论文部分内容阅读
全球气候变化已经成为不争的事实，其中全球变暖是近年来国内外的研究热点之一。土壤碳库作为陆地生态系统最大的碳库，气温升高必然会导致一系列的土壤碳储量和碳通量的变化，这些微小的变化又可能导致大气CO2浓度的变化并强化这种变暖的趋势。目前，土壤碳循环对温度升高的响应仍然是陆地碳循环研究最缺乏的部分，对土壤有机碳动态变化的研究仍存在着很大的不确定性与争议。四川西部的亚高山人工针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分，是研究全球变化对森林生态系统影响的关键地区和重要森林类型。本研究通过采用原位人工模拟增温装置(Open-top chambers，OTCs)对川西米亚罗60年人工云杉林土壤实施增温，研究高海拔地区森林，尤其是人工森林系统下的土壤有机碳含量、土壤呼吸及土壤酶活性对温度升高的响应。结果表明：
1.增温处理的660天(2005年11月至2007年9月)期间，增温条件下的平均气温和土壤平均温度分别比对照提高0.43℃和0.27℃；1～10 cm土壤含水量在增温的不同时期均有不同程度的降低。
2.土壤蔗糖酶、蛋白酶和脲酶活性在温度升高的不同阶段均有不同程度的提高。在增温处理300天(2006.09)、540天(2007.05)、600天(2007.07)和660天(2007.05)后，0～10 cm层的蔗糖酶活性分别比对照提高了36.36％(P<0.05)、24.31％、14.54％(P<0.05)和7.22％，脲酶活性分别提高了12.90％、24.19％(P<0.01)、34.48％( P<0.05)和14.64％(P<0.05)，蛋白酶活性分别提高了31.37％、1.99％、3.70％和17.80％。10～20 cm层的土壤酶活性也均有不同程度的提高，但均没有显著差异。蔗糖酶、脲酶和蛋白酶活性均呈现出随土层加深而减弱的趋势。
3.土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性在增温的第1年内均有不同程度的提高，但在增温的第2年内比对照有所降低。增温300天后(2006.09)，过氧化氢酶和多酚氧化酶在0～10 cm层分别比对照增加3.76％和49.25％(P<0.05)，10～20 cm层分别增加了5.54％和29.67％。在增温的第2年内，增温540天(2007.05)、600天(2007.07)和660天(2007.09)后，0～10 cm层的过氧化氢酶活性分别比对照降低了27.70％(P<0.05)、4.34％和1.47％，多酚氧化酶活性分别降低了5.86％、11.76％(P<0.05)和7.47％。增温的第2年内，10～20 cm层的过氧化氢酶和多酚氧化酶活性也均有不同程度的降低，但差异均未达到显著水平。不同土层之间相比较，过氧化氢酶活性随土层加深而降低，多酚氧化酶活性随土层加深而增加。
4.土壤有机碳和有机质在增温的不同阶段，含量比对照均有所降低；且随增温时间的延长，降低的幅度下降。0～10 cm层的土壤有机碳和土壤有机质在增温300天(2006.09)、540天(2007.05)、600天(2007.07)和660天(2007.09)后分别降低了8.69％、4.35％、3.80％和2.44％.差异均未达到显著水平。土壤全氮含量在增温后与对照相比无明显的增加或者降低趋势。增温条件下的土壤C/N比与对照相比有所降低，但在增温各阶段的差异均不显著。10～20 cm层的有机碳、有机质和C/N比也有不同程度的降低趋势，但差异均不显著。不同土层之间相比，0～10 cm层的有机碳、有机质、全氮含量和C/N比均高于10～20 cm层，呈现出随土层加深而降低的趋势。
5.土壤呼吸速率在增温第1年内，与对照相比明显提高，但在增温处理2年后，与对照相比无显著变化。增温300天(2006.09)和360天(2006.11)后分别提高了13.32％和21.17％，差异显著。增温处理540天(2007.05)到660天(2007.09)期间，与对照相比，不仅没有明显的提升，反而有些月份比对照有所降低，对温度升高的敏感性降低，呈现出对温度升高的适应性。土壤呼吸的日呼吸速率呈现单峰曲线形式，在14:00～20:00期间达到最大值，在4:00～10:00期间具有最低值。土壤呼吸的季节变化，呈现出与外界环境温度相一致的趋势，在7月份(夏季)最高，11月份(冬季)最低。土壤呼吸与2 cm土壤温度、5 cm土壤温度和空气温度均呈极显著指数相关，与0～10 cm土壤含水量呈线性相关，相关性达到显著水平，但低于土壤呼吸与温度的相关性。