模拟氮沉降对马尾松土壤微生物群落结构及温室气体释放的影响

张 雪,梅 莉,宋利豪,刘力诚,赵泽尧

华中农业大学园艺林学学院,湖北省林业信息工程技术研究中心,武汉 430070

土壤呼吸(Soil respiration)是全球温室气体释放的重要来源[1- 2]。即使土壤呼吸有较小比例的波动都会对大气组成及气候变化产生较大的影响[3- 5]。土壤呼吸对土壤环境变化非常敏感,如全球变暖、氮沉降、林分经营及植被破坏等都将影响土壤呼吸及温室气体的释放[6- 7]。森林是陆地生态系统的主体,因此研究影响森林土壤呼吸的因素及其驱动机制对预测全球变化背景下的森林碳循环以及森林的碳汇功能具有重要意义。

大气氮(N)沉降、施用氮肥的经营措施常常导致林地土壤的氮含量增加[8- 9],在此背景下,森林土壤环境、土壤温室气体释放对增氮的响应机制成为生态学关注的热点。以往研究表明,土壤氮增加对土壤温室气体释放的影响受多种因素调控,受立地条件、植被类型等影响而表现出不一致的结果。如对亚热带常绿阔叶林增施氮肥提高了土壤CO2的释放量[10],也有增施氮肥抑制了土壤呼吸[11]以及对土壤呼吸速率影响并不显著的报道[12],氮沉降及增施氮肥对温室气体释放的影响及其驱动机理有待进一步的研究。

根系呼吸不仅是土壤呼吸的重要组成部分,林木细根还可以通过改变土壤微环境而影响森林土壤的生物化学过程,进而成为驱动土壤温室气体(CO2、N2O)释放的重要因素[13]。研究表明,土壤呼吸与细根生物量呈显著正相关[14],在森林土壤氮增加的情况下,根系生物量和根长密度等也将发生变化[15],这种变化又直接或间接改变根际土壤矿质养分及微生物群落结构等,进而影响土壤温室气体的释放。……