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土壤微生物排放温室气体的温度敏感性(TSmic)是决定陆地生态系统如何反馈全球变暖过程的重要因子,准确测定它们对预测未来气候变化的趋势具有重要意义。虽然已经有很多文章对它们的大小和影响因素进行了报道,但是目前仍有大量的问题有待解决。其中一个迫切需要回答的问题就是全球变化过程将如何影响TSmic。因此本研究系统评估了两个全球变化因子对TSmic的影响,它们是土地利用方式转变和生态系统氮丰富。为此本研究首先开发了一套土壤温度培养系统用于对新鲜土壤进行快速培养,并运用这套仪器测定的结果评价了利用相同温度梯度计算不同时期TSmic的优点;然后利用土壤培养系统和位于中国科学院千烟洲综合试验站的土地利用转变和施肥双因子样地,分析了油茶林转换成水稻田和施肥措施对TSmic的单独影响以及施肥措施与植物根系分泌物和淹水措施对TSmic影响的交互作用。本研究的主要结果叙述如下。 1)利用相同温度梯度、日温度变化梯度和季节温度梯度计算油茶林TSmic得到了完全不同的结果。利用相同温度梯度计算的油茶林土壤微生物CO2排放的温度敏感性(Q10-CO2)呈夏高冬低的变化规律,而N2O排放的温度敏感性(Q10-N2O)则呈春高夏低的变化规律。利用日温度变化梯度计算的Q10-CO2和Q10-N2O则都呈现冬高夏低的季节变异规律。利用季节温度梯度计算的Q10-CO2和Q10-N2O明显低于另两种方法的结果。土壤微生物温室气体排放当量的温度敏感性(Q10-CO2eq)主要决定于它们的Q10-CO2。 2)油茶林转变为水稻田后,土壤微生物的Q10-CO2和Q10-CO2eq显著变化,但Q10-N2O没有受影响。土地利用转化对Q10-CO2和Q10-CO2eq的显著影响主要体现在水稻淹水时期,此时水稻土壤微生物Q10-CO2和Q10-CO2eq明显低于油茶林土壤微生物相应的Q10-CO2值。本研究使用的仪器在油茶林和排水后的水稻田中都监测不到有效的土壤微生物CH4通量,故无法比较土地利用方式转变对Q10-CH4的影响。油茶和水稻田土壤微生物C&N排放温度敏感性比值(Q10-C/Q10-N)都接近于1,但它们的年内变化规律明显不同。 3)在油茶林样方中施肥措施显著增加了土壤微生物的Q10-N2O,降低土壤的Q10-C/Q10-N,但没有改变Q10-CO2和Q10-CO2eq。在水稻田中施肥措施对土壤微生物的Q10-CO2、Q10-N2O、Q10-CH4、Q10-CO2eq和Q10-C/Q10-N都没有显著影响。施肥措施对油茶林土壤微生物Q10-N2O的影响主要是因为施肥增加了土壤微生物在高温下的N2O排放量。 4)在油茶林中,断根措施只能显著改变土壤微生物的Q10-CO2和Q10-CO2eq,而施肥措施只能显著影响土壤微生物的Q10-N2O。断根与施肥对油茶林土壤微生物的Q10-CO2、Q10-N2O、Q10-CH4、Q10-CO2eq和Q10-C/Q10-N都没有显著的交互影响。 5)淹水措施只对水稻土壤微生物的Q10-CO2和Q10-CO2eq具有显著影响。不淹水样方里的Q10-CO2和Q10-CO2eq显著高于淹水样方的Q10-CO2。但随着淹水时间的延长,淹水样方里的Q10-CO2和Q10-CO2eq会逐渐升高,并最终达到与不淹水样方一样的水平。施肥措施对水稻土壤微生物的Q10-CO2、Q10-N2O、Q10-CH4、Q10-CO2eq和Q10-C/Q10-N都没有显著影响。淹水与施肥对水稻土壤微生物的Q10-CO2、Q10-N2O、Q10-CH4、Q10-CO2eq和Q10-C/Q10-N也不存在交互作用。 综上所述,本研究的结果表明短期的土地利用变化和施肥措施都可能对土壤排放温室气体的温度敏感性产生重要影响。然而不同的措施对不同的温室气体影响并不相同。短期的油茶转水稻主要是改变CO2排放的温度敏感性,施肥更多地改变土壤N2O排放的温度敏感性。此外施肥措施也与植物根系分泌物供应以及淹水措施等等没有显著的交互影响。Q10-CO2eq主要决定于Q10-CO2,受油茶转水稻的显著影响,而不受施肥作用的影响;土壤微生物Q10-C/Q10-N同时受到油茶转水稻和施肥的强烈作用。本研究为分析土地利用变化和施肥过程对TSmic的动态影响提供了基础数据,为改进区域气候变化模型提高人们对中国南方农业生态系统对全球变暖响应的预测精度提供了理论基础。