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中国沙漠 2013年第3期33卷 777-781页

作者：房飞胡玉昆公延明杨秀娟柳妍妍中国科学院新疆生态与地理研究所干旱区生物地理与生物资源重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100049

以古尔班通古特沙漠南缘原始盐漠为研究对象,测定不同深度的土壤有机碳和土壤微生物碳含量,以分析它们之间的响应关系。结果表明:(1)在土壤垂直剖面上,土壤微生物碳(SMC)含量与有机碳(SOC)含量呈现极显著正线性相关(R2=0.63,p=0.0003)。... 详细信息

以古尔班通古特沙漠南缘原始盐漠为研究对象,测定不同深度的土壤有机碳和土壤微生物碳含量,以分析它们之间的响应关系。结果表明:(1)在土壤垂直剖面上,土壤微生物碳(SMC)含量与有机碳(SOC)含量呈现极显著正线性相关(R2=0.63,p=0.0003)。(2)SMC出现了2个明显的改变界面(20cm,80cm),0～20、20～80、80～500cm值分别为:2.24～3.06、0.19～0.72、0.0017～***-1;0～20cm和20～80cm的SMC差异极显著(p碳层分别定义为活性、惰性、稳定性有机碳库,土壤垂直剖面上微生物碳的分布很好地表征了土壤中活性、惰性、稳定性有机碳库的分布;通过对这3种碳库所在土层进行合理划分,可以定量分析土壤中3种有机碳库的储量。

关键词：土壤有机碳土壤微生物碳活性碳库惰性碳库稳定性碳库

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水情驱动下鄱阳湖湿地植物分解对土壤碳库的影响及土壤细菌的响应

水情驱动下鄱阳湖湿地植物分解对土壤碳库的影响及土壤细菌的响应

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作者：刘欣南昌大学

学位级别：硕士

当前,由于全球气候变化和水利工程建设的影响,长江中下游湖泊湿地普遍呈现枯水期提前且延长,丰水期缩短的趋势。湿地水文节律的改变会影响湿地植物的分布和分解状态,进而影响湿地土壤碳库的存储。然而目前关于水情驱动下,湿地植物分解... 详细信息

当前,由于全球气候变化和水利工程建设的影响,长江中下游湖泊湿地普遍呈现枯水期提前且延长,丰水期缩短的趋势。湿地水文节律的改变会影响湿地植物的分布和分解状态,进而影响湿地土壤碳库的存储。然而目前关于水情驱动下,湿地植物分解如何影响湿地土壤碳库组成和稳定性,进而如何影响土壤碳固存和区域或全球气候,以及土壤细菌群落如何响应水情改变并决定有机碳的命运,我们仍然知之甚少。为了回答以上科学问题,本研究以我国典型的通江型湖泊湿地—鄱阳湖湿地为研究对象,选取了灰化薹草（Carex cinerascens;高质量植物）和南荻（Triarrhena lutarioriparia;低质量植物）两种优势植物,开展了以下三方面的研究内容:1)模拟自然湿地条件下,不同质量凋落物分解对土壤碳库的影响及微生物的响应;2)淹水对不同质量凋落物分解过程和土壤碳库的影响以及微生物的响应;3)淹水条件下,新鲜植物和凋落物分解对土壤碳库的影响以及微生物的响应。实验过程中,我们采用环境化学技术分析土壤碳库组成,利用紫外可见光谱和三维荧光光谱分析土壤可溶性有机碳（DOC）组成,采用16S r RNA基因高通量测序技术分析细菌群落组成的变化。本研究获得的主要结果如下:（1）高质量和低质量凋落物分解对土壤碳库组成和土壤细菌群落的影响存在显著差异。高质量凋落物的干质量损失量（39.83%）显著大于低质量凋落物（24.64%）,其半纤维素和纤维素的损失速率较快,而木质素的损失速率较慢。高质量凋落物的分解增加了土壤活性碳库（LCP）和不稳定性指数（LI）,降低了土壤稳定性碳库（NLCP）和土壤碳库储量。然而,低质量凋落物的分解显著增加了土壤近两倍的NLCP,从而增加了土壤碳库储量和稳定性。本研究还发现高质量凋落物的分解降低了土壤DOC的分子量、疏水性组分和腐殖化程度,从而增强了DOC的生物可利用性与可降解性,促进了细菌内源DOC的增加。而低质量凋落物的分解使土壤DOC的光谱特征呈现相反的规律,使DOC结构更复杂。此外,相比高质量凋落物,低质量凋落物的分解使土壤细菌群落的丰富度和多样性的升高更加显著。在土壤碳库的动态变化过程中土壤细菌起着直接调控作用,其中与高质量凋落物分解相关的菌群主要属于变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）,而与低质量凋落物分解相关的菌群主要属于酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）。（2）相较于不淹水条件,淹水显著加快了凋落物的分解速率和有机质（纤维素、纤维素和木质素）的损失。并且淹水条件下高质量凋落物分解使土壤碳库更加不稳定,而低质量凋落物的分解使土壤碳库更加稳定。淹水使高质量凋落物分解更有利于降低土壤DOC的芳香性、分子量和腐殖化程度;而低质量凋落物的效果相反。淹水显著增加了土壤细菌群落组成的丰富度和多样性,对土壤碳库组成动态变化过程的直接影响更加显著。其中,淹水使与高质量凋落物分解相关的菌群主要属于变形菌门、绿弯菌门和拟杆菌门（Bacteroidetes）,而使与低质量凋落物分解相关的菌群主要属于酸杆菌门、厚壁菌门（Firmicutes）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）。以上结果表明,淹水不但没有改变凋落物质量对土壤碳库的影响规律和细菌群落的响应,反而增强了这种影响的效果。（3）相比凋落物的分解,新鲜植物的分解增强了植物质量对土壤碳库和微生物的影响。新鲜植物的降解量和有机质（半纤维素、纤维素和木质素）损失量均大于凋落物。此外,相比高质量凋落物,新鲜高质量植物的分解更有利于增加土壤LI和LCP,降低土壤NLCP。并且它的分解使土壤DOC的腐殖化程度降低,DOC的生物可利用性增强。而相比低质量凋落物,新鲜低质量植物的分解更有利于增加土壤NLCP,降低LCP和LI,但其对于土壤DOC组成没有显著影响。此外,新鲜植物分解使土壤细菌群落对土壤碳循环的调节作用更加积极。其中在新鲜高质量植物分解过程中相关的菌群主要有变形菌门、绿弯菌门和拟杆菌门,而在新鲜低质量植物分解过程中相关的菌群主要有酸杆菌门、放线菌门和厚壁菌门。以上结果表明,在湿地持续高水位的情况下,大量新鲜高质量植物的分解不利于土壤碳固存,而新鲜低质量植物的分解更有利于土壤碳固存。综上,在气候变化和湿地水情改变的大背景下,随着丰水期缩短、枯水期延长和植被面积扩张,鄱阳湖湿地植物的分解模式将以非淹水状态下的凋落物分解为主。再结合本研究结果,我们可以预测鄱阳湖湿地的碳汇作用将更加突出,对缓解当地气候变暖有积极作用。且土壤细菌在植物分解过程中直接调控了土壤碳库组成的形成和稳定。本研究为评估水情改变下植物分解对湿地土壤碳收支平衡的影响提供了很好的预示性,以及为探讨全球湖泊湿地的碳

关键词：鄱阳湖湿地土壤碳库稳定性碳库活性碳库凋落物分解细菌群落组成

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