@不同环境因子对樟子松人工林土壤有机碳矿化的影响

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不同环境因子对樟子松人工林土壤有机碳矿化的影响

作者：王红， 范志平， 邓东周， 陈德龙， 孙学凯， 高俊刚， 曾德慧， WANG Hong， FAN Zhi-ping， DENG Dong-zhou， CHEN De-long， SUN Xue-kai， GAO Jun-gang， ZENG De-

hui

作者单位：王红,邓东周,高俊刚,WANG Hong,DENG Dong-zhou,GAO Jun-gang(中国科学院沈阳应用生态研究所大青沟沙地生态实验站,沈阳,110016;中国科学院研究生院,北京,100039)， 范志平

,孙学凯,曾德慧,FAN Zhi-ping,SUN Xue-kai,ZENG De-hui(中国科学院沈阳应用生态研究所

大青沟沙地生态实验站,沈阳,110016)， 陈德龙,CHEN De-long(内蒙古自治区科尔沁左翼后

旗大青沟林场,内蒙古称科尔沁左翼后旗,028121)

刊名：

生态学杂志

英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ECOLOGY

年，卷(期)：2008，27(9)

被引用次数：1次

参考文献(30条)

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相似文献(10条)

1.学位论文苌伟气温与土壤湿度对祁连山北坡植物种子萌发和土壤有机质分解的影响研究2007

本研究采用在人工气候箱内模拟发芽条件和以正交试验设计好气培养土壤的方法,测定了祁连山北坡三种高山植物在5～25℃和7～22﹪土壤水分条件下种子萌发指标,以及5～35℃和10～80﹪土壤水分条件下土壤有机质分解(碳氮矿化)的状况.对测定数据通过方差分析、差异显著性检验、极差分析、一阶动态方程法等多种方法进行处理,以期初步揭示温湿度条件变化对高山植物种子萌发和山地土壤有机质分解的影响趋势,希望能为进一步分析祁连山高山生态系统结构和功能在未来气候变化条件下可能的影响和反馈作用提供一定参考.主要结论如下:

1、较高的土壤温湿度促进青海云杉和金露梅种子萌发的速度和整齐度,鬼箭锦鸡儿种子萌发在低温下萌发良好,其对土壤湿度变化的响应趋势不明显;温度和土壤湿度对青海云杉种子萌发具有交互作用;相对高温干旱的条件下,三种植物的种子萌发均受到不同程度的抑制.

2、温度对土壤有机碳矿化量、矿化速率及其比例的影响最大,其次是土壤湿度因素,这些变量在35℃下最高(P<0.10),土壤含水量为10﹪时最低.海拔对土壤有机碳矿化各变量影响不显著;0～15cm土层的土壤有机碳矿化量比15～35cm土层高,但矿化比例差异不显著.土壤有机碳矿化势随温度升高而增加,矿化速率系数在35℃下最高(P<0.05).Q<,10?系数在5℃升高到15℃时较高,在15℃升高到25℃和25℃升高到35℃条件下较低.结果表明,温度从5℃升高到35℃,土壤含水量从20﹪～40﹪,祁连山北坡森林和高寒草甸土壤有机碳矿化速率将可能增加3～10倍以上.

3、好气培养条件下,极差分析显示,温湿度交互作用对土壤氮素矿化量及其比例影响最大,其次是温度、土壤湿度、海拔和土层因素.方差分析表明,土壤氮矿化量在35℃最高,20﹪土壤水分条件下最低,3500m海拔处土壤氮矿化量显著高于其他海拔,0～15cm土层显著高于15～35cm土层(P<0.10).各因素对土壤氮矿化比例影响均不显著(P=0.10).按土壤氮矿化速率及其比例计,Q<,10>系数在0.7～2之间,均为5℃到15℃下较低,15℃到25℃和25℃到35℃下较高,符合Van Hoff定律.间歇淋洗法研究结果表明,不同海拔和植被类型的土壤氮矿化量和净氮矿化速率随温度的升高而增加,0～15cm土层土壤氮素累积矿化量高于15～35cm土层.土壤净氮矿化速率在高温下随培养时间下降的趋势明显高于较低温度.

4、比较间歇淋洗法与好气培养法的研究结果可以看出,两种方法得出的土壤氮累积矿化量和净氮矿化速率随温度的变化趋势相同.

2.期刊论文吴建国.艾丽.朱高.田自强.苌伟.WU Jian-guo.AI Li.ZHU Gao.TIAN Zi-qiang.CHANG Wei祁连山北坡

云杉林和草甸土壤有机碳矿化及其影响因素-草地学报2007,15(1)

为确定祁连山典型生态系统土壤有机碳分解对水热因素变化的响应趋势,在人工气候箱内以正交试验好气培养土壤,应用差异性检验和一阶动态方程方法分析了祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林和高寒草甸土壤有机碳矿化及其与温度、湿度、土层和海拔的关系.结果显示:温度对土壤有机碳矿化量、矿化速率及其比例的影响最大,其次是土壤湿度;这些变量在35℃下最高(P＜0.01),土壤含水量为10%时最低,不同海拔间差异不显著;土壤有机碳矿化量在0～15 cm比15～35 cm土层高,但矿化比例差异不显著;土壤有机碳矿化势随温度的升高而增加,土壤含水量为10%时较低,矿化速率系数在35℃下最高(P＜0.05);从05℃升到15℃,Q10为1.5～7.5,15℃升到25C,为1～2,25℃升到35℃,为1.5～3.5.结果说明温度从5℃升高到35℃,土壤含水量在20%～40%,祁连山中部山地森林和高寒草甸土壤有机碳矿化速率将可能增加3～10倍以上.

3.学位论文陈涛长期不同施肥对水稻土有机碳矿化的影响2008

农田土壤有机碳矿化成为研究全球变化的热点问题之一。本文以湖南省3个国家级稻田肥力变化长期定位监测点的土壤作为研究材料，分析了不同施肥处理土壤不同碳形态的含量以及土壤有机碳矿化作用的特征。研究结果主要有：

1.3个监测点上，化肥配施有机肥处理土壤总有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳和水溶性有机碳的含量均显著高于不施肥的对照处理，增幅分别为1

2.59％～82.84％、15.33％～10

3.95％、35.33％～97.54％、15.89％～73.73％；易氧化有机碳、微生物量碳和水溶性有机碳占总有机碳的比例分别在

49.02％～58.31％、1.93％～3.46％和0.10％～0.15％之间波动，处理间差异性不太显著，其中桃江点的微生物量碳和水溶性有机碳占总有机碳的比例显著低于其它两个监测点；总有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳及水溶性有机碳之间相关性均达到极显著水平。

2.在淹水条件下，3个监测点各施肥处理土壤CO2累积排放量在448.64～1516.77μg·g-1范围，CH4累积排放量在15.60～3

3.34μg·g-1范围，在

58d培养期内土壤有机碳矿化量占总有机碳的3.59％～5.57％；不同施肥下土壤有机碳矿化速率总趋势基本相似，CO2的产生速率在前期保持较高水平

，之后迅速下降并趋于平稳，CH4的产生速率呈现为先缓慢升高后迅速降低的动态变化；化肥配施有机肥处理显著增加CO2和CH4的累积排放量；土壤有机碳矿化量与总有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳和水溶性有机碳含量之间相关达到了极显著水平，而与其所占土壤中总有机碳的比例并无线性相关。

3.在不同温度条件下，3个监测点各施肥处理土壤CO2产生速率在培养前期较快，后期逐渐趋于平缓，其速率变化符合对数函数；升温促进了土壤有机碳矿化，不同施肥处理中，以秸秆还田和化肥配施有机肥处理土壤有机碳累积矿化量较高；不同施肥土壤的Q10值为1.01～1.53，与总有机碳和易氧化有机碳呈显著的正相关；在10℃和20℃条件下土壤有机碳累积矿化量与微生物量有显著的线性相关，而30℃条件下则无显著的线性关系；土壤有机碳累积矿化量与不同碳形态含量呈显著的线性正相关；10℃条件下土壤有机碳矿化比例与不同碳形态含量呈显著的线性负相关，20℃和30℃条件下，土壤有机碳矿化比例与不同碳形态含量无线性关系。

4.期刊论文杨继松.刘景双.孙丽娜.YANG Ji-song.LIU Jing-shuang.SUN Li-na温度、水分对湿地土壤有机碳矿

化的影响-生态学杂志2008,27(1)

采用密闭培养法,研究了小叶章(Deyeuxia angustifolia)湿地土壤有机碳的矿化动态,探讨了温度和水分条件对有机碳矿化的影响.结果表明:湿地土壤有机碳在培养初期(0～2 d)矿化速率较高,之后矿化速率逐渐降低;33 d培养期间,表层(0～10 cm)土壤的总矿化量为1.59～2.62 mg C·g-1,为下层(10～100 cm)的4～22倍;温度升高10℃使总矿化量分别增加60%～210%(75%WHC)和30%～200%(淹水);一级动力学方程能较好地描述湿地土壤有机碳矿化动态,其C0值随土壤深度呈指数递减变化,且C0和C0/SOC值均随温度的升高而升高;不同深度土壤Q10值分别变化为1.7～3.1(75% WHC)和1.2～3.0(淹水),且与土壤深度之间存在明显的二次抛物线相关;土壤深度、培养温度对湿地土壤有机碳矿化具有显著影响,而水分处理对有机碳矿化的影响不显著.

5.学位论文郝晓晖长期施肥对亚热带稻田土壤有机碳氮及微生物学特性的影响2008

选取分布在湖南省不同县市的8个稻田长期定位施肥试验点，以不同施肥小区(无肥、化肥、有机肥、秸秆还田)的耕层土壤作为研究对象，通过室内分析和培养实验，对土壤有机碳、活性有机碳、有机氮组分、微生物生物量、微生物多样性、土壤酶活、有机碳氮的矿化作用等进行测定分析，揭示涉及土壤有机质积累转化过程中的土壤微生物学特性及土壤有机质组分的特征。主要结果如下：

一、稻田土壤碳氮积累特征

1、各试验点耕层土壤有机碳(TOC)含量范围为16.18～38.65g/kg，长期不施肥处理(CK)土壤TOC的含量保持在一个较为稳定的水平上，在17年的试验过程中，土壤TOC有上升趋势。单施化肥(NPK)对土壤TOC含量的影响不显著(仅在桃江和临澧试验点显著提高)；化肥配施有机肥处理(MOM、HOM)均显著提高了土壤TOC的含量，秸秆还田处理(STR)也对土壤TOC含量的提高作用明显。

2、各试验点耕层土壤全氮(TN)含量范围为1.07～3.93g/kg，CK处理土壤TN的含量与试验初始时相比基本持平。各施肥处理对土壤TN的影响与TOC相似，NPK处理对土壤TN含量的提高有一定的效果，且在3个试验点上影响显著；MOM、HOM和STR处理均显著提高了土壤TN的含量。

3、稻田土壤碳氮比(C/N)在9:1～17:1之间，各施肥处理对其影响不显著，只在半数试验点上的MOM、HOM处理对其提高显著。

4、各试验点土壤pH值变化在5.07～8.00之间，除南县和武冈试验点的土壤是偏碱性外，其余试验点土壤pH值均呈酸性。与稻田土壤初始值相比，长期种植水稻后土壤的pH值均表现出下降的趋势；与CK处理相比，长期施肥后稻田土壤pH值有明显的下降。

二、稻田土壤活性有机碳特征

1、各试验点耕层土壤可溶性有机碳(SOC)含量范围为23.73～122.77mg/kg。NPK处理对SOC含量的影响不显著；MOM、HOM、STR处理均显著提高SOC的含量，且影响效果是HOM>MOM>STR。土壤SOC占TOC含量的0.13％～0.32％，新化和南县点土壤SOC所占的比例较高，MOM、HOM和STR处理除个别试验点外均显著提高其比例。

2、各试验点耕层土壤轻组有机碳(LFOC)含量范围为0.62～6.08g/kg。NPK处理可以提高LFOC的含量：MOM、HOM、STR处理均显著提高了LFOC的含量。土壤LFOC占TOC含量的3.80％～17.40％，MOM、HOM和STR处理均显著提高了土壤LFOC占土壤TOC的比例。

3、土壤易氧化有机碳(ROOC)含量范围为5.87～18.60g/kg。土壤ROOC占TOC的比例变化范围在49.02％～58.31％之间，与CK处理相比，不同施肥处理之间的比例差异均不显著。

4、土壤活性有机碳各组分均与土壤TOC有显著的正相关性，可以作为表征稻田土壤有机碳的指标。

三、稻田土壤有机氮组分特征

1、各试验点耕层土壤酸解总氮(TAHN)的含量范围为822～3102mg/kg，占土壤TN的64％～92％，是土壤氮的主体。长期不同施肥处理对TAHN含量及其组分有显著的影响。与CK处理相比，各施肥处理可以提高土壤TAHN及其组分中的氨基酸氮(AAN)、氨基糖氮(ASN)和酸解氨态氮(AN)的含量，但在个别试验点上影响未达显著水平。不同施肥处理使土壤酸解未知氮(HUN)和非酸解性氮(NHN)的含量有不同的变化规律，总体上施肥后HUN的含量有所降低，而使NUN有所增加。

2、不同施肥处理土壤TAHN各组分所占TN比例的变化规律不尽相同，各处理间差异不太显著，大致上讲ASN和AAN的比例有所增加，AN和HUN的比例有下降趋势。AAN所占份额较大，对施肥处理的响应最为显著，ASN所占份额最小，且所占份额对不同施肥措施不敏感。

3、土壤可溶性有机氮(SON)含量的变化范围为6.19～30.86mg/kg，占土壤TN的0.32％～0.96％。NPK处理对土壤SON的影响不显著，化肥配施有机肥显著提高SON含量及其所占TN的比例。土壤SON与酸解有机氮各组分均存在显著的正相关性。

四、稻田土壤微生物量、群落功能多样性及酶活性特征

1、各试验点稻田土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)含量的范围分别为261～968mg/kg和25～109mg/kg。NPK处理对半数试验点的土壤MBC、MBN含量影响不显著，MOM、HOM、STR处理则均有显著提高。土壤MBC占TOt的1.3％～4.5％，平均为2.1％；MBN占TN的1.3％～3.7％，平均为2.5％。施肥对微生物量占土壤TOC和TN的比例影响不太显著。土壤MBC与TOC、MBN与TN之间的关系呈显著正相关。各试验点稻田土壤微生物量碳氮比变化范围在

6.5～13.5之间，除株洲和武冈试验点值较大外，其余都在7～9左右。与CK处理相比，各施肥处理降低了微生物碳氮比，但差异不显著。

2、各试验点不同施肥措施在Biolog测定的细菌单一碳源利用模式上区分明显：Biolog盘中每孔的平均吸光值AWCD随培养时间的延长而增加，即土壤微生物碳源利用率在提高；不同施肥处理土壤微生物在碳源的利用能力上存在显著差异；土壤微生物群落利用的碳源主要为氨基酸类和糖类，但不同施肥处理碳源利用类型有差异。Shannon和Simpson指数的结果显示所有施肥处理均有利于维持微生物群落多样性，但秸秆还田使土壤微生物群落均匀度(McIntosh指数)降低。

3、不同施肥处理下稻田土壤与碳循环有关的酶活(蔗糖转化酶、淀粉酶、纤维素酶、)，与氮循环有关的酶活性(蛋白酶、脲酶)以及参与磷循环的酶活性(酸性磷酸酶)，与CK处理相比，活性均有显著的提高，其中HOM处理的促进作用最大，STR的影响在新化试验点上最为明显。

五、稻田土壤有机碳氮矿化作用特征

1、在淹水条件下，不同施肥处理土壤有机碳矿化速率总趋势基本相似，CO2的产生速率在前期保持较高水平，之后迅速下降直至稳定水平；CH4的产生速率呈现为先缓慢升高后迅速降低的动态变化；土壤CO2累积排放量范围为448.64～1516.77μg/g，CH4累积排放量在范围15.60～33.34μg/g，化肥配施有机肥处理显著增加CO2和CH4的累积排放量；在培养期内土壤有机碳累积排放总量占TOC的3.6％～5.6％；土壤不同碳形态的含量与累积排放总量之间极显著正相关性，而仅ROOC、HC和FC的比例与累积排放总量呈显著正相关性；土壤有机碳累积排放总量所占TOC的比例与各碳形态相关性不显著。

2、在不同温度条件下，土壤有机碳矿化在培养前期土壤CO2产生速率较快，后期逐渐趋于平缓，其速率变化符合对数函数。升温促进了稻田土壤有机碳的矿化，以MOM、HOM和STR处理土壤有机碳矿化总量较高。土壤矿化总量与不同形态碳含量呈显著正相关关系。土壤的()10值变化在1.01～1.53之间，与土壤微生物代谢商和酶活显著正相关性，与土壤C/N比和Kos呈负相关。

3、土壤有机氮矿化实验中，初始阶段矿化作用较强，矿化速率最大，有机氮矿化量迅速增加；但随着时间的延续，矿化作用减弱，矿化速率不断下降，矿化量达到最大值后变化平缓。10～30℃范围内，土壤有机氮矿化作用逐渐增强，65％田间持水量比淹水状态更有利于土壤氮素的矿化。长期化肥配施有机肥施用可以促进土壤氮素的矿化作用，使氮矿化量和矿化速率增大。

综上，化肥配施有机肥对稻田土壤有机碳、氮及其各组分，有机碳、氮的矿化作用，土壤微生物量、活性和群落多样性都有明显促进作用，显著提高土壤碳氮肥力。不同有机肥之间的效果有所差别，秸秆还田措施不及施用猪粪处理，因此合理选择有机肥管理措施，可以提高土壤健康质量，增加土壤有机碳库，对缓解温室效应、发展可持续农业有重要的现实意义。

6.期刊论文任秀娥.童成立.孙中林.唐国勇.肖和艾.吴金水.REN Xiu-e.TONG Cheng-li.SUN Zhong-lin.TANG Guo-

yong.XIAO He-ai.WU Jin-shui温度对不同粘粒含量稻田土壤有机碳矿化的影响-应用生态学报2007,18(10)

模拟了亚热带地区3种不同粘粒含量的水稻土(砂壤土、壤粘土、粉粘土)在5种温度(10、15、20、25和30 ℃)下的有机碳(SOC)矿化特征,分析SOC矿化对温度变化的响应.结果表明:在160 d的培养期内,温度对3种水稻土SOC矿化量的影响有一定差异,30 ℃时砂壤土、壤粘土和粉粘土SOC矿化量分别是10℃时的3.5、5.2和4.7倍.在较低温度(≤20 ℃)下,SOC矿化速度较低且相对稳定;在较高温度(≥25 ℃)下,前期SOC矿化速度较高,随着培养时间的延长逐渐降低,并趋于稳定.3种水稻土SOC矿化的温度系数(Q10)随培养时间出现波动,砂壤土的Q10平均值最低,为1.92,壤粘土和粉粘土的Q10平均值较接近,分别为2.37和2.32;3种土壤矿化速率常数(k)与温度呈极显著的指数相关(P＜0.01).3种水稻土有机碳矿化对温度变化的响应敏感度依次为壤粘土＞粉粘土

＞砂壤土.

7.学位论文李晨华盐化灰漠土开垦前后土壤有机碳存贮与微生物活性的对比研究2009

荒漠开垦为农田，形成陆地上对比最为强烈的两种土地利用方式。灰漠土是干旱区典型土壤之一，在我国西北干旱区，尤其是新疆，分布广泛。近50多年来，新增耕地的开垦大多发生在灰漠土上。然而，此种最剧烈的土地利用和土地覆被变化，其对土壤碳循环过程的影响，目前尚不清楚。本文以准噶尔盆地南缘阜康地区的盐化灰漠土为例，以荒漠土壤与农田土壤有机碳库作为研究的立足点，土壤微生物为研究中心，结合野外观测与室内实验

，研究了荒漠土壤与农田土壤表层(0-20 cm)有机碳(SOC)含量、微生物群落结构与其活性(包括微生物数量与微生物呼吸)的时间变化特征及影响因子

，并对有机碳含量与贮量、微生物量碳与可溶性碳含量、微生物活性的土壤剖面(0-250 cm)垂直变化特征进行对比研究。本研究是荒漠土壤与农田土壤碳循环过程研究的一个初步尝试，旨在了解盐化灰漠土在土地利用方式改变后土壤有机碳存贮与微生物活性的变化过程，以及此变化过程对土壤碳循环的影响，研究结果可为荒漠土壤的演变机制和科学管理提供理论依据。
　　

结果表明：荒漠开垦后，表层土壤SOC含量明显降低，微生物群落组成发生改变，微生物活性也明显增强。具体表现为：细菌数量增加，真菌无明显变化，放线菌则显著减少。总体而言，真菌在荒漠土壤有机碳矿化作用中占主导，细菌则在农田土壤有机碳矿化作用中占优势。在一定土壤湿度范围内

，温度对盐化灰漠土土壤微生物活性有增强促进作用。荒漠土壤的干旱与高盐抑制了微生物对SOC的分解和矿化，但开垦后，土壤环境发生了显著改变(土壤湿度增加、土壤盐分下降)，加之土壤湿度与温度极显著的交互作用，使得开垦后土壤表层SOC对于微生物的可利用性增强，微生物群落结构相应发生改变，进而促进了SOC的矿化作用，表层土壤碳库随之消减。
　　

在干旱区，荒漠土壤上的降雨，农田土壤上的降雨与灌溉使得表层土壤出现频繁的干湿交替。本研究表明，土壤干湿变化对荒漠土壤与农田土壤性质有明显影响。干湿处理并于25℃培养10 d后，荒漠土壤pH值，有效N与P含量增加，SOC含量减少；而农田土壤有效P增加，有效N降低。同时，干湿处理使得荒漠土壤与农田土壤微生物活性骤然增加，但荒漠土壤受其影响更大，这与田间和野外湿润事件(灌溉或降雨)的监测结果一致。土地利用方式的改变使得开垦前后的土壤环境与微生物群落组成发生显著的改变，这极可能是荒漠土壤与农田土壤对干湿处理反应有所差异的重要原因。
　　

原始盐化灰漠土开垦成为农田后，虽然表层土壤SOC含量减少了27％，但中层与底层(20-250 cm)SOC含量与贮量显著增加，使得总SOC贮量(0-250 cm)增加了57％。同时，在表层与中层(0-60 cm)土壤中，农田土壤微生物活性显著高于荒漠土壤，而底层(60-250 cm)两者则无明显差异。与荒漠土壤相比

，农田土壤有机碳在表层以消耗为主；中层(20-60 cm)土壤有机碳库受碳存贮与消耗作用的共同控制，但存贮作用更为强烈，该层土壤有机碳量有明显累积；底层(60-250 cm)有机碳以存贮为主，较为稳定。此外，荒漠土壤与农田底层有机碳量占全剖面总有机碳量的65％以上，而底层碳释放量(微生物活性)所占比重则分别达到75％与68％，显示了盐化灰漠土深层土壤碳循环的重要性。开垦使得盐化灰漠土表层土壤碳含量损失，但全剖面总碳量明显增加。因此，如果把土地利用改变对碳循环的影响只限制于浅层土壤的研究上，可能得出不充分甚至是错误的结论，相关模型或许将深层土壤考虑进去才不失偏颇。

8.期刊论文吴庆标.王效科.任玉芬.WU Qing-biao.WANG Xiao-ke.REN Yu-fen CO2红外分析仪在土壤有机碳矿化中

的测试与应用研究-土壤2006,38(3)

以LICOR-6262红外分析仪为测定土壤有机碳矿化的主体,改进附加密闭气路系统,着重探讨了密闭气路系统假定的平衡时间和测试环境温度等对测定结果的影响.结果表明:①密闭气路系统假定的平衡时间长短对测试结果的影响较大,且随着假定平衡时间的延长,测试结果呈不同程度的降低:②土壤样品的测试环境温度对土壤呼吸测定结果影响较大.相对测试要求的环境温度(25℃)而言,较低温度(20℃)对测定结果的降低影响达到显著水平(P＜0.05),而较高温度(30℃)对其的增加影响不显著(P＞0.05).

9.学位论文郑聚锋长期不同施肥条件下南方典型性水稻土有机碳矿化与CO<,2>、CH<,4>产生研究2007

土壤有机碳与碳排放是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，稻田土壤是我国农田土壤碳库的重要载体和主要的粮食生产资料，同时也是温室气体的重要排放源，因此在全球变暖背景下，稻田温室气体的减排已成为全球变化研究的重要内容。随着人口的增长，对粮食的需求量不断增加，肥料的大量投入成为作物增产的重要手段，然而，长期肥料施用下的土壤碳循环特点还不完全清楚，因此，采用长期定位试验研究土壤碳排放及碳库的稳定性

，可以为深化理解全球变化背景下的温室气体的源汇效应提供资料。

本文选择了两个代表性水稻土的长期肥料试验田作为研究对象：

1．太湖地区黄泥土的长期肥料试验田(18年)，试验田分四个处理，无肥区(简称NF)，化肥区(简称NPK)，化肥配施猪粪(简称CFM)和化肥配施秸秆(简称CFS)；

2．江西红壤性水稻土长期肥料试验田(24年)，试验田分五个处理，无肥区(简称NF)，纯氮区(简称N)，氮磷配施区(简称NP)，氮磷钾配施区(NPK)，氮磷钾配施猪粪区(简称NPKM)。

采用田间观测和室内培育的方法，分别研究了长期施肥条件下的土壤呼吸、好气和淹水条件下土壤有机碳矿化与CO<,2>、CH<,4>产生以及土壤氧化CH<,4>能力的变化，并分析讨论了升温效应，主要结果如下：

水稻土基底呼吸速率介于12.2-25.2 mg·m<'-2>·h<'-1>，明显小于文献报道的自然和旱地土壤的研究结果，不同施肥措施显著地影响水稻土土壤呼吸的强度，与有机无机肥料配施相比，长期单施化肥下CO<,2>排放强度提高了55％～85％，并且显著提高了土壤的代谢商和土壤呼吸对土壤(5cm)温度响应的敏感性。相关分析显示，土壤呼吸CO<,2>排放强度与土壤微生物N(N<,mic>)、微生物C：N(C<,mic>/N<,mic>)和P的有效性有密切的关系，表明生物有效N和P的有效性是影响农田土壤呼吸与CO<,2>的生成和排放的重要因素。

水稻土有机碳矿化因土壤类型和水分条件而异。太湖地区黄泥土淹水矿化率(0.20-0.52 mg·gOC<'-1>·d<'-1>)显著高于红壤性水稻土(0.11-0.16 mg-gOC<'-1>·d<'-1>)，表明红壤性水稻土有机碳稳定性较高而微生物分解的生物可利用性较低，然而，对于好气和厌气两种条件的有机碳矿化率而言，不同土壤类型可能存在差异，供试红壤性水稻土好气条件下矿化速率显著高于淹水条件下，而黄泥土在两种水分条件下的矿化差异还有待于进一步研究。同一土壤不同粒组土壤有机碳的微生物可利用性显著不同，粗粒组(2000-200μm)有高的有机碳含量和高的生物有效性，对温室气体的产生和释放起主要作用，而粘粒组尽管有机碳含量较高，但生物有效性低且受外界变化的影响较小，CH<,4>在此粒组几乎不产生。

温室气体的产生和排放与微生物的多样性和活性密切相关，利用PCR-DGGE方法对不同施肥条件下土壤氧化CH<,4>的能力和甲烷氧化菌群落结构变化的研究表明，长期有机肥和化肥配施有利于提高土壤氧化内源CH<,4>的能力和甲烷氧化茵的多样性，进一步分析表明，甲烷氧化菌多样性的变化可能是引起土壤氧化CH<,4>能力变化的重要原因。

水稻土有机碳的微生物可利用性(稳定性)与其在土壤中的保护机制有关，土壤团聚体的形成和高含量的氧化铁是水稻土有机碳稳定的重要机制。然而，土壤有机碳本身的稳定性同时受施肥方式的显著影响，本试验结果也表明施肥可能因增加作物生产力而增加土壤有机碳的输入，从而增加活性有机碳在总有机碳的比例。相关分析表明，Kos与CO<,2>产生存在显著地负相关关系，因此，可以用Kos探讨有机碳的生物有效性。

红壤性水稻土厌气培养土壤有机碳矿化率显著低于好气条件，且两种条件下土壤有机碳矿化率对温度敏感性的影响因素不同，好气条件下Q<,10>与游离氧化铁显著相关，而在淹水条件下则与微生物商呈显著相关，由此看来，两种条件下有机碳矿化存在不同的机制和控制因素。

综上所述，在水稻土中，土壤中养分含量、土壤CO<,2>呼吸排放、土壤有机碳的稳定性、微生物群落结构均受到了施肥措施的显著影响，同时，土壤有机碳的固存与温室气体释放的关系在不同施肥措施下也产生了不同的变化，这为探讨通过农业管理措施和养分调控的途径，实现稻田土壤增产固碳和温室气体减排的综合效益提供了理论依据，尤其对目前减缓全球变暖的趋势具有重要意义。

10.期刊论文吴建国.艾丽.苌伟.WU Jian-guo.AI Li.CHANG Wei祁连山中部四种典型生态系统土壤有机碳矿化及

其影响因素-生态学杂志2007,26(11)

以正交试验培养土壤探讨了祁连山4种典型生态系统土壤有机碳矿化及其与温湿度的关系.结果表明:温度对土壤有机碳累积矿化量及其比例影响显著(P＜0.05).就土壤有机碳累积矿化量,35 ℃和25 ℃比5 ℃下高(P＜0.05);土壤培养14 d, 10%含水量下为最低,山地森林土壤比荒漠草原和干草原高,高寒草甸比荒漠草原高(P＜0.05).就土壤有机碳矿化比例,35 ℃和25 ℃比5 ℃下高,35 ℃比15 ℃下高(P＜0.05);荒漠草原和干草原比山地森林和高寒草甸低(P＜0.05).土壤有机碳矿化速率及其比例随培养时间延长而递减.温度和生态系统类型对土壤有机碳矿化速率及比例影响显著(P＜0.05).就土壤有机碳矿化速率, 25 ℃和35 ℃比5 ℃下高(P＜0.05);土壤培养0～4 d和6～10 d,10%含水量下最低,高寒草甸和山地森林比荒漠草原高(P＜0.05).就土壤有机碳矿化速率比例,25 ℃和35 ℃比5 ℃下高,35 ℃比15 ℃下高;山地森林和高寒草甸比荒漠草原和干草原中高(P＜0.05).一阶动态方程拟合土壤有机碳矿化动态效果较好(R2＞0.95).表明祁连山4种典型生态系统土壤有机碳分解受温度变化影响较大.

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下载时间：2011年4月15日

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