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森林土壤有机碳分解对模拟增温的响应
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作者 何金红 谭向平 +5 位作者 熊鑫 聂彦霞 倪秀玲 危晖 叶清 申卫军 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第22期9539-9554,共16页
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... 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。 展开更多
关键词 增温 森林 土壤有机分解 微生物 颗粒有机 矿质结合态有机
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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 被引量:26
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作者 宋媛 赵溪竹 +2 位作者 毛子军 孙涛 侯玲玲 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期443-453,共11页
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... 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<0.05)。(2)在土壤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。 展开更多
关键词 土壤有机分解 活性 缓效性 惰性
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间伐对秦岭松栎混交林土壤异养呼吸的影响
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作者 曹立 王维枫 +4 位作者 马雪红 王祥福 李玉 李丽 于水强 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期22-29,共8页
【目的】研究间伐对秦岭松栎混交林土壤异养呼吸的影响,可深入了解该地区间伐对森林土壤异养呼吸造成的碳损失情况,为研究区森林经营碳汇提供科学依据。【方法】以秦岭松栎混交林为研究对象,对未间伐样地(ck)、间伐4 a、间伐12 a的样地... 【目的】研究间伐对秦岭松栎混交林土壤异养呼吸的影响,可深入了解该地区间伐对森林土壤异养呼吸造成的碳损失情况,为研究区森林经营碳汇提供科学依据。【方法】以秦岭松栎混交林为研究对象,对未间伐样地(ck)、间伐4 a、间伐12 a的样地采用静态箱-气相色谱法监测生长季土壤异养呼吸速率的月变化,并计算各处理异养呼吸的温度敏感性(Q_(10))。【结果】①相比ck,间伐4 a、间伐12 a的样地土壤微生物生物量碳均显著下降(P<0.05),土壤pH均显著上升(P<0.05),土壤总有机碳质量分数在间伐4 a的样地中显著下降(P<0.05)。间伐12 a样地的理化指标相比间伐4 a的样地更接近ck。②生长季土壤异养呼吸呈现“双峰型”变化规律,峰值分别出现在6和10月。异养呼吸累计通量在间伐后略有上升但不显著,不同样地从大到小依次为间伐12 a、间伐4 a、ck。③土壤温度与异养呼吸呈极显著指数正相关(P<0.001);间伐后Q_(10)降低,不同样地Q_(10)从大到小依次为ck、间伐12 a、间伐4 a。【结论】土壤温度是影响松栎混交林异养呼吸的关键因素。间伐没有导致秦岭松栎混交林异养呼吸通量显著增大。 展开更多
关键词 秦岭南坡 森林抚育 土壤有机分解 土壤呼吸
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微生物驱动的土壤有机碳分解研究取得新进展
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《蔬菜》 2021年第5期27-27,共1页
研究发现,全球变暖会促进土壤有机碳的释放,原因可能是升温增加了土壤微生物的活性、改变了土壤微生物群落结构,进而加速了有机碳的分解;但是,全球变暖引起土壤微生物生理活性的变化与土壤有机碳分解间的关系存在诸多不确定性。基于此,... 研究发现,全球变暖会促进土壤有机碳的释放,原因可能是升温增加了土壤微生物的活性、改变了土壤微生物群落结构,进而加速了有机碳的分解;但是,全球变暖引起土壤微生物生理活性的变化与土壤有机碳分解间的关系存在诸多不确定性。基于此,中国科学院沈阳应用生态研究所与美国西弗吉尼亚大学、北亚利桑那大学等合作. 展开更多
关键词 土壤有机分解 亚利桑那大学 土壤微生物群落结构 全球变暖 生理活性 有机 中国科学院沈阳应用生态研究所 微生物
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玉米生长对石灰性土壤无机碳与有机碳释放的根际效应 被引量:3
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作者 孙昭安 赵诣 +4 位作者 朱彪 陈清 曹慧 何敏毅 孟凡乔 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期998-1007,共10页
利用IsoSource模型三源区分玉米根际土壤CO_(2)释放来源(根源呼吸、土壤无机碳与有机碳释放),研究玉米根际效应对石灰性土壤无机碳与有机碳释放的影响。在玉米拔节期(24~53 d)、抽穗期(54~66 d)和灌浆期(67~99 d)末分别破坏性取样,测定... 利用IsoSource模型三源区分玉米根际土壤CO_(2)释放来源(根源呼吸、土壤无机碳与有机碳释放),研究玉米根际效应对石灰性土壤无机碳与有机碳释放的影响。在玉米拔节期(24~53 d)、抽穗期(54~66 d)和灌浆期(67~99 d)末分别破坏性取样,测定根系、土壤有机碳和无机碳的^(13)C含量等指标;自拔节期开始至生育期末,每隔3d测定种植玉米与不种玉米的土壤呼吸CO_(2)量以及^(13)C-CO_(2)含量。结果表明,利用IsoSource软件三源区分土壤CO_(2)的排放,土壤CO_(2)排放累计量以根源呼吸贡献为主(48.0%),其次为土壤有机碳(31.2%),最小为土壤无机碳(20.8%)。玉米对土壤无机碳与有机碳释放均表现为正根际效应,从拔节期至生育期末,种植玉米土壤有机碳与无机碳的释放分别较不种植土壤多65%和156%。土壤无机碳对于稳定全球碳库和调节大气CO_(2)浓度具有重要意义,若忽视石灰性土壤无机碳对土壤CO_(2)释放的贡献,有可能高估土壤有机碳的分解。 展开更多
关键词 根际效应 三源区分土壤CO2 土壤有机分解 土壤无机溶解 根源呼吸
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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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作者 刘芳 王萌萌 +4 位作者 张子璇 杨少博 王梁 田鹏 王清奎 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1164-1170,共7页
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... 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<0.001),而氮添加显著抑制SOC分解(P<0.001),但是增温和氮添加对SOC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<0.001);(2)氮添加显著增加了黄山松林SOC分解的温度敏感性(P<0.05),但对杉木林、山核桃林和茅栗林SOC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. 展开更多
关键词 增温 氮添加 土壤有机分解 温度敏感性
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土壤有机碳动态对增温的响应及机制研究进展
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作者 秦文宽 张秋芳 +1 位作者 敖古凯麟 朱彪 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期403-415,共13页
陆地生态系统碳循环对气候变暖的响应受到土壤有机碳动态的调控。以往的研究开发了多样化的增温方法(如室内培养实验、野外增温实验和温度梯度采样等)来探究土壤有机碳动态对气候变暖的响应及其机制。然而,由于不同增温方法都存在一定... 陆地生态系统碳循环对气候变暖的响应受到土壤有机碳动态的调控。以往的研究开发了多样化的增温方法(如室内培养实验、野外增温实验和温度梯度采样等)来探究土壤有机碳动态对气候变暖的响应及其机制。然而,由于不同增温方法都存在一定的局限性,目前有关增温对土壤有机碳动态影响的研究无法形成一致结论。从过程上看,土壤有机碳动态主要包括碳输入与碳分解两个过程,并受到碳稳定性的调控,这三者的变化共同决定了土壤有机碳动态对增温的响应。先前的研究表明,碳输入和碳分解对增温存在积极响应,这与植物和土壤微生物活性的增强有关。但也有研究指出,由增温导致的土壤理化性质改变(如土壤水分含量降低)以及生物过程变化(如土壤微生物热适应),可能会影响碳输入和碳分解对增温的响应。需要注意的是,表层(0-30 cm)与深层(>30 cm)土壤有机碳动态对增温的响应机制可能存在差异,这是因为深层土壤有机碳的输入和分解过程受环境因子的限制,且稳定性与表层土壤存在较大差异。未来的研究应致力于开发新的增温方法,增加对深层土壤有机碳动态和气候敏感的生态系统的研究,引入新技术研究土壤有机质的来源、结构、保护机制等,关注植物-土壤动物-土壤微生物体系对增温的响应及其对土壤有机碳动态的调控作用,以改善碳循环模型中的不确定性,更准确地预测全球碳循环对气候变暖的反馈。 展开更多
关键词 气候变暖 土壤有机输入 土壤有机分解 土壤有机稳定性 深层土壤
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鼎湖山亚热带常绿针阔叶混交林凋落物及矿质氮输入对土壤有机碳分解的影响 被引量:9
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作者 孙丽娟 曾辉 郭大立 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3087-3093,共7页
2010年7—12月,选取鼎湖山国家级自然保护区亚热带针阔叶混交林,采用全因子控制试验,研究不同类型的凋落物(针叶和阔叶凋落物)添加及氮处理(加氮模拟氮饱和、减氮模拟根吸收)对表层(0~10cm)和下层(20~30cm)土壤有机质分解(呼吸)的影响... 2010年7—12月,选取鼎湖山国家级自然保护区亚热带针阔叶混交林,采用全因子控制试验,研究不同类型的凋落物(针叶和阔叶凋落物)添加及氮处理(加氮模拟氮饱和、减氮模拟根吸收)对表层(0~10cm)和下层(20~30cm)土壤有机质分解(呼吸)的影响.结果表明:2010年7—11月间,两种凋落物的添加使土壤-凋落物系统的呼吸速率显著增加,但这种影响在12月消失.减氮和加氮处理均显著增加了土壤-凋落物系统的呼吸.叶凋落物短期内完全分解,对土壤碳分解和积累的影响十分有限,可能不是该系统中土壤有机质的主要来源.通过减少土壤可利用氮模拟根系对氮的吸收能够明显促进土壤有机质的分解. 展开更多
关键词 氮移除 凋落物添加 土壤呼吸 土壤碳分解
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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 被引量:7
9
作者 朱依凡 孙兆林 王清奎 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2851-2859,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 生物炭 氮添加 土壤有机分解 激发效应 平衡
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陆地生态系统土壤有机碳分解温度敏感性研究进展 被引量:4
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作者 朱珠 徐侠 +3 位作者 杨赛兰 彭凡茜 张惠光 蔡斌 《南京林业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期33-39,共7页
在全球变化背景下,土壤有机碳的分解及其温度敏感性在陆地生态系统碳循环中的重要性备受关注。温度敏感性指数(Q_(10))微小的变化都可能导致未来土壤碳库大小评估的巨大偏差,充分了解土壤有机碳分解温度敏感性的调控机理对预测未来土壤... 在全球变化背景下,土壤有机碳的分解及其温度敏感性在陆地生态系统碳循环中的重要性备受关注。温度敏感性指数(Q_(10))微小的变化都可能导致未来土壤碳库大小评估的巨大偏差,充分了解土壤有机碳分解温度敏感性的调控机理对预测未来土壤碳变化具有重要意义。笔者对国内外已有研究进行分析,比较培养温度模式、底物质量、物理化学保护和微生物属性对土壤有机碳分解温度敏感性的影响。结果发现:(1)与传统的恒温模式相比,变温培养模式更好地克服了土壤微生物对恒定培养温度的适应性以及不同培养温度下底物消耗不均的缺点,能够更加准确地估算Q_(10)。(2)较多的研究发现难分解有机碳的Q_(10)大于易分解有机碳的Q_(10),但也有研究发现难分解有机碳的Q_(10)并不比易分解有机碳的Q_(10)高,这主要是由于土壤有机碳库的异质性造成的。(3)团聚体和矿物吸附保护通过改变底物有效性或者反应位点的底物浓度来影响土壤有机碳分解的温度敏感性。(4)微生物的生理特性、群落组成和结构也会对温度敏感性造成影响,温度变化会造成土壤微生物群落组成及其相关生理特征的变化,进一步引起相关功能基因丰度的改变,从而改变有机碳分解的温度敏感性。土壤有机碳分解及其温度敏感性是全球气候变化对碳循环影响研究中很重要的一部分,对它的精确估算有利于完善全球气候变化模型,对准确预测未来全球气候变化具有重要意义。 展开更多
关键词 土壤有机分解 温度敏感性 培养模式 底物质量 物理化学保护 微生物属性
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Effect of Land Use Pattern on Mineralization of Residual C and N from Plant Materials Decomposing Under Field Conditions 被引量:1
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作者 CHENGLILI WENQIXIAO 《Pedosphere》 SCIE CAS CSCD 1998年第4期311-316,共6页
Four kinds of plant materials (astragalus, azolla, rice straw and water hyacinth) were allowed to decompose for 10 years in two soils with different mineralogical characteristics in fields under upland and submerged c... Four kinds of plant materials (astragalus, azolla, rice straw and water hyacinth) were allowed to decompose for 10 years in two soils with different mineralogical characteristics in fields under upland and submerged conditions. Greater amounts of C and N from azolla were retained in soils throughout the 10-year experimental period compared to those from the other plant materials. The residual C Of all the plant materials in the two soils under upland conditions mineralized st rates corresponding to half-lives between 4.4-6.6 years,while the corresponding figures for thine under submerged conditions were between 6.5-13.1 years. Minerallization of residual organic N followed the same pattern as residual C. Compared to residual C, however, the mineralization rates of residual organic N in most cases were significantly lower and the percentages of added N regained in sons were higher. More N from plat materials was retained in the yellow-brown soil than in the red soil, but no consistent differences in the amounts of C from plant materials and in the mineralization rates of both residual C and residual organic N between the two soils could be found. 展开更多
关键词 HALF-LIFE MINERALIZATION residual C residual organic N
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土壤CO_2浓度的动态观测、模拟和应用 被引量:10
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作者 盛浩 罗莎 +3 位作者 周萍 李腾毅 王娟 李洁 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2916-2922,共7页
土壤CO2浓度不仅是地上、地下生物活动的反映,其变化对未来大气CO2浓度和气候变化也有重要影响.本文综述了国内外土壤CO2浓度的原位测定方法及其优缺点,分析了不同时(昼夜、几天、季节、年际)空(剖面、立地、景观)尺度上土壤CO2浓度的... 土壤CO2浓度不仅是地上、地下生物活动的反映,其变化对未来大气CO2浓度和气候变化也有重要影响.本文综述了国内外土壤CO2浓度的原位测定方法及其优缺点,分析了不同时(昼夜、几天、季节、年际)空(剖面、立地、景观)尺度上土壤CO2浓度的变化规律和影响因素,概括了现有土壤CO2浓度的模拟模型和发展态势,并总结了土壤CO2浓度梯度法在土壤呼吸研究中的应用和限制因素.最后展望了未来有待研究的4个领域:1)研发适于恶劣土壤环境(如淹水、石质土)的土壤CO2气体采集、测定技术;2)探讨土壤CO2浓度对天气变化的响应及其调控机理;3)加强土壤CO2浓度空间异质性的研究;4)扩大通量梯度法在热带、亚热带土壤呼吸测定中的应用. 展开更多
关键词 土壤气体 土壤呼吸 土壤CO2浓度 土壤碳分解
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五角槭根系的负激发效应降低了异养呼吸及其温度敏感性 被引量:3
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作者 曲桂芳 徐文华 +6 位作者 王会 彭勃 高德才 孙建飞 郑俊强 姜萍 白娥 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2692-2698,共7页
土壤呼吸(Rs)由自养呼吸(Ra)和异养呼吸(Rh)组成,这两个组分温度敏感性的差异性存在较大争议,而根际激发效应对R_h呼吸速率及其温度敏感性(Q10)的影响导致这一问题更为复杂化。本研究采用^(13)C自然丰度法,将中国北方温带次生林的重要... 土壤呼吸(Rs)由自养呼吸(Ra)和异养呼吸(Rh)组成,这两个组分温度敏感性的差异性存在较大争议,而根际激发效应对R_h呼吸速率及其温度敏感性(Q10)的影响导致这一问题更为复杂化。本研究采用^(13)C自然丰度法,将中国北方温带次生林的重要建群树种C_3植物五角槭种植于曾经连续23年种植玉米的C_4土壤中,以此区分R-a和R_h,并探讨R_a和R_h温度敏感性的差异性以及根际激发效应对R_h呼吸速率和Q_(10)的影响。结果表明:植物根系对R_h呼吸速率有负激发效应,并降低了R_h的温度敏感性;植树土壤的R_h比不植树土壤的无根异养呼吸(Rhf)降低了34.3%,R_h的Q_(10)值(1.51)也显著低于R_(hf)的Q_(10)值(2.07),而Ra的Q_(10)值(3.89)是R_h的Q_(10)值的2.5倍;因此,未来研究在区分R_a和R_h呼吸速率和温度敏感性时,应该考虑根际激发效应对R_h及其温度敏感性的影响,这对于精确评估和模型模拟气候变化背景下R_s的变化和响应具有重要意义。 展开更多
关键词 13C自然丰度 根际激发效应 土壤胞外酶活性 土壤呼吸 土壤有机分解 自养呼吸
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