活性有机碳含量在凋落物分解过程中作用.docVIP

活性有机碳含量在凋落物分解过程中的作用 吴庆标，王效科，欧阳志云 中国科学院生态环境研究中心，北京 100085 摘要：土壤凋落物的分解不仅是生态系统养分循环的重要环节，也是生态系统碳释放源之一。将呼伦贝尔森林草原过渡带的草原凋落物、白桦林凋落物、落松林凋落物分别添加在棕色针叶林土里进行恒温培养，探讨了不同凋落物类型有机碳分解速率差异及其影响因子。结果表明：不同凋落物的有机碳矿化速率和矿化累积总量在分解初期不一致，但由高到低的次序均为：草原凋落物(白桦林凋落物(落叶松林凋落物，40 d的有机碳矿化累积量分别为76.53、47.42、20.56 mg/g。这主要与凋落物的化学性质有关，主要决定于凋落物中易被微生物分解的热水溶性有机碳含量和易分解有机物含量，而与凋落物的总有机碳含量、全氮含量、w(C)/w(N)比等关系不明显。 关键词：凋落物分解；有机碳矿化；恒温培养；CO2红外分析仪系统 中图分类号：Q948 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）06-1295-05 土壤凋落物的分解和矿化不仅是生态系统养分循环的重要环节，也对生态系统碳循环（汇/源）起着极其重要的作用[17]。凋落物分解包括破碎化和矿化过程，不仅是土壤碳库的重要碳输入途径之一，凋落物本身在微生物的分解作用下也会产生CO2释放，是生态系统重要的碳源之一。大量的凋落物分解实验发现不同凋落物的分解速率具有明显差异，而影响土壤凋落物分解的因素很多，包括：凋落物归还量及其化学性质、树种结构和林龄、他感效应、气候条件、土壤类型、土壤微生物、土地利用方式、施肥方式、坡向和坡位等[9,12-16, 21]。相对室内实验而言，野外实验往往采用网袋法研究凋落物的分解过程。由于其所处的环境条件可控性差，如水分条件和温度条件在时间和空间上变异比较大，野外实验无法有效区分环境因素和凋落物自身的物理化学性质对凋落物分解速率的影响，且网袋的网眼大小也对凋落物的分解速率评价产生影响[5,17]。况且，降雨对网袋中的凋落物产生淋溶作用造成其以可溶性有机物的形式损失，这些可溶性有机物或转入土壤层中，或以水土流失的形式损失。相反，在控温控湿的室内培养条件下（环境条件大体一致），能有效比较不同凋落物的分解速率差异，且易于寻找其与凋落物理化性质的关系[ 1,7,19,24]。因此，如果单纯考虑凋落物理化性质对凋落分解速率的影响，室内恒温培养法比野外网袋法实验法具有更多的优点。 本文以呼伦贝尔地区的棕色针叶林土为对照土和培养介质，通过实验室恒温培养的模拟方法，以CO2 分析仪闭路系统为工具，间接测定3种类型不同的土壤凋落物在微生物分解作用下的碳释放，探讨植被类型改变对相应的土壤凋落物有机碳矿化速率的潜在影响及其主导影响因子。 1 材料与方法 1.1 样品来源 用作培养基质的土壤样品（CK）采集地点位于呼伦贝尔市的大兴安岭中段，兴安落叶松林下，土壤类型为棕色针叶林土，为表层土壤（0~20 cm，多个坑重复混合样品）。土壤带回室内风干，剔除明显草根和石块，过2 mm 筛。3种土壤凋落物也来自呼伦贝尔市森林草原过渡带，包括落叶松林凋落物（L litter）、白桦林凋落物（B litter）、以大针茅+苔草为优势的湿润草原凋落物（S litter），60 ℃烘干，用粉碎机粉碎，过筛，待测。 1.2 培养样品的配置和恒温培养 培养样品的配置包括4个处理，每个处理3个重复。在每个500 mL棕色瓶内，装入如下样品：CK（对照土）为100 g棕色针叶林土风干土，CK+L litter为100 g对照土和3.00 g落叶松林凋落物，CK+B litter为100 g对照土和3.00 g白桦林凋落物，CK+S litter为100 g对照土和3.00 g草原凋落物。各处理水平每个培养瓶内所添加的材料化学性质见表1。用质量法定期（间隔3~5 d）把水分含量维持在饱和持水率的60%~70 %（本文中则在开始培养前每个瓶內加入35 mL蒸馏水，搅拌均匀），并把它们置于25 ℃恒温培养箱内进行培养。 1.3 土壤呼吸速率的测定 由于每个培养瓶均为不封口式培养，其瓶内CO2浓度与大气或室内的浓度接近。本文采用CO2分析仪（LICR-6262）及其密闭气路系统（图1）测定培养样品的呼吸速率，测定环境温度为25 ℃左右。CO2分析仪的进气口和出气口的气体流速或气压的一致性是整套闭合气路系统读数稳定和气路 平衡的关键。每个样品瓶的测定时间约为7 min。数据采集采用计算机自动化采集，每2 s采集一个数据，其中平衡时间为前4 min，取后3 min的数据作为分析，用一元线性斜率法求出每秒钟整套闭合 气路系统（内部气体体积共600 cm3）中的CO2 增加的浓度，从而可以推算出