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土壤有机碳分解是陆地生态系统碳循环的主题之一，也是科学上最不清楚、最不确定的生态过程。老碳是土壤有机碳库的主要组成部分，其含量是活性碳库的几十倍，但是，受方法学的限制，老碳对外源有机质输入的响应以及对升温的响应依然存在很多的争议。本项目以土壤中老碳为研究对象，在不同温度下对长期无新鲜有机质输入的裸地和自然撂荒地土壤进行长期室内培养实验，利用有机质输入情况自然区分土壤有机碳年龄，并以玉米叶为外源底物，借助天然13C同位素示踪技术区分不同来源的有机碳分解，同时采用改进的动态碱液吸收系统提高CO2的捕获效率，从而提高土壤有机碳分解速率和δ13C测定的准确性，探明土壤有机碳稳定程度与土壤有机碳年龄的关系，探讨不同年龄土壤有机碳对温度升高和植物残体输入的响应，揭示土壤激发效应和土壤有机碳分解温度敏感性的内在联系，为全球气候变化下碳循环过程研究提供新的机理和理论依据。本研究主要结果如下: 1、通过对连续23年无新鲜有机质输入的裸地和自然撂荒地土壤的815天的室内培养，发现裸地土壤有机碳分解与撂荒地土壤有机碳分解速率基本一致，说明有机碳年龄不能代表其在土壤中的稳定程度，土壤有机碳的化学组成也不能决定其可分解性，对土壤碳库模型的提出质疑。土壤有机碳分解速率是由土壤微生物量主导的，受土壤粘粒含量、土壤团聚体组成等的影响。 2、以玉米叶为外源底物并对土壤进行815天的室内培养，研究土壤类型、土壤有机碳年龄、取样时间对激发效应的影响。结果发现，在整个培养过程中，土壤激发效应的变化整体可以分为3个阶段:(1)培养初期，土壤有机碳分解主要以负激发为主;(2)培养中期，激发效应呈脉冲式动态变化的趋势;(3)培养后期到培养结束，激发效应趋于稳定。由于两个取样地点土壤类型的不同，截至到培养结束，黑土的激发效应为正，潮棕壤激发效应为负。尽管土壤类型和取样时间是影响土壤激发效应的主要因素，对于同一土壤类型以及在特定的取样阶段，土壤有机碳年龄也会对土壤激发效应有一定影响。在第一和第二个阶段，裸地土壤的激发效应变化幅度较小。在整个培养过程中，老碳对外源底物的添加同新碳一样敏感。 3、通过监测高温和低温条件下土壤有机碳分解速率，并采用“instantaneous respiration rates”、“equal-time”、“equal-C”和“carbon model”四种方法计算土壤有机碳分解的温度敏感性，并对四种计算方法得到的Q10值的动态变化进行比较。结果发现采用“instantaneous respiration rates”得到的Q10值的动态变化显示随着培养时间的延长，裸地和撂荒地土壤温度敏感性或呈相互接近的趋势，或者裸地温度敏感性高于撂荒地，说明在较长的时间尺度上，老碳和新碳的温度敏感性相似或者老碳温度敏感性高于新碳，与土壤类型有关。