全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 员圆期摇 摇 圆园员猿年 远月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
森林低温霜冻灾害干扰研究综述 李秀芬袁朱教君袁王庆礼袁等 渊猿缘远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
碱蓬属植物耐盐机理研究进展 张爱琴袁庞秋颖袁阎秀峰 渊猿缘苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
中国东部暖温带刺槐花期空间格局的模拟与预测 徐摇 琳袁陈效逑袁杜摇 星 渊猿缘愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
长白山林线树种岳桦幼树叶功能型性状随海拔梯度的变化 胡启鹏袁郭志华袁孙玲玲袁等 渊猿缘怨源冤噎噎噎噎噎噎
油松天然次生林居群遗传多样性及与产地地理气候因子的关联分析 李摇 明袁王树香袁高宝嘉 渊猿远园圆冤噎噎噎
施氮对木荷 猿 个种源幼苗根系发育和氮磷效率的影响 张摇 蕊袁王摇 艺袁金国庆袁等 渊猿远员员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
围封对内蒙古大针茅草地土壤碳矿化及其激发效应的影响 王若梦袁董宽虎袁何念鹏袁等 渊猿远圆圆冤噎噎噎噎噎噎
干热河谷主要造林树种气体交换特性的坡位效应 段爱国袁张建国袁何彩云袁等 渊猿远猿园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
生物降解对黑碳及土壤上苯酚脱附行为的影响 黄杰勋袁莫建民袁李非里袁等 渊猿远猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
猿 个树种对不同程度土壤干旱的生理生化响应 吴摇 芹袁张光灿袁裴摇 斌袁等 渊猿远源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
冬小麦节水栽培群体野穗叶比冶及其与产量和水分利用的关系 张永平袁张英华袁黄摇 琴袁等 渊猿远缘苑冤噎噎噎噎
不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻光合作用尧物质生产和产量的影响
彭摇 斌袁李潘林袁周摇 楠袁等 渊猿远远愿冤
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根域限制下水氮供应对膜下滴灌棉花叶片光合生理特性的影响 陶先萍袁罗宏海袁张亚黎袁等 渊猿远苑远冤噎噎噎噎
光照和生长阶段对菖蒲根系泌氧的影响 王文林袁王国祥袁万寅婧袁等 渊猿远愿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
植物病原菌拮抗性野生艾蒿内生菌的分离尧筛选和鉴定 徐亚军袁赵龙飞袁陈摇 普袁等 渊猿远怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎
不同生物型棉蚜对夏寄主葫芦科作物的选择 肖云丽袁印象初袁刘同先 渊猿苑园远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
性别和温度对中华秋沙鸭越冬行为的影响 曾宾宾袁邵明勤袁赖宏清袁等 渊猿苑员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
基于干扰的汪清林区森林生态系统健康评价 袁摇 菲袁张星耀袁梁摇 军 渊猿苑圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
洞庭湖森林生态系统空间结构均质性评价 李建军袁刘摇 帅袁张会儒袁等 渊猿苑猿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
川西米亚罗林区不同海拔岷江冷杉生长对气候变化的响应 徐摇 宁袁王晓春袁张远东袁等 渊猿苑源圆冤噎噎噎噎噎噎
圆园园员要圆园员园 年内蒙古植被净初级生产力的时空格局及其与气候的关系
穆少杰袁李建龙袁周摇 伟袁等 渊猿苑缘圆冤
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地形因子对盐城滨海湿地景观分布与演变的影响 侯明行袁刘红玉袁张华兵袁等 渊猿苑远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征 周淑琴袁荆耀栋袁张青峰袁等 渊猿苑苑源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
贵州白鹇湖沉积物中孢粉记录的 缘援 缘 噪葬月援 孕援以来的气候变化 杜荣荣袁陈敬安袁曾摇 艳袁等 渊猿苑愿猿冤噎噎噎噎
典型河谷型城市春季温湿场特征及其生态环境效应 李国栋袁张俊华袁王乃昂袁等 渊猿苑怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
秦岭南北近地面水汽时空变化特征 蒋摇 冲袁王摇 飞袁喻小勇袁等 渊猿愿园缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
露天矿区景观生态风险空间分异 吴健生袁乔摇 娜袁彭摇 建袁等 渊猿愿员远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 匀燥造凿则蚤凿早藻和 悦悦粤分析的中国生态地理分区的比较 孔摇 艳袁江摇 洪袁张秀英袁等 渊猿愿圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
中国农业生态效率评价方法与实证要要要基于非期望产出的 杂月酝模型分析 潘摇 丹袁 应瑞瑶 渊猿愿猿苑冤噎噎噎噎
舟山市东极大黄鱼养殖系统能值评估 宋摇 科袁赵摇 晟袁蔡慧文袁等 渊猿愿源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同基因型玉米间混作优势带型配置 赵亚丽袁康摇 杰袁刘天学袁等 渊猿愿缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
气候与土壤对烤后烟叶类胡萝卜素和表面提取物含量的影响 陈摇 伟袁熊摇 晶袁陈摇 懿袁等 渊猿愿远缘冤噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
成都市沙河主要绿化树种固碳释氧和降温增湿效益 张艳丽袁 费世民袁李智勇袁等 渊猿愿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿圆远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿猿鄢圆园员猿鄄园远
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 长白山南坡的岳桦林要要要长白山岳桦林位于海拔约 员苑园园要圆园园园皂之间的山坡遥 这种阔叶林分布在针叶林带的上
面袁成为山地森林的上缘种类袁在世界山地森林中实属罕见遥 岳桦能够顽强地抗御长白山潮湿尧寒冷尧强风等恶劣气
候因素袁在严酷的环境条件下形成纯林袁是与其独特的生长发育机理密切相关的遥 岳桦的枝干颇具韧性袁在迎风处袁
由于风吹雪压袁树干成片地向背风侧倾斜袁这种特性使它能不畏风雪袁顽强生存遥 随着海拔的升高袁岳桦林也逐渐矮
化袁这是岳桦林保护自身生存袁适应大自然的结果遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援 糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援 糟燥皂
第 33 卷第 12 期
2013 年 6 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 12
Jun. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目 (31270519, 31070431)
收稿日期:2012鄄10鄄06; 摇 摇 修订日期:2013鄄02鄄27
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: henp@ igsnrr. ac. cn; dongkuanhu@ 126. com
DOI: 10. 5846 / stxb201210061373
王若梦, 董宽虎, 何念鹏, 朱剑兴, 代景忠, 施侃侃. 围封对内蒙古大针茅草地土壤碳矿化及其激发效应的影响. 生态学报,2013,33(12):
3622鄄3629.
Wang R M, Dong K H,He N P, Zhu J X, Dai J Z, Shi K K. Effect of enclosure on soil C mineralization and priming effect in Stipa grandis grassland of
Inner Mongolia. Acta Ecologica Sinica,2013,33(12):3622鄄3629.
围封对内蒙古大针茅草地土壤碳矿化
及其激发效应的影响
王若梦1, 2, 董宽虎3, 何念鹏1,*, 朱剑兴1, 代景忠4, 施侃侃5
(1.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, 北京摇 100101;
2. 山西农业大学研究生学院, 太谷摇 030801; 3. 山西农业大学动物科技学院, 太谷摇 030801;
4. 内蒙古农业大学生态环境学院, 呼和浩特摇 010019; 5. 北京林业大学林学院, 北京摇 100083)
摘要:土壤呼吸及其控制机理是全球变化研究的重点之一,其中土壤呼吸的温度敏感性和激发效应是近年来的研究热点。 以长
期围封的大针茅草地(Fenced grassland, FG)和自由放牧草地(Grazing grassland, GG)为对象,通过不同温度(5、10、15、20、25 益
和 30 益)和添加混合凋落物的室内培养途径,探讨了长期围封对草地碳矿化(或土壤微生物呼吸)的温度敏感性和激发效应的
影响。 实验结果表明:在培养 42 d内,长期围封的大针茅草地的土壤碳矿化累积量高于自由放牧草地;土壤碳矿化量随温度的
升高而升高,围封对大针茅草地土壤碳矿化的温度敏感性的影响不显著,Q10 值介于 1. 1—1. 9 之间。 添加混合凋落物使土壤碳
矿化表现出了明显的激发效应,且自由放牧草地的激发效应高于长期封育草地;在培养的前 7 d,土壤激发效应随着培养温度升
高而增强,激发效应最高值达 6. 38;但在整个培养期(42 d)土壤激发效应 15 益为最大。 从长远角度看,中间温度更有利于土壤
激发效应以及土壤碳矿化。 在相同的有机物质输入状况下,长期围封大针茅草地的激发效应更低,可能是大针茅草地在长期围
封状况下仍然具有碳固持效应的重要机制之一。
关键词:草地;激发效应;碳矿化;土地利用方式;温度敏感性
Effect of enclosure on soil C mineralization and priming effect in Stipa grandis
grassland of Inner Mongolia
WANG Ruomeng1,2, DONG Kuanhu3,HE Nianpeng1,*, ZHU Jianxing1, DAI Jingzhong4, SHI Kankan5
1 Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of
Sciences, Beijing 100101, China
2 Graduate School of Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China
3 College of Animal Science and Veterinary Medicine, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China
4 College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019, China
5 The Academy of Forestry of Beijing Forestry University, Beijing 100083, China
Abstract: In recent decades, the carbon (C) cycle and soil respiration of terrestrial ecosystems have been become hot
topics for the global climate change, and research focused on the temperature sensitivity and priming effects of soil microbial
respiration (or soil C mineralization) has increased rapidly since 2000. In this study, we focused on long鄄term fenced Stipa
grandis grassland (FG) and grazing Stipa grandis grassland (GG) in Inner Mongolia, China, investigating the impact of
land鄄use change on the temperature sensitivity and the priming effects of soil microbial respiration by incubating soils in the
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laboratory under a temperature gradient (5, 10, 15, 20, 25 and 30益) and with substrate addition (mixed litter) . The
incubation experiment was continued for 6 weeks, and the rates of soil C mineralization were measured throughout using our
newly developed equipment. The results showed that the amount of soil C mineralization was higher in GG than that in FG
duration the 6鄄weeks incubation. The rates of soil C mineralization increased significantly with increasing incubation
temperature for both GG and FG (temperature coefficient (Q10) values ranged from 1. 1 to 1. 9), however, the Q10 values
for GG and FG were not significantly different. After mixed鄄litter addition, the rates of soil C mineralization not only in GG
but also in FG increased significantly, and showed the apparent “priming effects冶 of C mineralization. Compared with long鄄
term fenced grassland (FG), grazing grassland (GG) had higher priming effects, which even after only 7 d were 6. 38
times higher. Moreover, the priming effects increased with increasing incubation temperature in the first week, although
these effects were the highest at 15益 duration the 42 d of incubation. These findings suggest that, on a longer time scale,
medium temperatures should promote soil C mineralization. On the whole, long鄄term grazing exclusion depressed the
priming effect of soil microbial respiration and resulted in less C emission under the same mixed litter input. This is
probably one of the mechanisms underlying the capacity of long鄄term fenced grasslands to sequester CO2 in Inner Mongolia.
Key Words: grassland; priming effect; soil C mineralization; land鄄use type; temperature sensitivity
土壤呼吸是过去几十年全球化生态学的研究热点。 温度是影响土壤呼吸的重要因素,因此土壤呼吸的温
度敏感性及其区域格局一直是全球变化研究的核心内容[1鄄5]。 此外,科学家还认为激发效应对土壤呼吸具有
重要贡献,也是近年来该领域新的研究增长点[6鄄8]。
土壤呼吸的温度敏感性通常是土壤呼吸速率对温度变化的响应强度[3, 9鄄10],通常用 Q10 表示;Q10 是指温
度每升高 10 益土壤呼吸所增加的倍数,Q10 值越大温度敏感性越高[10鄄12]。 土壤激发效应早在 20 世纪 20 年
代后期就被发现,40 年代科学家用同位素实验证实了该现象并被广泛接受[8],但目前科学家对于激发效应的
机理解释以及在陆地生态系统碳循环中的作用仍存在较大争议[13鄄16]。 国内学者围绕外源物质添加对土壤呼
吸的激发效应也做了部分研究,例如,孙丽娟等[17]发现鼎湖山凋落物可显著增加土壤有机碳的分解和总呼
吸。 王光军等[18]发现改变凋落物输入会显著影响杉木人工林土壤呼吸。 目前科学家对激发效应的定义也存
在较大的差异[19],本文将土壤碳矿化激发效应定义为外源有机物质输入对土壤碳矿化量的影响,用添加和非
添加处理的土壤碳矿化量的比值来表示。 在研究中土壤呼吸主要包括自养呼吸(主要是根呼吸)和异氧呼吸
(主要是土壤微生物呼吸) [10]。 在大多数室内培养实验中,科学家通常将土壤微生物呼吸速率等同于土壤碳
矿化速率(从土壤有机碳转化为无机碳的速率),本文采用土壤碳矿化来描述土壤碳转化速率。
围封是内蒙古地区广泛采用的草地恢复措施之一,也是实现该地区草地碳汇效应的最重要措施[20鄄22]。
围封对草地土壤呼吸温度敏感性和激发效应的影响,可能将影响到土壤有机质的稳定性,并最终决定草地的
碳固持效应与潜力。 本文利用长期封育的大针茅草地和自由放牧草地,通过添加凋落物和室内培养途径,探
讨了围封对土壤碳矿化的温度敏感性和激发效应的影响,希望能为探讨全球变化背景下我国内蒙古典型草地
的碳固持效应提供理论依据。
1摇 实验材料与方法
1. 1摇 野外实验样地概况
该地区属大陆性温带半干旱草原气候,海拔 1200—1250 m,年平均温度 0. 4 益,年平均降水量 345
mm[20]。 实验样地是中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的长期实验样地,分别是 1979 年封育的大
针茅草地和围栏外的自由放牧草地。 植被为典型大针茅群落,优势植物为大针茅、羊草和糙隐子草。 表 1 详
细描述了实验样地的基本特征。
3263摇 12 期 摇 摇 摇 王若梦摇 等:围封对内蒙古大针茅草地土壤碳矿化及其激发效应的影响 摇
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表 1摇 实验样地特征与土地利用历史
Table 1摇 The properties of experimental plots and land鄄use history
样地类别
Types
地理坐标
Location
土壤有机碳含量
Soil organic carbon
/ (g / kg)
土壤全氮含量
Soil total nitrogen
(g / kg)
优势植物种类
Dominant species
土地利用历史
Land鄄use type
围封草地 (FG)
Fenced grassland
43毅33忆 N
116毅40忆 E 16. 16依1. 90a 1. 46依0. 17a
羊草( Leymus chinensis)、大针茅
(Stipa grandis)、西伯利亚羽茅
(Achnatherum sibiricum)
1979 至今,围栏封育,围封前
草地状态良好
放牧草地 (GG)
Grazing grassland
43毅33忆 N
116毅40忆 E 13. 38依0. 80b 1. 33依0. 10a
羊草( L. chinensis)、大针茅( S.
grandis)、糙隐子草 ( Agropyron
cristatum)
自由放牧,草地轻度退化
摇 摇 表内具有相同的小写字母则表示差异不显著(P < 0. 05)
1. 2摇 野外取样
2011 年 9 月,在围封草地和自由放牧草地分别设置了一条 100 m的取样样带,每条样带设置 4 个 1 m 伊 1
m样方;在完成样方内地上生物量取样和地表凋落物收集后,采用土钻法对 0—30 cm 土壤进行取样,每个样
地获得 4 份土壤样品。
1. 3摇 室内培养与测试方法
1. 3. 1摇 室内培养
首先测定土壤含水量以及饱和含水量;将收集的地上凋落物混合、烘干和粉碎。 随后,将约 25 g 风干土
的土壤样品装入 100 mL圆口塑料瓶,添加石英砂 5 g,再将土壤含水量调节至 60%饱和含水量。 在完成水分
调节后,先将所有土壤样品放入 20 益 恒温恒湿培养箱内培养 1 周;再分别放入 5、10、15、20、25 益和 30 益 培
养箱内培养 2 d,随后开展土壤碳矿化速率本底测定。 随后,按照土壤 1%的比例向部分培养瓶内添加混合凋
落物、充分摇匀;添加凋落物处理分别表示为 FG+和 GG+。 简言之,实验共包括 2 个实验样地、6 个培养温度
梯度、2 种添加处理、4 次重复,共计 96 个培养样品。
图 1摇 土壤碳矿化速率快速测定装置示意图
摇 Fig. 1 摇 Sketch map for the measurement system of soil
mineralization rate
1. 3. 2摇 土壤碳矿化速率的测试方法和测定频率
土壤碳矿化速率的测定采用自主研发装置进行测
定(图 1)。 该装置主要包括气体进样装置、CO2 起始浓
度调节装置、自动控制装置和红外 CO2 浓度分析仪器;
主要仪器 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。 该系统可根
据实验需求调节装置内起始 CO2 浓度、测试时间以及
不同测试样品间的自动切换,可成功实现在室内对土壤
碳矿化速率的高速连续测定,可广泛应用于土壤碳周转
和微生物活性等相关领域。
1. 4摇 实验数据处理与分析
1. 4. 1摇 土壤碳矿化速率的计算方法
R = C 伊 V 伊 琢 伊 茁
m
式中, R为土壤碳矿化速率或土壤微生物呼吸速率(滋g CO2 g
-1 土壤 h-1), C 为测试时间内 CO2 浓度变化的
直线斜率。 V指包括培养瓶和管线等所有气体体积,m 是指培养瓶内的土壤干重,琢 和 茁 是将土壤微生物呼
吸速率转化为标准单位的系数。 预实验结果表明直线回归可很好地拟合短期的土壤微生物呼吸速率或土壤
碳矿化速率(R2>0. 99,P <0. 0001)。
1. 4. 2摇 土壤呼吸温度敏感性 Q10 值计算方法
土壤碳矿化速率与温度之间的关系采用指数模型[23]:
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R = a 伊 e bT
式中, R为土壤碳矿化速率,T为温度,a为温度为 0益时的土壤呼吸,b为温度反应系数。
Q10 = e10 b
利用 One鄄way ANOVA检验不同处理的显著性差异,显著性检验水平为 P = 0. 05。 所有数据统计分析均
利用 SAS8. 0 软件完成。
2摇 结果
2. 1摇 温度对土壤碳矿化的影响
随着培养温度的升高,土壤碳矿化量随之升高,30 益时达到最高点(图 2)。 添加混合凋落物显著提高了
土壤碳矿化量,分别是未添加处理土壤样品的 2. 8 倍(围封草地)和 3. 4 倍(自由放牧草地)。 在相同的培养
温度下,围封草地的土壤碳矿化量在数值上高于自由放牧土壤,但在 P = 0. 05 水平差异不显著。 随着培养时
间的延长,土壤碳矿化速率逐渐降低,土壤碳矿化速率在后期趋于平缓状态 (图 2)。
图 2摇 围封和添加凋落物对土壤碳矿化累积量的影响
Fig. 2摇 Effect of enclosure and litter addition on the accumulated soil C mineralization
FG, 围封草地 fenced grassland; GG, 自由放牧草地 grazing grassland; 图中小写和大写字母分别是对 FG和 GG的检验结果,数据具有相同字
母则表示差异不显著 (P =0. 05)
2. 2摇 土壤碳矿化的激发效应
在培养期间,未添加处理的土壤碳矿化量相对稳定,而添加凋落物处理显著提高了土壤碳矿化量 (图
3)。 凋落物添加的激发效应在培养第 1 周尤为明显;培养温度越高,培养前期的激发效应越强、而后期的土壤
碳矿化量降低幅度也越大。
在添加凋落物后土壤碳矿化很快表现出了明显的激发效应,且激发效应随着培养时间的增加而显著降低
(图 3)。 在培养前 7 d中,土壤激发效应随温度升高而显著升高(P <0. 01);激发效应最大值在 30益出现(FG
为 6. 15,GG为 6. 38)、最小在 5 益出现 (图 4)。 在培养 42 d内,温度对土壤激发效应的影响不显著,且土壤
激发效应的最大值均出现在 15益,自由放牧草地土壤激发效应的数值(3. 36)高于围封草地的土壤激发效应
(3. 04)(图 4)。
5263摇 12 期 摇 摇 摇 王若梦摇 等:围封对内蒙古大针茅草地土壤碳矿化及其激发效应的影响 摇
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图 3摇 土壤碳矿化累积量的变化动态
Fig. 3摇 Dynamics of the accumulation of soil C mineralization with incubation times
FG: 长期封育草地 fenced grassland; FG+: 长期封育草地+混合凋落物 fenced grassland + mixture litter;GG:自由放牧草地 grazing grassland;
GG+:自由放牧草地+混合凋落物 grazing grassland + mixture litter
图 4摇 温度和培养时间对土壤碳矿化激发效应的影响
Fig. 4摇 Effect of incubation temperature and time on the priming effect of soil C mineralization
FG: 长期封育草地 fenced grassland; GG:自由放牧草地 grazing grassland;图中小写和大写字母分别是对 FG和 GG的检验结果,具有相同字
母日数据则表示差异不显著 (P = 0. 05)
2. 3摇 土壤碳矿化的温度敏感性
围封草地和自由放牧草地的土壤碳矿化温度敏感性(Q10)差异不显著(表 2)。 添加混合凋落物显著增加
了土壤碳矿化的温度敏感性(P <0. 05)。 未添加混合凋落物土壤的 Q10 随培养时间的延长而逐渐增大;添加
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混合凋落物土壤的 Q10 值却随着培养时间的延长而降低 (表 2)。 例如,封育和自由放牧草地在不添加凋落物
时,培养 42 d的 Q10 值显著高于培养 7 d 的 Q10(分别高出 15. 4%和 14. 0% );相反,添加混合凋落物后,培养
42 d 的 Q10 值显著低于培养 7 天的 Q10。 在添加外源有机质后,通过改变底物的质量及其激发效应,影响土壤
碳矿化及其温度敏感性。
表 2摇 围封和培养时间对土壤碳矿化温度敏感性(Q10)的影响
Table 2摇 Effects of enclosure and incubation time on the temperate sensitivity (Q10) of soil C mineralization
Cmin = a 伊 exp (b 伊 T)
b R2 Q10
培养 7d
围封草地 FG 0. 0155 0. 474 1. 168依0. 02a
FG+ 0. 0612 0. 888 1. 845依0. 02b
自由放牧草地 GG 0. 0150 0. 464 1. 162依0. 02a
GG+ 0. 0545 0. 882 1. 725依0. 02c
培养 42d
围封草地 FG 0. 0300 0. 806 1. 350依0. 02a
FG+ 0. 0368 0. 702 1. 444依0. 02b
自由放牧草地 GG 0. 0278 0. 608 1. 320依0. 01a
GG+ 0. 0358 0. 663 1. 430依0. 01b
摇 摇 具有相同小写字母的实验处理间的差异不显著 (P <0. 05)
3摇 讨论与结论
土地利用方式对土壤碳矿化量具有重要的影响[24鄄27]。 长期围封的大针茅草地土壤碳矿化累积量高于自
由放牧草地,且高温时(25 益和 30 益)差异显著,该结论与大部分研究相同[24, 28鄄29]。 然而,在温度较低时,土
壤微生物和酶活性受到温度限制,因此表现为围封对土壤碳矿化量影响较小[10, 24, 30];随着温度升高,底物数
量和质量对土壤微生物活性起更大作用,促进土壤碳矿化。 大量研究已经表明:土壤有机碳含量和微生物群
落结构和特征是影响土壤碳矿化速率的重要因素[9, 26, 31]。 土地利用变化直接造成了土壤内部结构发生变
化,同时植物群落的改变也会间接影响土壤微生物群落种类及其数量,从而对土壤碳矿化产生重要影响。
外源有机物的加入对土壤碳矿化有直接影响,并表现出明显的激发效应[19, 32鄄34]。 温度对激发效应的影
响在培养前期表现更为明显,随着培养时间的延长,所添加的凋落物快速被消耗,激发效应所引起的土壤碳矿
化速率明显减弱[10, 31],使后期土壤碳矿化量显著降低。 培养温度和培养时间是影响激发效应评估的重要因
素,从长远而言,中间温度对土壤碳矿化及其激发效应具有明显的促进作用[23, 35],未来应进一步加强温度与
激发效应的关系及其内在机理。 长期封育草地土壤激发效应低于自由放牧草地,可能是长期封育草地仍然具
有碳固持效应的重要机制之一。
长期围封和自由放牧是两种不同的土地利用方式,理论上长期封育草地应比自由放牧草地具有更高的土
壤碳矿化的温度敏感性,但实验结果却表明二者间差异不显著。 从土壤有机质(或有机碳)含量而言,长期封
育草地的土壤质量更高(表 1),从而使其土壤碳矿化的温度敏感性更高;大量研究表明土壤底物质量是决定
土壤碳矿化温度敏感性的重要因素[36鄄37]。 长期封育后土壤微生物群落结构和数量发生了显著的变
化[10, 23鄄26],而这种显著变化并不利于土壤碳矿化(或微生物呼吸)及其温度敏感性。
在室内培养状况下,长期围封草地的土壤碳矿化累积量均高于自由放牧草地,但二者土壤碳矿化的温度
敏感性影响不大。 与长期围封草地相比,添加混合凋落物后自由放牧草地表现出了更高的激发效应。 在培养
初期,土壤激发效应随温度的升高显著增强;在整个培养期,土壤激发效应的最大值出现在 15 益;从更长时间
尺度来说,培养温度和培养时间对评估土壤激发效应具有重要的影响。 长期封育草地的激发效应更低,可能
是长期封育大针茅草地仍然具有固碳能力的重要机制之一。 因此,为了更好地揭示内蒙古典型草地的碳固持
效应与机理,未来应进一步加强土壤激发效应及其主要控制机制的研究工作。
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愿愿愿猿 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿猿 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
国内邮发代号:82鄄7,国外邮发代号:M670
标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 摇 CN 11鄄2031 / Q
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本期责任副主编摇 吴文良摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 12 期摇 (2013 年 6 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 33摇 No郾 12 (June, 2013)
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