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(hù)區(qū)毛竹林持續(xù)開展了2年野外模擬酸雨淋溶土壤實(shí)驗(yàn),設(shè)置pH 4.0（T1）和pH 2.0（T2）兩個(gè)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(zhì)三者之間的關(guān)系。結(jié)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(jìn)后抑制的變化,作用強(qiáng)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(jié)構(gòu),T2處理抑制了土壤細(xì)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(jìn)作用。土壤pH值、有效鉀、可溶有機(jī)碳、微生物量碳、堿解氮和有效磷對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)及多樣性,這些結(jié)果為進(jìn)一步研究毛竹林土壤生... 

【文章來源】：生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,40(10)北大核心CSCD

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土壤呼吸與土壤溫度的關(guān)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(jié)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(bào)道,低模擬酸雨強(qiáng)度反而促進(jìn)了土壤呼吸。本研究結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)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(zhì)的輸入具有很強(qiáng)的緩沖作用,毛竹林根系短期內(nèi)對酸雨的耐受性較強(qiáng)。隨著時(shí)間推進(jìn),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(jìn)土壤呼吸作用可能是根細(xì)胞中維持蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)和溶質(zhì)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(huì)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(xì)胞的氮含量,使得地下的土壤呼吸速率加強(qiáng)[12]。模擬酸雨下森林的土壤酸化是個(gè)逐漸累積的過程,隨著酸雨強(qiáng)度的增大和時(shí)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(dǎo)致土壤微生物活性及土壤養(yǎng)分流失有關(guān)。相關(guān)性分析表明(表4),土壤呼吸與土壤細(xì)菌α多樣性指數(shù)呈顯著正相關(guān)(P<0.05),土壤微生物活性下降,從而延緩了土壤有機(jī)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(qiáng)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(zhì)的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients between soil respiration and soil microbial α-diversity indices, soil physicochemical properties 項(xiàng)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(jī)碳Dissolved organic carbon 微生物量碳Microbial biomass carbon 細(xì)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(jī)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(xì)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(guān)(P < 0.05),**表示極顯著相關(guān)(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(guān)系(表1),這3個(gè)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(gè)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(jié)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(guān)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(guān)(P < 0.05),**表示極顯著相關(guān)(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(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3293498