Decomposition of soil organic matter plays an important role in the regulation of carbon (C) cycles at ecosystem or regional scales, and is closely related to temperature, moisture, and landuse types. The influences of soil temperature, moisture, and landuse types on soil C mineralization in Citrus reticulata and Pinus elliottii forests were investigated at the Qianyanzhou Ecological Experiment Station, Chinese Academy of Sciences, by conducting incubation experiments at 5-level temperatures (5, 10, 15, 20 and 25 ℃) and 3-level moistures (30%, 60% and 90% saturated soil moisture, SSM). The results showed that soil temperature, moisture, and land-use types had significant effects on soil C mineralization and they had significant interaction effects. Soil C mineralization was positively correlated with incubation temperature in the two forests, and the maximum of soil C mineralization was in the 60% SSM treatment. The accumulation of soil C mineralization was higher in the C. reticulata forest than in the P. elliottii forest under the same temperature and moisture conditions. The temperature sensitivity (Q10) of soil C mineralization was influenced by landuse type and soil moisture. Q10 increased with the increasing soil moisture in both C. reticulata and P. elliottii forests at incubation 7 and 42 d. Q10 in the C. reticulata forest was higher than in the P. elliottii forest in the same moisture level, and the deviation increased with the increasing soil moisture. The model including temperature and moisture could depict the response of soil C mineralization to temperature and moisture. Temperature and moisture together explained 79.9%-91.9% of the variation in soil C mineralization.
全 文 :土地利用类型对千烟洲森林土壤碳矿化
及其温度敏感性的影响*
李摇 杰1,2 摇 魏学红1 摇 柴摇 华1 摇 王若梦2 摇 王摇 丹2 摇 何念鹏2**
( 1西藏大学农牧学院, 西藏林芝 860000; 2中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室, 北京
100101)
摘摇 要摇 土壤有机质分解是陆地生态系统碳循环的重要环节,它不仅受温度和水分的影响,
还对土地利用变化十分敏感.以中国科学院千烟洲生态试验站的柑橘园和湿地松人工林为对
象,研究不同土地利用类型、温度(5、10、15、20 和 25 益)和水分(30% 、60%和 90%饱和含水
量)对土壤碳矿化及其温度敏感性的影响.结果表明: 土地利用类型、温度和水分对土壤碳矿
化都具有显著影响,且各因素间存在显著的交互效应.柑橘园和湿地松人工林土壤碳矿化速
率均与温度呈正相关,60%饱和含水量处理下土壤碳矿化速率最高.在相同的温度和水分处
理下,柑橘园土壤碳矿化量显著高于湿地松林.土地利用类型和水分对土壤碳矿化温度敏感
性(Q10)具有显著影响.培养 7 和 42 d,土壤碳矿化的温度敏感性随水分升高而上升;柑橘园
温度敏感性高于湿地松林,且水分越高差异越明显.包含温度和水分的双因素模型可以很好
地模拟土壤碳矿化对温度和水分的响应,温度和水分共同解释土壤碳矿化变异的 79. 9% ~
91. 9% .
关键词摇 土地利用类型摇 温度摇 水分摇 土壤呼吸摇 Q10
*环境保护部环保公益性行业科研专项(201209028)、国家科技支撑计划项目(2012BAC01B08)和国家自然科学基金项目(31270519)资助.
**通讯作者. E鄄mail: henp@ igsnrr. ac. cn
2013鄄10鄄14 收稿,2014鄄04鄄29 接受.
文章编号摇 1001-9332(2014)07-1919-08摇 中图分类号摇 Q142. 3摇 文献标识码摇 A
Impacts of land鄄use types on soil C mineralization and temperature sensitivity of forests in
Qianyanzhou, Jiangxi Province, China. LI Jie1,2, WEI Xue鄄hong1, CHAI Hua1, WANG Ruo鄄
meng2, WANG Dan2, HE Nian鄄peng2 ( 1College of Agriculture and Animal Husbandry, Tibet Uni鄄
versity, Linzhi 860000, Tibet, China; 2Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Model鄄
ing, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences,
Beijing 100101, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(7): 1919-1926.
Abstract: Decomposition of soil organic matter plays an important role in the regulation of carbon
(C) cycles at ecosystem or regional scales, and is closely related to temperature, moisture, and
land鄄use types. The influences of soil temperature, moisture, and land鄄use types on soil C minerali鄄
zation in Citrus reticulata and Pinus elliottii forests were investigated at the Qianyanzhou Ecological
Experiment Station, Chinese Academy of Sciences, by conducting incubation experiments at 5鄄level
temperatures (5, 10, 15, 20 and 25 益) and 3鄄level moistures (30% , 60% and 90% saturated
soil moisture, SSM). The results showed that soil temperature, moisture, and land鄄use types had
significant effects on soil C mineralization and they had significant interaction effects. Soil C miner鄄
alization was positively correlated with incubation temperature in the two forests, and the maximum
of soil C mineralization was in the 60% SSM treatment. The accumulation of soil C mineralization
was higher in the C. reticulata forest than in the P. elliottii forest under the same temperature and
moisture conditions. The temperature sensitivity (Q10) of soil C mineralization was influenced by
land鄄use type and soil moisture. Q10 increased with the increasing soil moisture in both C. reticulata
and P. elliottii forests at incubation 7 and 42 d. Q10 in the C. reticulata forest was higher than in
the P. elliottii forest in the same moisture level, and the deviation increased with the increasing soil
moisture. The model including temperature and moisture could depict the response of soil C miner鄄
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 7 月摇 第 25 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2014, 25(7): 1919-1926
alization to temperature and moisture. Temperature and moisture together explained 79. 9% -
91. 9% of the variation in soil C mineralization.
Key words: land鄄use type; temperature; humidity; soil respiration; Q10 .
摇 摇 土壤有机质分解释放的 CO2对大气 CO2浓度具
有十分重要的影响,也是陆地生态系统碳循环的重
要组成部分[1-3] . 土壤呼吸主要包括 3 个生物学过
程(植物根系呼吸、土壤微生物异氧呼吸和土壤动
物呼吸)和 1 个非生物学过程(土壤有机质氧化生
成 CO2) [4-5] .多数研究将室内培养的土壤 CO2释放
速率等同于土壤微生物呼吸 (也称为土壤碳矿
化) [6-7] .
温度敏感性( temperature sensitivity, Q10 )是描
述土壤碳矿化的一个重要指标,随着全球变化研究
受到广泛关注,成为了许多生态模型的重要参
数[8-9] . Q10通常用来表示温度每升高 10 益,土壤呼
吸速率增加的倍数. 例如,Cao 和 Woodward[8]指出,
Q10是生物模型中描述碳循环的一个重要参数;TEM
模型采用 Q10来估算温度对土壤呼吸的影响[9] . 土
壤碳矿化的温度敏感性一般采用线性关系、二次方
程关系以及指数关系等来拟合,其中,指数方程应用
最广泛[10-11] . 而土壤碳矿化水分敏感性大多采用
3 ~ 5个水分梯度来进行判断[12] .
虽然土壤碳矿化研究很多,而有关我国亚热带
地区不同植被类型土壤碳矿化及其温度敏感性的报
道很少;并且多数研究只是提出,温度、水分是土壤
碳矿化的重要影响因素,未深入揭示温度和水分的
综合效应[13] .本文以中国科学院千烟洲生态试验站
的柑橘园与湿地松人工林为对象,在室内不同温度
和水分条件下,测量土壤碳矿化速率,研究不同土地
利用类型对土壤碳矿化速率及其温度敏感性的
影响.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
试验样地位于江西省泰和县中国科学院千烟洲
生态试验站内(26毅44忆 N,115毅03忆 E),其地貌类型
为红壤丘陵地貌,海拔 30 ~ 60 m. 气候属亚热带湿
润气候区,年均温 18. 6 益,无霜期 290 d,降雨量
1460 mm.该区域地带性植被为亚热带常绿阔叶林,
但由于长期过度砍伐,典型的亚热带常绿阔叶林基
本消失.目前,该地区的林地多为 1985 年前后营造
的人工林,主要树种为柑橘(Citrus reticulata)、湿地
松(Pinus elliottii)和马尾松(P. massoniana)等[14] .
其中,柑橘和湿地松是该地区分布较为广泛的 2 种
人工林.
1郾 2摇 野外取样
2012 年 6 月,在千烟洲生态试验站内地势较平
坦的区域,选择 4 个成对样地(柑橘鄄湿地松),共 8
个;每样地内采用土钻法对 0 ~ 10 cm 土壤进行取
样.柑橘园和湿地松林地分别取 4 份土壤样品,每份
5. 0 kg,挑除根系和杂质后,过 2 mm 筛,在 4 益下
冷藏.
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 土壤理化性质测定摇 称取 20 g 鲜土,置于细
密的尼龙丝网内,在蒸馏水中浸泡 8 h,将尼龙丝网
和土壤样品吊置于不通风的橱窗内 12 h,此时测定
的土壤含水量即为土壤饱和含水量( saturated soil
moisture, SSM, % ) [15],重复测定 3 次.采用元素分
析仪测定土壤有机碳含量和全氮含量,采用钼锑抗
比色法测定土壤全磷含量,利用 pH 计测定土壤 pH
值,采用氯仿熏蒸法测定土壤微生物生物量碳.
1郾 3郾 2 土壤碳矿化测定摇 试验设 2 个土地利用类型
(柑橘园和湿地松林)、5 个培养温度(5、10、15、20
和 25 益)、3 个培养水分(30% 、60%和 90% SSM),4
次重复. 首先进行土壤样品的预培养,将 40 g 风干
土样装入 150 mL圆口塑料瓶,添加石英砂 10 g.将
所有土壤样品放入 20 益恒温恒湿培养箱内培养 1
周,再将土壤含水量分别调节至 30% 、60%和 90%
SSM.在完成水分调节后,分别放入 5、10、15、20 和
25 益培养箱内培养 2 d.在 42 d的测定期内,土壤碳
矿化速率共测定 10 次.培养过程中,每隔 2 ~ 3 d 调
节 1 次土壤含水量.补水量采用称量法确定,将蒸馏
水均匀喷洒在土壤表面使其分别维持 30% 、60%和
90% SSM.
土壤碳矿化速率采用自主研发装置[16]进行测
定,该装置主要仪器包括 Licor鄄7000 红外 CO2浓度
分析仪、低温循环仪、恒温水浴锅、数据采集器和电
磁阀等[15] .
1郾 4摇 数据处理
土壤碳矿化速率的计算方法:
R=CV琢茁 / m
式中:R为土壤碳矿化速率(滋g C·g-1·d-1);C 为
测试时间内CO2浓度变化的直线斜率;V为包括培
0291 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
表 1摇 柑橘园和湿地松林土壤理化性质
Table 1摇 Soil physical and chemical properties in Citrus reticulate and Pinus elliottii plantations
样地
Plot
土壤有机碳
Soil organic carbon
(g·kg-1)
土壤全氮
Soil total nitrogen
(g·kg-1)
土壤全磷
Soil total phosphorus
(mg·kg-1)
土壤 pH
Soil pH
土壤微生物碳
Soil microbial biomass
carbon (滋g·g-1)
柑橘园
C. reticulate plantation
11. 50依0. 83a 1. 20依0. 05a 0. 29依0. 03a 5. 06依0. 02a 8. 56依2. 68a
湿地松林
P. elliottii plantation
10. 12依0. 83a 0. 78依0. 06b 0. 11依0. 01b 4. 85依0. 01b 9. 23依1. 86a
同列不同字母表示样地间差异显著(P<0. 05)Different letters in the same column indicated significant difference between different plots at 0. 05 level.
下同 The same below.
养瓶和管线等所有气体体积;m 为培养瓶内土壤干
质量;琢为气体转化为标准单位的系数;茁 为时间转
化为标准单位的系数[17] .
土壤碳矿化速率与温度之间的关系采用指数模
型模拟:
R=a伊ebT
Q10 =e10b
式中:Q10为土壤呼吸温度敏感性;T 为培养温度;a
为 0 益时土壤净碳矿化速率;b为温度反应系数.
为分析温度和水分对土壤碳矿化的共同影响,
采用双因素关系模型进行拟合:
R=[a伊exp(bT)]伊(c伊w2+d伊w伊e)
式中:R 为土壤碳矿化累积量;T 为培养温度;w 为
土壤(0 ~ 10 cm)含水量;a、b、c、d、e为待定系数.
利用 SPSS 13. 0 软件进行数据统计分析,采用
单因素方差分析法( one鄄way ANOVA)和 Univariate
法进行方差分析和多重比较(琢 = 0. 05). 图表中数
据为平均值依标准差.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同土地利用类型土壤理化性质
由表 1 可以看出,不同土地利用类型的土壤理
化性质具有显著差异. 其中,柑橘园土壤全氮含量、
全磷含量和 pH 值均显著高于湿地松林. 土壤有机
碳和土壤微生物碳在 2 种土地利用类型间差异不
显著.
2郾 2摇 20 益时土壤碳矿化速率
由表 2 可以看出,土地利用类型和水分对土壤
碳矿化速率具有显著影响. 20 益是土壤微生物活性
较为适宜的温度,培养第 7 和 42 天,柑橘园和湿地
松林土壤碳矿化速率存在显著差异. 在相同水分条
件下,柑橘园土壤碳矿化速率显著高于湿地松林.水
分对土壤碳矿化速率影响显著,30% SSM 上升为
90% SSM,柑橘园和湿地松林土壤碳矿化速率均呈
先升高后降低的趋势,在 60% SSM 时,土壤碳矿化
速率达到最大(图 1).
2郾 3摇 各因素对土壤碳矿化累积量的影响
土地利用类型对土壤碳矿化累积量有显著影
响,且不同因素间存在显著的交互效应(表 3).不同
土地利用类型对土壤碳矿化累积量的影响显著,其
中,7 d:F = 334 . 82(P<0 . 01) ;42 d:F = 258郾 88
表 2摇 土地利用类型和水分对 20 益时土壤碳矿化速率的影
响
Table 2摇 Effects of land use types and moisture on soil C
mineralization at 20 益
因素
Factor
7 d
F P
42 d
F P
土地利用类型
Land use type (L)
23. 63 <0. 001 48. 49 <0. 001
培养水分
Moisture (M)
8. 31 <0. 001 16. 73 <0. 001
L伊M 5. 76 <0. 001 2. 15 0. 145
图 1摇 20 益时不同水分和土地利用类型下土壤碳矿化速率
Fig. 1摇 Soil C mineralization under different moisture and land鄄
use types at 20 益 .
玉: 柑橘园 Citrus reticulate plantation;域: 湿地松林 Pinus elliottii
plantation. 不同字母表示相同样地不同水分处理间差异显著(P<
0郾 05) Different letters indicated significant difference among different
moisture treatments in the same plot at 0. 05 level. 下同 The same below.
12917 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 杰等: 土地利用类型对千烟洲森林土壤碳矿化及其温度敏感性的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 土地利用类型、水分和温度对土壤碳矿化累积量的影响
Table 3摇 Effects of land use type, moisture and tempera鄄
ture on the soil C mineralization accumulation
因素
Factor
7 d
F P
42 d
F P
土地利用类型
Land use type (L)
334. 82 <0. 0001 258. 88 <0. 0001
水分 Moisture (M) 94. 12 <0. 0001 78. 99 <0. 0001
温度 Temperature (T) 39. 03 <0. 0001 35. 34 <0. 0001
L伊M 20. 39 <0. 0001 11. 92 <0. 0001
L伊T 7. 15 <0. 0001 3. 08 <0. 0001
M伊T 4. 95 <0. 0001 4. 48 <0. 0001
L伊M伊T 2. 47 0. 0180 5. 53 <0. 0001
(P<0. 01).在相同的温度和水分处理下,柑橘园土
壤碳矿化累积量显著高于湿地松林.其中,30% SSM
下 5 益培养 7 d,柑橘园土壤碳矿化累积量为 6. 37
滋g C·g-1,高于湿地松林(6. 09 滋g C·g-1),并且培
养时间越长差异越大.
摇 摇 温度和水分对土壤碳矿化累积量有显著影响,
且二者存在显著的交互效应(表 3). 温度对土壤
碳矿化累积量影响显著,其中, 7 d: F = 39郾 03
(P<0郾 01);42 d:F = 35. 34(P<0. 01). 由图 2 可以
看出,温度升高显著增加柑橘园和湿地松林土壤碳
矿化累积量;相同温度处理下,柑橘园土壤碳矿化累
积量显著高于湿地松林. 水分对土壤碳矿化累积量
具有显著影响,其中,7 d:F=94. 12(P<0. 01);42 d:
F=78郾 99(P<0. 01). 随水分含量升高,柑橘园和湿
地松林土壤碳矿化累积量的变化呈单峰曲线;相同
水分含量处理下,柑橘园土壤碳矿化累积量显著高
于湿地松林.
摇 摇 采用方程 R = a伊exp(b伊T) 伊( c伊w2 +d伊w+e)分
析土壤温度和水分对土壤碳矿化的影响,结果表明,
土壤温度和水分共同解释了土壤碳矿化变异度的
79郾 9% ~91. 9% (图 3).
2郾 4摇 土地利用类型和水分对土壤碳矿化温度敏感
性(Q10)的影响
由表 4 可以看出,土地利用类型和水分对土壤
碳矿化的温度敏感性有显著影响.当土壤含水量为
图 2摇 土壤碳矿化累积量的动态
Fig. 2摇 Dynamics of soil C mineralization accumulation.
2291 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 3摇 不同温度和水分处理下土壤碳矿化积累量
Fig. 3摇 Soil C mineralization accumulation in different temperature and moisture treatments.
表 4摇 土地利用类型和水分对土壤碳矿化温度敏感性(Q10)
的影响
Table 4摇 Effects of lands鄄use type and moisture on Q10 of
soil C mineralization accumulation
因素
Factor
7 d
F P
42 d
F P
土地利用类型
Land use type (L)
85. 07 <0. 0001 56. 09 <0. 0001
水分 Moisture (M) 89. 12 <0. 0001 125. 88 <0. 0001
L伊M 27. 72 <0. 0001 34. 89 <0. 0001
图 4摇 水分对土壤碳矿化温度敏感性(Q10)的影响
Fig. 4摇 Effects of moisture on Q10 of soil C mineralization.
60% SSM和 90% SSM 时,柑橘园土壤 Q10值显著高
于湿地松林,培养 7 d、土壤含水量为 90% SSM 时,
柑橘园土壤 Q10值是湿地松林的 2. 4 倍.当土壤含水
量为 30% SSM时,培养 7 和 42 d,柑橘园和湿地松
林土壤 Q10值差异不显著.
摇 摇 培养 7 和 42 d,土壤水分对柑橘园碳矿化的温
度敏感性影响显著(表 4). 随着土壤水分含量的增
加,柑橘园土壤 Q10值增幅较大,且培养 7 d 的增长
趋势高于培养 42 d. 培养 7 和 42 d,湿地松林土壤
Q10值均随土壤水分含量增加而缓慢增大.与柑橘园
的变化趋势不同,当土壤含水量为 30% SSM和 60%
SSM时,培养 7 和 42 d 湿地松林土壤 Q10值变化不
显著,当土壤含水量为 90% SSM 时,培养 7 和 42 d
湿地松林土壤 Q10值显著高于含水量 30% SSM 和
60% SSM(图 4).
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 土地利用类型对土壤碳矿化的影响
土地利用类型对土壤碳矿化有显著影响,这与
许多研究结论相似[18-19] . Motavalli 等[20]发现,热带
森林砍伐变成农田 5 a 后,土壤有机碳矿化速率显
著下降.这可能是由于不同的土地利用类型造成土
壤有机质含量差异,而土壤有机质含量与土壤碳矿
化密切相关[21] .柑橘园土壤碳矿化速率显著高于湿
地松,其原因可能是柑橘园土壤有机物质及其他养
分元素含量均高于湿地松林. Hudgens 和 Yavitt[22]
研究表明,针叶林比阔叶林土壤碳矿化速率低. 可
见,植被类型对土壤碳矿化的影响可能是另外一个
重要原因.植被的变化导致新有机碳输入量和输入
32917 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 杰等: 土地利用类型对千烟洲森林土壤碳矿化及其温度敏感性的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
特征的变化,如碳氮比发生变化,从而影响到土壤碳
矿化速率[23],产生这一变化的原因需深入研究.
3郾 2摇 温度和水分对土壤碳矿化的影响
土壤碳矿化速率随温度升高而增大.本研究中,
在相同水分含量下,随着温度的升高,柑橘园和湿地
松林土壤碳矿化累积量逐渐增大. 其原因可能是土
壤碳矿化速率与土壤微生物酶活性相关,土壤温度
通过影响土壤微生物酶活性来影响土壤碳矿化速
率.土壤微生物酶活性在一定范围内随温度升高而
增强,从而导致土壤有机质的矿化速率加快. Zak
等[24]对美国硬木林土壤室内培养试验发现,土壤碳
矿化速率与温度呈正相关.任秀娥等[25]对亚热带地
区 3 种水稻土 10 ~ 30 益室内培养研究发现,土壤碳
矿化速率随温度升高而升高.
土壤水分对土壤碳矿化具有显著的影响.本研
究中,在相同温度时,随水分含量升高,柑橘园和湿
地松林土壤碳矿化速率变化趋势呈单峰曲线,60%
SSM时,土壤碳矿化速率最高.主要原因可能是土壤
水分控制土壤微生物酶活性,土壤含水量适度提高
可以增强微生物酶活性和微生物数量,从而加快土
壤有机碳矿化速率,含水量过高会降低土壤的空隙
和含氧量,从而抑制土壤微生物呼吸和气体交换过
程[26] .李玉强等[27]对内蒙古奈曼地区 3 种生境土
壤进行室内培养发现,土壤碳矿化速率随土壤含水
量增加而增大.但是极高水分含量下,CO2在土壤中
的传送速率会减缓,因此,极高土壤含水量会抑制土
壤碳矿化. Mielnick 和 Dugas[28]用二次函数模拟土
壤碳矿化与土壤水分的关系时发现了类似的规律.
目前,关于土壤碳矿化的温度和水分的单因变
量模拟模型较多,对于温度和水分双因变量对土壤
碳矿化协同作用的影响研究较少[29] .本研究采用方
程 R=a伊exp(b伊T) 伊( c伊w2 +d伊w+e)较好地说明温
度和水分对土壤碳矿化的共同影响,结果显示温度
和水分共同解释了 2 种样地土壤碳矿化能力的
79. 9% ~91郾 9% .这与采用双因素模拟的许多研究
结果相似[30] .温度和水分共同作用于土壤呼吸,且
两者之间存在交互作用,因此,若采用单因素模型单
独拟合土壤碳矿化与土壤温度或者土壤湿度的相关
性,结果的可靠性有限.土壤碳矿化主要由土壤温度
和湿度双重因素主导,在未来的研究中应予以重视.
3郾 3摇 Q10的主要影响因素
土地利用类型和水分对土壤碳矿化的温度敏感
性有显著影响,且二者间存在显著的交互效应.当土
壤含水量为 60% SSM 和 90% SSM 时,柑橘园土壤
Q10值明显高于湿地松林,最显著的差异出现在培养
7 d 柑橘园和湿地松林土壤含水量都为 90% SSM
时,柑橘园土壤 Q10值是湿地松林的 2. 4 倍.有研究
表明,Q10受土地利用类型、土壤含水量等因素影
响[31-32],其原因可能是土地利用类型的改变使土壤
孔隙度和通透性等因素发生了变化,进而对土壤碳
矿化温度敏感性产生影响[33] . Janssens 等[34]发现,
落叶硬木林与附近的常绿林土壤 Q10值有明显的差
别,认为主要原因可能是两者地下碳分配不均;综合
全年数据分析时,两者的 Q10值差异性更为明显.
有研究表明,水分对土壤碳矿化温度敏感性
Q10有显著影响[35] .本研究中,随着土壤水分含量的
增加,柑橘园和湿地松林土壤温度敏感性 Q10值逐
渐增大.这与许多研究结果相似,即一定范围内随土
壤含水量增加,土壤碳矿化的温度敏感性呈上升趋
势[31,36] . McCulley 等[36]研究表明,在灌溉条件下亚
热带草原土壤碳矿化的温度敏感性呈显著增加的趋
势;王小国等[31]对四川盆地中部紫色土丘陵区 3 种
不同土地利用类型的土壤进行室内培养,发现土壤
碳矿化温度敏感性 Q10值与土壤含水量呈正相关.
其原因可能是水分为土壤有机质及其微生物胞外酶
的扩散作用提供了一个良好的条件,而且土壤水分
含量可以间接影响土壤温度,对微生物酶活性产生
影响.土壤水分可以通过以上方式影响土壤碳矿化
温度的敏感性[37],其具体原因需深入研究.
4摇 结摇 摇 论
温度和水分对土壤碳矿化累积量具有显著的影
响,不同因素间存在显著的交互效应. 随温度升高,
柑橘园和湿地松林土壤碳矿化累积量逐渐升高;随
水分含量升高,柑橘园和湿地松林土壤碳矿化累积
量变化趋势呈单峰曲线;土地利用类型对土壤碳矿
化累积量具有显著影响,在相同培养温度和土壤水
分条件下,柑橘园土壤碳矿化量显著高于湿地松林,
且随着时间的推移,该趋势更为明显.采用方程可以
很好地模拟土壤碳矿化对温度和水分的响应,温度
和水分可共同解释土壤碳矿化变异的 79. 9% ~
91郾 9% .此外,土地利用类型和水分对土壤碳矿化的
温度敏感性有显著影响.因此,为了更好地揭示土壤
碳矿化的影响因素,未来应进一步加强多因素交互
效应的研究,尤其是土地利用变化的潜在影响,这对
深入了解亚热带地区土壤碳循环有重要意义.
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作者简介摇 李摇 杰,男,1988 年生,硕士研究生.主要从事土
壤生态学研究. E鄄mail: 535889657@ qq. com
责任编辑摇 孙摇 菊
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