酸沉降造成的土壤持續(xù)酸化對毛竹林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)具有重要的影響,為量化酸沉降我國亞熱帶毛竹林土壤的影響,于2016年在浙江省杭州臨安天目山國家級自然保護區(qū)毛竹林持續(xù)開展了2年野外模擬酸雨淋溶土壤實驗,設置pH 4.0（T1）和pH 2.0（T2）兩個模擬酸雨處理,以pH 5.8天然湖水為對照（CK）,分析酸雨作用下土壤CO₂排放及土壤微生物多樣性的變化趨勢,并明確毛竹林土壤呼吸、土壤微生物及土壤理化性質三者之間的關系。結果表明:土壤呼吸速率在酸雨作用下經(jīng)過緩沖期后呈現(xiàn)先促進后抑制的變化,作用強度表現(xiàn)為:T2>T1。不同處理的土壤呼吸對溫度的敏感性由高到低依次是:T2、CK、T1。PCR-DGGE分析表明,模擬酸雨改變了土壤微生物菌群結構,T2處理抑制了土壤細菌的多樣性和豐富度,而T1處理對土壤真菌多樣性和豐富度具有促進作用。土壤pH值、有效鉀、可溶有機碳、微生物量碳、堿解氮和有效磷對土壤微生物群落結構及土壤呼吸具有顯著的影響（P<0.05）。綜上所述,模擬酸雨能夠顯著抑制毛竹林的土壤呼吸,并改變土壤微生物群落結構及多樣性,這些結果為進一步研究毛竹林土壤生... 

【文章來源】：生態(tài)學報. 2020,40(10)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

土壤呼吸與土壤溫度的關系

由于各地區(qū)的氣候、土壤養(yǎng)分及植被類型等條件的不同,模擬酸雨對土壤呼吸的影響結果存在較大差異。Reth等[22]研究發(fā)現(xiàn)模擬酸雨抑制了土壤呼吸,這種抑制作用可能是氫離子高載荷對土壤微生物產(chǎn)生毒性所致。Fangueiro等[23]報道,低模擬酸雨強度反而促進了土壤呼吸。本研究結果表明,實驗初期模擬酸雨對土壤呼吸無明顯影響,這主要是由于土壤擁有巨大的緩沖體系,對酸性物質的輸入具有很強的緩沖作用,毛竹林根系短期內(nèi)對酸雨的耐受性較強。隨著時間推進,在模擬酸雨作用下,土壤呼吸呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,酸雨的促進土壤呼吸作用可能是根細胞中維持蛋白質周轉和溶質梯度所消耗的能量占根系維持呼吸的絕大部分,如果根系組織中的氮含量保持不變,那么根系呼吸也不會發(fā)生變化,而酸雨中的NO3-的施肥作用恰恰增加了毛竹林根系細胞的氮含量,使得地下的土壤呼吸速率加強[12]。模擬酸雨下森林的土壤酸化是個逐漸累積的過程,隨著酸雨強度的增大和時間的推移,模擬酸雨對土壤呼吸產(chǎn)生抑制作用,這與其脅迫下土壤酸化從而導致土壤微生物活性及土壤養(yǎng)分流失有關。相關性分析表明(表4),土壤呼吸與土壤細菌α多樣性指數(shù)呈顯著正相關(P<0.05),土壤微生物活性下降,從而延緩了土壤有機物的礦化和分解速率,抑制了土壤CO2的釋放,并呈現(xiàn)逐漸增強的趨勢[24]。表4 土壤呼吸與土壤微生物α多樣性指數(shù)、土壤理化性質的相關系數(shù)Table 4 Correlation coefficients between soil respiration and soil microbial α-diversity indices, soil physicochemical properties 項目Project 土壤呼吸Soil respiration pH 堿解氮Available N 有效磷Available P 速效鉀Available K 可溶性有機碳Dissolved organic carbon 微生物量碳Microbial biomass carbon 細菌多樣性Bacteria diversity 真菌多樣性Fungi diversity 土壤呼吸Soil respiration 1 pH 0.752* 1 堿解氮Available N -0.778* -0.724* 1 有效磷Available P -0.783* -0.755* 0.777* 1 速效鉀Available K 0.773* -0.893* 0.422 -0.735* 1 可溶性有機碳Dissolved organic carbon 0.741* -0.748* 0.767* -0.750* 0.776* 1 微生物量碳Microbial biomass carbon 0.725* 0.980** -0.750* -0.715* 0.706* 0.727* 1 細菌多樣性Bacteria diversity 0.739* 0.720* -0.817** -0.676* 0.627* 0.730* 0.771* 1 真菌多樣性Fungi diversity 0.412 0.631* 0.533 -0.482 -0.742* -0.898** 0.631* 0.533 1 *表示顯著相關(P < 0.05),**表示極顯著相關(P < 0.01)

回歸分析表明,CK、T1、T2處理的土壤呼吸與土壤溫度之間呈極顯著的指數(shù)回歸關系(表1),這3個小區(qū)的回歸方程的決定系數(shù)R2分別為 0.960、0.937、0.845,這表明土壤溫度可分別解釋這 3個小區(qū)土壤呼吸96.0%、93.7%、84.5%的季節(jié)變異。根據(jù)指數(shù)回歸方程估算得到的 CK、T1、T2處理的土壤呼吸的溫度敏感系數(shù)(Q10)分別為2.14、2.10、2.86。T2與T1和CK間差異顯著,T1與CK間無顯著性差異,這一結果表明,重度酸雨處理增加了溫度敏感性。表1 不同pH值酸雨處理的毛竹林土壤呼吸速率與溫度相關性Table 1 Relationships between soil respiration rate and soil temperature in the Moso bambaoo under different pH value treatments 處理Treatment 擬合方程Fitted equation R2 Q10 CK y = 1.129e0.076T 0.960** 2.14b T1 y = 1.129e0.074T 0.937** 2.10b T2 y = 1.193e0.105T 0.845** 2.86a 不同字母表示同一列內(nèi)各均值存在顯著差異(P<0.05);*表示顯著相關(P < 0.05),**表示極顯著相關(P < 0.01); CK:對照處理, control treatment;T1:處理一,treatment 1;T2: 處理二,treatment 2

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3293498