外源碳输入对毛竹林土壤有机碳矿化的影响机制

来源 :浙江农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luckylzh_luo
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毛竹(Phyllostachys edulis)是亚热带地区重要的森林资源。由于毛竹具有生物量积累迅速的特点,故其在固碳方面具有独特的优势和巨大的潜力。合理的经营措施可以显著提升森林生态系统的碳汇功能。但是,长期集约经营措施(主要以化肥施用和去除林下植被为主)会显著降低毛竹林土壤的有机碳储量。土壤有机碳耗竭对于毛竹林土壤肥力与碳汇功能而言,均具有负面效应。因此,外源碳输入可能是毛竹林长期可持续经营的必要手段。土壤有机碳矿化是土壤生态系统碳循环的关键过程之一,探明外源碳对毛竹林土壤有机碳矿化过程的影响效应与作用机制,可以为提升毛竹林土壤的碳汇功能提供理论基础。本研究通过室内培养试验,研究了不同培养温度(25℃和35℃)下外源碳输入对毛竹林土壤有机碳矿化的影响,并研究了外源碳输入对毛竹林不同土层(0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm)土壤有机碳矿化的影响,同时,测定了土壤活性碳库、酶活性和微生物群落特征等相关指标,探明了毛竹林土壤有机碳矿化与土壤环境因子之间的相互关系。取得的主要研究结果如下:(1)在25℃和35℃培养条件下,竹叶(BL)和竹叶生物质炭(BLB)处理均显著增加了土壤有机碳矿化CO2累计释放量(P<0.05),且BLB处理的CO2累计释放量显著低于BL处理(P<0.05)。与25℃培养温度相比,35℃培养温度使三个处理的土壤有机碳矿化CO2累计释放量均显著增加(P<0.05)。BL和BLB处理均显著增加水溶性有机碳(WSOC)和微生物量碳(MBC)含量,并显著增加β-葡萄糖苷酶和脱氢酶活性(P<0.05)。在两种培养温度下,BL处理均显著增加土壤烷氧碳含量却降低芳香碳含量;而BLB处理显著增加芳香碳含量(P<0.05)。(2)在两种培养温度下,土壤有机碳矿化CO2累计释放量与WSOC、MBC、脱氢酶活性、烷氧碳和羰基碳之间呈极显著相关(P<0.01)。通过冗余分析发现,在25℃培养条件下,土壤有效磷(AP)、速效钾(AK)和CO2累计释放量与细菌群落存在显著相关性(P<0.05),土壤速效钾(AK)、芳香碳和CO2累计释放量与真菌群落存在显著相关性(P<0.05);在35℃培养条件下,土壤全碳(TC)、WSOC和β-葡萄糖苷酶活性与细菌群落存在显著相关性(P<0.05),土壤WSOC、MBC和烷基碳与真菌群落存在显著相关性(P<0.05)。进一步分析表明,影响土壤有机碳矿化CO2释放的细菌和真菌优势类别随着培养温度的变化而发生显著变化。(3)外源碳输入对毛竹林不同土层土壤有机碳矿化影响试验的结果表明,玉米秸秆(MS)和玉米秸秆生物质炭(MSB)处理均显著增加了三个土层(0-20、20-40和40-60 cm)土壤有机碳矿化CO2累计释放量(P<0.05)。与对照相比,MS处理下三个土层中CO2累计释放量分别增加了371.03%,390.80%和481.82%;MSB处理下三个土层中CO2累计释放量分别增加了26.93%,37.86%和80.60%。MS处理对土壤有机碳矿化产生正激发效应,而MSB处理对土壤有机碳矿化无显著的激发效应。(4)在外源碳输入对不同土层土壤有机碳矿化影响的试验中,培养8天后,毛竹林土壤各土层中p H、AP、AK、WSOC、MBC、β-葡萄糖苷酶活性、脱氢酶活性、蔗糖酶活性、烷基碳、烷氧碳和芳香碳与土壤有机碳矿化CO2累计释放量之间存在显著相关(P<0.05);培养40天后,土壤AP、AK、WSOC、MBC、β-葡萄糖苷酶活性、脱氢酶活性、蔗糖酶活性、烷氧碳、芳香碳和羰基碳与土壤有机碳矿化CO2累计释放量之间存在显著相关(P<0.05)。通过冗余分析发现,培养8天后,土壤p H、WSOC、β-葡萄糖苷酶、烷基碳和芳香碳与细菌群落存在显著相关性(P<0.05);土壤p H、TC、AP、烷基碳和芳香碳与真菌群落存在显著相关性(P<0.05)。培养40天后,土壤p H、WSOC、TC、脱氢酶活性、蔗糖酶活性和芳香碳与细菌群落存在显著相关性(P<0.05);土壤TC、MBC、WSOC、AK、β-葡糖糖苷酶、芳香碳和CO2累计释放量与真菌群落存在显著相关性(P<0.05)。另外,影响土壤有机碳矿化CO2释放的细菌和真菌优势类别随着土层的变化而发生显著变化。
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