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增温和氮添加对不同类型森林表层土壤有机碳分解的耦合影响

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应用与环境生物学报 2023年第5期29卷 1164-1170页

作者：刘芳王萌萌张子璇杨少博王梁田鹏王清奎安徽农业大学林学与园林学院合肥230036 中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室会同森林生态实验站沈阳110016

全球变暖和大气氮沉降增加是全球环境变化的主要现象.为深入了解全球变暖和氮沉降增加对森林土壤有机碳(SOC)分解的耦合影响并探究其内在机理,采用室内模拟增温(20℃和25℃)和氮沉降增加(N 100 mg/kg,干土)方法,分析亚热带与暖温带过渡... 详细信息

全球变暖和大气氮沉降增加是全球环境变化的主要现象.为深入了解全球变暖和氮沉降增加对森林土壤有机碳(SOC)分解的耦合影响并探究其内在机理,采用室内模拟增温(20℃和25℃)和氮沉降增加(N 100 mg/kg,干土)方法,分析亚热带与暖温带过渡区杉木林、黄山松林、山核桃林和茅栗林等4种典型森林表层(0-10 cm)土壤有机碳的分解速率,并测定土壤主要理化性质和微生物特征SOC.结果显示:(1)增温显著促进SOC分解(P分解(P分解的共同作用不显著,针叶林(杉木林和黄山松林)SOC分解速率显著低于阔叶林(山核桃林和茅栗林)(P分解的温度敏感性(P分解的温度敏感性影响不显著;(3)土壤无机氮、革兰氏阳性细菌和阴性细菌、真菌以及放线菌与SOC分解显著相关,是影响SOC分解的重要因素.上述结果表明增温和氮添加对SOC分解的影响与林分类型有关,且增温显著促进了SOC分解而氮添加抑制了SOC分解;研究揭示了亚热带与暖温带过渡区森林表层土壤有机碳分解对增温和氮添加的响应,可为全球变化背景下该区域森林SOC的管理提供理论依据.

关键词：增温氮添加土壤有机碳分解温度敏感性

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小兴安岭4种典型阔叶红松林土壤有机碳分解特性

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生态学报 2013年第2期33卷 443-453页

作者：宋媛赵溪竹毛子军孙涛侯玲玲东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室哈尔滨150040

土壤有机碳分解是陆地生态系统碳循环的重要组成部分。主要采用土壤有机碳释放速率的室内培养实验的方法,并根据三库一级动力学模型,对小兴安岭地区4种典型阔叶红松林的土壤有机碳分解特征及各组分含量进行研究。实验结果如下:(1)土壤... 详细信息

土壤有机碳分解是陆地生态系统碳循环的重要组成部分。主要采用土壤有机碳释放速率的室内培养实验的方法,并根据三库一级动力学模型,对小兴安岭地区4种典型阔叶红松林的土壤有机碳分解特征及各组分含量进行研究。实验结果如下:(1)土壤有机碳的分解趋势表现为前期迅速,后期缓慢,并且土壤腐殖质层(A)大于淀积层(B);在4种阔叶红松林中,云冷杉红松林土壤有机碳的分解速率最大,枫桦红松林最小;土壤有机碳的分解速率与土壤总有机碳、活性碳及土壤的C/N呈显著的正相关关系(P土壤A层和B层,4种阔叶红松林的活性碳分别占总有机碳的0.89%—1.78%和1.91%—2.87%,平均驻留时间为12—35 d和27—58 d。缓效性碳占总有机碳的22.58%—28.44%和23.87%—42.63%,平均驻留时间为4—19 a和18—37 a。惰性碳占总有机碳的69.98%—76.24%和54.50%—74.22%,平均驻留时间为173 a;土壤有机碳各组分含量及驻留时间的大小顺序均为:云冷杉红松林>椴树红松林>枫桦红松林>蒙古栎红松林。

关键词：土壤有机碳分解活性碳缓效性碳惰性碳

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森林土壤有机碳分解对模拟增温的响应

生态学报 2023年第22期43卷 9539-9554页

作者：何金红谭向平熊鑫聂彦霞倪秀玲危晖叶清申卫军广州市林业和园林科学研究院广东广州城市生态系统国家定位观测研究站广州510405 中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广州510650 中国科学院庐山植物园九江332900 华南农业大学资源环境学院广州510642 广西大学林学院南宁530004

由化石燃料燃烧和土地利用变化引起的全球气候变暖是地球上最严重的人为干扰之一,对陆地生态系统结构和功能产生重要的影响。土壤有机碳(SOC)是陆地生态系统最大的碳库,其微小变化都会影响全球碳平衡和气候变化。近30年来,国内外学者在... 详细信息

由化石燃料燃烧和土地利用变化引起的全球气候变暖是地球上最严重的人为干扰之一,对陆地生态系统结构和功能产生重要的影响。土壤有机碳(SOC)是陆地生态系统最大的碳库,其微小变化都会影响全球碳平衡和气候变化。近30年来,国内外学者在不同森林生态系统相继开展了野外模拟增温对SOC分解的影响及其调控机制研究。基于在全球建立的26个野外模拟气候变暖实验平台,系统分析增温对森林生态系统SOC分解的影响格局和潜在机制,发现增温通常促进森林SOC的分解,对气候变暖产生正反馈作用。然而,因增温方式和持续时间、土壤微生物群落结构和功能的多样性、SOC结构和组成的复杂性、植物-土壤-微生物之间相互作用以及森林类型等不同而存在差异,导致人们对森林SOC分解响应气候变暖的程度及时空格局变化缺乏统一的认识,且各类生物和非生物因子的相对贡献尚不清楚。基于已有研究,从土壤微生物群落结构和功能、有机碳组分以及植物-土壤-微生物互作3个方面构建了气候变暖影响SOC分解的概念框架,并进一步阐述了今后的重点研究方向,以期深入理解森林生态系统碳-气候反馈效应,为制定森林生态系统管理措施和实现“碳中和”提供科学依据。1)加强模拟增温对不同森林生态系统(特别是热带亚热带森林生态系统)SOC分解的长期观测研究,查明SOC分解的时空动态特征;2)加强土壤微生物功能群与SOC分解之间关系的研究,揭示SOC分解对增温响应的微生物学机制;3)形成统一的SOC组分研究方法,揭示不同碳组分对增温的响应特征和机制;4)加强森林生态系统植物-土壤-微生物间相互作用对模拟增温的响应及其对SOC分解调控的研究;5)加强模拟增温与其他全球变化因子(例如降水格局变化、土地利用变化、大气氮沉降)对SOC分解的交互作用,为更好评估未来全球变化背景下森林土壤碳动态及碳汇功能的维持提供理论基础。

关键词：增温森林土壤有机碳分解微生物颗粒有机碳矿质结合态有机碳

生物炭和氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤有机碳分解与平衡的影响

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生态学杂志 2020年第9期39卷 2851-2859页

作者：朱依凡孙兆林王清奎中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049 中国科学院会同森林生态实验站湖南会同418307

生物炭由于其稳定的化学性质及对陆地生态系统土壤碳平衡的潜在用途被广泛关注。森林火灾的发生导致大量的生物炭向森林土壤输入。但生物炭输入对森林土壤有机碳(SOC)激发效应的影响及氮有效性如何调控这一过程尚不明确。本研究通过向... 详细信息

生物炭由于其稳定的化学性质及对陆地生态系统土壤碳平衡的潜在用途被广泛关注。森林火灾的发生导致大量的生物炭向森林土壤输入。但生物炭输入对森林土壤有机碳(SOC)激发效应的影响及氮有效性如何调控这一过程尚不明确。本研究通过向亚热带常绿阔叶林土壤中同时添加生物炭(相当于添加SOC含量的5%)和氮(相当于添加土壤全氮含量的0、5%、10%的硝酸铵),探讨生物炭引起的激发效应对氮添加的响应。结果表明:氮添加对生物炭分解没有影响,0、5%、10%氮处理的生物炭分解量分别为添加量的1.0%、1.0%、1.1%;激发释放的CO2量分别为9.0±2.1、8.3±2.4、5.9±0.8 g C·kg^-1 SOC。生物炭显著加速SOC分解,造成强烈的正激发效应(47.2%)。氮添加在整个培养期间对SOC分解没有显著影响,但在不同培养阶段其效应有所不同,前期激发效应强度由40.3%增长至63.1%,而后期使激发效应强度由51.1%下降至17.4%。不论有无氮添加,生物炭输入造成土壤净碳增加。研究表明,生物炭在亚热带森林土壤碳固持中扮演重要角色,并可能缓解未来气候变暖。

关键词：生物炭氮添加土壤有机碳分解激发效应碳平衡

不同外源碳输入对两种杉木林土壤有机碳分解激发效应的影响

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生态学报 2024年

作者：陶玉兰刘新颖赵学超王清奎林木资源培育安徽省重点实验室安徽农业大学林学与园林学院

有机碳分解是陆地生态系统土壤碳循环的重要过程，外源碳输入可以通过调控微生物的群落结构与活性来影响土壤有机碳的分解，即激发效应。然而，外源碳的质量及添加方式对土壤激发效应的影响及其对土壤性质的响应尚不清楚。为此，采集了... 详细信息

有机碳分解是陆地生态系统土壤碳循环的重要过程，外源碳输入可以通过调控微生物的群落结构与活性来影响土壤有机碳的分解，即激发效应。然而，外源碳的质量及添加方式对土壤激发效应的影响及其对土壤性质的响应尚不清楚。为此，采集了低高两种养分含量的杉木人工土壤作为研究对象，向其输入13C标记的杉木凋落叶和葡萄糖。杉木凋落叶的添加分为两种方式：完整叶片覆于土表（IL）和叶片粉碎后均匀加入土中（CL）。通过室内培养120 d，测定土壤释放CO2的量及其13C值，并分析土壤养分和微生物群落结构。结果表明：（1）添加完整杉木叶产生负激发效应，而添加葡萄糖则相反。它们产生的土壤累积激发碳差异显著且效应强度受到土壤养分的显著调控，在低养分土壤中分别为-1.22 mg C/g SOC和4.80 mg C/g SOC，在高养分土壤的为-1.73 mg C/g SOC和1.56 mg C/g SOC。（2）与IL相比，CL处理下土壤累积激发碳为正激发（2.21 mg C/g SOC），而在高养分土壤中呈负激发（-1.72 mg C/g SOC）。（3）与CK相比，外源碳输入后土壤碳氮磷三类酶活性在两林地中均显著增加。（4）在两种土壤中，土壤细菌含量在IL与CL处理之间均差异显著（P土壤中CL处理下土壤细菌含量比IL处理高27.0%，而在高养分土壤中仅增加了19.2%。（5）土壤累积激发碳与土壤氮酶活性呈正相关，与细菌呈负相关。综上可知，外源碳的质量及添加方式影响了土壤有机碳的分解过程且受到土壤性质的调控，尤其是土壤微生物群落组成和酶活性，该研究成果为亚热带杉木林土壤有机碳的管理提供了理论支撑。

关键词：杉木林土壤有机碳分解激发效应土壤性质微生物群落组成

增温和氮添加对四种森林土壤有机碳分解的影响

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增温和氮添加对四种森林土壤有机碳分解的影响

作者：刘芳安徽农业大学

学位级别：硕士

森林土壤有机碳约占全球土壤有机碳总量的46%,其微小变化都将导致全球碳循环和大气CO浓度发生巨大改变。全球气候变暖和大气氮沉降通过改变环境温度和土壤氮素有效性等因素影响土壤有机碳分解。目前有关增温和氮添加对土壤有机碳分解的... 详细信息

森林土壤有机碳约占全球土壤有机碳总量的46%,其微小变化都将导致全球碳循环和大气CO浓度发生巨大改变。全球气候变暖和大气氮沉降通过改变环境温度和土壤氮素有效性等因素影响土壤有机碳分解。目前有关增温和氮添加对土壤有机碳分解的影响研究主要集中在不同温度带的表层土壤,对亚热带向温带过渡区的森林深层土壤研究较少。为此,本研究以亚热带与温带过渡区的四种典型林森林（杉木林、山核桃林、黄山松林、茅栗林）为研究对象,采集0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层土壤,利用模拟增温与氮添加方法,通过30天室内培养,探讨增温和氮添加对四种森林不同深度土壤有机碳分解的影响。同时测定土壤物理性质、速效养分变化、土壤酶活性和微生物群落结构等,分析增温和氮添加对土壤有机碳分解的影响机理。该研究的主要结果如下:（1）增温显著促进了森林土壤有机碳的分解。不同土层的土壤有机碳分解累积释放量总体呈现0-10 cm>10-20 cm>20-40 cm土层,即土层深度越深,有机碳分解越少,这与深层土壤活性有机碳含量低有关。增温使四种森林0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层土壤有机碳分解分别增加23.31%-42.72%、5.06%-31.72%和1.98%-23.24%。这表明随土层深度的增加,增温对土壤有机碳分解的影响减弱。土壤有机碳分解对增温的响应在不同森林类型之间差异不显著。（2）氮添加对土壤有机碳分解的影响与氮添加量、森林类型和土层深度有关。低氮添加量(50 mg N kg土,N50)显著促进土壤有机碳分解,而高氮添加量(100mg N kg土,N100)则对土壤有机碳分解没有影响。在0-10 cm土层,N50处理使杉木林和黄山松林土壤有机碳分解分别增加10.11%和11.54%,而使山核桃林和茅栗林土壤有机碳分解减少21.76%和10.50%。在10-20 cm土层N50处理仅使四种森林土壤有机碳分解增加1.63%-5.60%,但在20-40 cm土层N50处理使四种森林土壤有机碳分解增加12.21%-41.23%。（3）氮添加量调控着氮添加对土壤有机碳分解温度敏感性(Q)的影响,并且与森林类型和土层深度有关。N50处理显著降低了Q,N100处理却对土壤有机碳分解Q没有影响。在0-10 cm土层,N50处理使杉木林和黄山松林土壤有机碳分解的Q分别减小47.49%和11.54%,而使山核桃林和茅栗林土壤有机碳分解的Q增加16.69%和40.65%;在10-20 cm和20-40 cm土层中N50处理均降低了四种森林土壤有机碳分解的Q,其降低幅度在10-20 cm土层为11.61%-37.58%,20-40 cm土层为14.95%-58.95%。（4）增温促进了土壤速效养分的分解,使无机氮含量显著降低9.53%-75.89%。但使土壤微生物总量增加6.22%-45.18%,并增强了与有机碳分解显著相关的β葡萄糖甘酶、几丁质酶、酸性磷酸酶和亮氨酸氨基肽酶的活性。但是,N50低氮添加量处理却使土壤无机氮含量显著增加29.60%-307.25%,增强了氮素有效性。同时也使土壤微生物总量增加了9.84%-94.53%,改变了土壤细菌真菌比和革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌比,与有机碳分解相关的几丁质酶和酸性磷酸酶活性也显著增加。结合相关性分析和随机森林分析得出细菌分泌的几丁质酶是增温和氮添加处理下土壤有机碳分解最重要的影响因子且与土壤有机碳分解正相关。以上结果表明,增温促进了土壤有机碳分解,氮添加对有机碳分解的影响与氮添加水平有关,低氮添加量促进了土壤有机碳分解却降低了土壤有机碳分解温度敏感性。增温和氮添加通过影响土壤无机氮含量、增强土壤微生物活性和酶活性来调控土壤有机碳分解。四种森林土壤有机碳分解在不同土层对增温的响应相同,且响应强度随土层深度的增加而减弱;氮添加对四种森林的影响在深层土壤表现出相似的规律。本研究加深了对森林土壤有机碳分解对增温和氮添加响应的认知,为管理亚热带与暖温带过渡区森林土壤碳库应对全球变化提供了理论支持。

关键词：土壤有机碳分解森林类型增温氮添加温度敏感性

氮磷添加对亚热带森林土壤有机碳分解和速效养分的影响

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氮磷添加对亚热带森林土壤有机碳分解和速效养分的影响

作者：王萌萌安徽农业大学

学位级别：硕士

森林是陆地生态系统的重要组成部分,其土壤所存储的有机碳约占全球土壤的73%。土壤有机碳的分解是调控土壤有机碳储量的重要过程,其速率的微小变化都会大气CO浓度、全球碳循环等产生深刻影响。氮磷添加如何影响北亚热带森林土壤有机碳... 详细信息

森林是陆地生态系统的重要组成部分,其土壤所存储的有机碳约占全球土壤的73%。土壤有机碳的分解是调控土壤有机碳储量的重要过程,其速率的微小变化都会大气CO浓度、全球碳循环等产生深刻影响。氮磷添加如何影响北亚热带森林土壤有机碳分解尚不清楚,尤其是20-40 cm土壤。因此,本研究以北亚热带马鬃岭林场四种林分:杉木林(Cunninghamia lanceolata)、黄山松林(Pinus taiwanensis)、山核桃林(Carya cathayensi)和茅栗林(Castanea seguinii)为研究对象,采集了0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土壤采用室内模拟培养和添加氮磷养分的方法,测定了土壤有机碳分解速率和速效养分的变化,探究不同氮磷添加水平对不同林分类型不同土层土壤有机碳分解和土壤速效养分的影响,并结合土壤理化性质、酶活性和微生物群落等,探究氮磷添加对土壤有机碳分解的影响机制。本研究所得到的主要研究结果如下:(1)通过30天的室内模拟培养,林分类型和土层对土壤累积碳释放量均存在显著差异(P土壤累积碳释放量基本上随着土层加深而逐渐下降。在0-10 cm土壤中,阔叶林土壤累积碳释放量显著大于针叶林,而在20-40 cm土壤中,针叶林土壤累积碳释放量显著大于阔叶林。(2)氮添加对于土壤累积碳释放量的影响在不同林分类型和不同土层间存在差异。氮添加仅对杉木林0-10 cm和10-20 cm土壤累积碳释放量有显著影响(P土壤没有产生显著影响。在杉木林0-10 cm和20-40 cm土壤中,N25(25 mg N·kg干土)和N50(50 mg N·kg干土)处理下土壤累积碳释放量均显著高于对照(P土壤累积碳释放量与CK对照组没有显著差异。(3)氮添加显著提高了土壤矿质氮的含量(P土壤矿质氮的含量并不是随着氮添加量的增加而线性增加,而是存在阈值效应。随着氮添加量的增加,土壤矿质氮的含量呈现先上升后下降的趋势。添加低中量的氮素(N25、N50、N100)均提高了土壤矿质氮的含量,但是添加高量的氮素(N150)则降低了土壤矿质氮含量。氮添加对矿质氮的影响强度与林分类型和土层深度有关。(4)磷添加和氮磷同时添加对四种林分土壤累积碳释放量均无显著影响。但与对照组相比,磷添加使杉木林和茅栗林20-40 cm土层土壤累积碳释放量有增加的趋势,使山核桃林和茅栗林0-10 cm土层土壤累积碳释放量有降低的趋势。氮磷同时添加使山核桃林和茅栗林20-40 cm土壤累积碳释放量有增加的趋势,但使山核桃林0-10 cm土壤累积碳释放量有降低的趋势。氮磷同时添加基本未改变林分类型和土层之间土壤累积碳释放量的差异。而氮添加和磷添加对矿质氮含量具有显著交互作用(P土壤的矿质氮的含量也显著高于单一施同水平氮添加,磷添加促进了氮添加的效应。以上结果表明,添加低中量的氮素(N25、N50、N100)均提高了土壤矿质氮的含量,但是添加高量的氮素(N150)则降低了土壤矿质氮含量,并且施磷肥促进了氮肥的效应。同时还发现针叶林和阔叶林土壤累积碳释放量基本上随着土层加深而逐渐下降。本文的研究结果为森林的施肥经营管理提供了进一步的指导,并为我国亚热带地区预测森林土壤碳库和提高土壤碳汇能力提供了有益的理论基础。

关键词：氮磷添加林分类型土层土壤有机碳分解速效养分

葡萄糖添加量及碳同位素丰度对土壤有机碳分解激发效应的影响

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葡萄糖添加量及碳同位素丰度对土壤有机碳分解激发效应的影响

作者：杜诗语辽宁师范大学

学位级别：硕士

土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库。微生物的土壤有机碳分解过程产生了陆地生态系统最大的碳通量。研究表明植物碳输入引起了微生物分解活性加快,导致土壤有机碳分解加速,即所谓的激发效应(priming effect)。森林土壤和农田土壤是面... 详细信息

土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库。微生物的土壤有机碳分解过程产生了陆地生态系统最大的碳通量。研究表明植物碳输入引起了微生物分解活性加快,导致土壤有机碳分解加速,即所谓的激发效应(priming effect)。森林土壤和农田土壤是面积较大的两种土壤类型,二者在植物碳输入方式上有显著不同。因此,森林和农田土壤有机碳分解激发效应研究有助于精确评估激发效应对全球碳排放的贡献。激发效应研究通常通过碳(如葡萄糖)添加并借助碳同位素标记技术(C labeling approach)开展。以往研究表明激发效应受到碳输入量的影响,调控机制包括“微生物活化”、“底物优先利用”、“库替代”等。由于同位素重量差异,微生物新陈代谢过程通常选择性利用轻组同位素,即所谓的“同位素歧视效应(isotopic discrimination effect)”。然而,碳同位素标记丰度对激发效应影响的理解仍然十分模糊。因此,本研究通过葡萄糖添加室内培养实验,考察碳标记丰度和添加量对森林和农田土壤有机碳分解激发效应的影响。结果如下。森林土壤微生物对葡萄糖添加的响应不敏感,这主要与森林凋落物输入使得土壤微生物碳限制程度较轻有关。森林土壤有机碳分解激发效应的幅度变异较大,激发效应的幅度为-34%到+46%,葡萄糖累积分解量变化范围为4.72 mg C kg soil～13.75 mg C kg soil。因此,森林土壤有机碳分解激发效应程度较低。碳标记丰度对土壤有机碳分解激发效应的影响主要出现在葡萄糖分解速率较快的培养初期,而且因库替代效应和偏好利用机制的影响,同位素歧视效应对激发效应的影响程度因葡萄糖添加量而异。农田土壤微生物对葡萄糖添加的响应比较强烈,葡萄糖分解量较高,表明农田土壤微生物碳限制程度较重。农田土壤有机碳分解激发效应的幅度为-24%到+60%,葡萄糖累积分解量变化范围为2.57 mg C kg soil～29.83mg C kg soil。因此,土壤有机碳激发效应程度较高且具有一定程度的波动性。碳标记丰度对农田土壤有机碳分解激发效应具有显著影响,这主要与同位素歧视效应有关。除葡萄糖添加量外,随着培养时间的延长,低碳标记丰度处理的葡萄糖分解量更高,激发效应更容易受到碳限制的影响。总之,碳标记丰度及其与碳添加量及培养时间的交互作用对土壤有机碳分解激发效应的影响应引起高度重视。这对于准确估算植物碳输入对土壤有机碳动态变化的影响程度具有重要意义。

关键词：激发效应同位素歧视效应微生物碳限制土壤有机碳分解

毛竹林土壤有机碳分解及其温度敏感性的空间分布特征及影响因素

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毛竹林土壤有机碳分解及其温度敏感性的空间分布特征及影响因素

作者：陈浈雄浙江农林大学

学位级别：硕士

土壤有机碳分解是二氧化碳（CO2）从陆地生态系统重返大气系统的重要途径,而土壤碳库对于气温升高的敏感程度被定义为有机碳分解的温度敏感性(Q10)。但在全球升温的大背景下,在大尺度的区域范围内,土壤有机碳分解及其Q10的地理空间模式... 详细信息

土壤有机碳分解是二氧化碳（CO2）从陆地生态系统重返大气系统的重要途径,而土壤碳库对于气温升高的敏感程度被定义为有机碳分解的温度敏感性(Q10)。但在全球升温的大背景下,在大尺度的区域范围内,土壤有机碳分解及其Q10的地理空间模式仍未得出统一结论,驱动因素尚不清楚。毛竹（Phyllostachys edulis）作为亚热带常见的竹种资源,亦是碳储量最大的森林类型之一,具有强大的固碳能力。因此,研究毛竹林土壤有机碳分解及其Q10有助于了解全球变暖背景下的毛竹林生态碳汇功能变化,为改进亚热带森林碳循环模型提供有效参考。本研究以中国南方各地典型毛竹林土壤为研究对象,明确毛竹林土壤有机碳分解及其Q10的空间分布特征,同时探究地理气候、土壤环境、土壤碳库、土壤微生物等因素如何影响毛竹林土壤有机碳分解及其Q10,并定量不同影响因素的贡献程度。主要研究结果如下:（1）在水平尺度上中国南方毛竹林土壤有机碳分解速率(RMAT)大致呈现南高北低的特征,RMAT值范围在1.83±0.15～14.19±1.00μg C·g-1soil·day-1之间,而土壤有机碳分解温度敏感性(Q10-MAT)大致呈现北高南低的特征,Q10-MAT值范围在2.61±0.14～4.65±0.14之间。在土壤垂直剖面中RMAT随着土壤深度的增加而减小,而Q10-MAT随着土壤深度的增加而增加。（2）在外部环境因素中,RMAT随着纬度、土壤p H的增加而降低,随着年均温（MAT）、年均降水（MAP）、土壤含水率、土壤有机碳（SOC）、土壤微生物量碳（MBC）、土壤可溶性有机碳（DOC）、土壤易氧化有机碳（LOC）的增加而增加;Q10-MAT随着纬度、土壤p H的增加而增加,随着MAT、含水率、SOC、MBC、DOC、LOC的增加而降低。在微生物因素中,RMAT与土壤细菌基因丰度（16S）、几丁质降解功能基因（Chi A）、纤维素降解功能基因（cbh I、GH48）丰度成正相关,与细菌群落α多样性、β多样性呈负相关关系;Q10-MAT与16S、Chi A、cbh I、GH48丰度呈负相关。（3）随机森林分析显示在不同土层中纬度和MAT对RMAT的解释度均最大;在0～20 cm、20～40 cm土层中MAT、纬度对Q10-MAT的解释度最大,而在40～60 cm土层中土壤微生物和土壤碳库的解释度更大。通过VPA模型排除解释变量多重共线性的影响后,土壤碳库和土壤微生物因素是RMAT的贡献度最大,分别为41%、28%;土壤微生物和地理气候因素对Q10-MAT的贡献度最大,分别为45%、27%。随着土壤深度的增加,地理气候对Q10-MAT的影响逐渐减弱,贡献度由42%下降至23%,而土壤微生物对Q10-MAT的影响逐渐增强,贡献度由37%增加至49%。（4）结构方程模型显示,地理气候格局（经纬度、MAT、MAP）和土壤剖面影响了土壤环境（p H、含水率）以及土壤碳库（SOC、MBC、DOC、LOC）,这些外部环境因素又通过影响土壤微生物（细菌群落组成、多样性、碳降解功能基因）来调控RMAT以及Q10-MAT。在微生物因素中,碳降解功能基因和细菌群落组成对RMAT和Q10-MAT的影响较大,细菌群落多样性对RMAT和Q10-MAT的影响较小。以上结果表明,中国南方毛竹林土壤有机碳分解及其温度敏感性在水平尺度上和土壤剖面中均具有明显的空间异质性,在探究影响土壤有机碳分解及其Q10的因素时不仅要综合考虑地理气候、土壤环境及碳库等外部因素,更要关注微生物对于土壤有机碳分解过程的调控机制,尤其在深层土壤中细菌群落对于温度的响应要更加强烈,从而可能导致更多的碳损失。了解土壤有机碳分解及其Q10的空间格局及影响因素有助于厘清气候变化与陆地生态系统碳循环的反馈关系,并为区域碳循环模型提供参数化依据,为实现“碳中和”目标提供参考。

关键词：毛竹林土壤有机碳分解温度敏感性微生物空间分布特征