土壤生物对森林土壤有机碳稳定性的影响及其机理研究

土壤有机碳稳定性是土壤生态系统的重要功能之一，对于应对和揭示全球变化背景下温室气体减排和增加土壤碳的吸存有重要意义。目前对土壤有机碳稳定性的机制了解多限于非生物过程，而涉及土壤生物自身对土壤有机碳稳定性的机制研究很少，限制了人们对土壤有机碳稳定性核心过程的理解。本研究采用野外长期定位观测与室内同位素13C 示踪实验相结合的方法，研究土壤生物对土壤有机碳分解和形成的动态过程并估算土壤生物对土壤有机碳稳定性的影响和贡献。并建立土壤生物与土壤团聚体的周转速率、土壤有机碳稳定性的定量关系，阐明不同土壤生物对土壤有机碳稳定性的影响及其机理。

本项目研究西土寒宪蚓和三叉苦对人工林碳稳定性的影响过程，可以为如何减少外来蚯蚓影响下的人工林土壤碳排放提供机理。.利用静态箱-气相色谱法对土壤CO2、N2O和CH4通量进行15天短期测定和一年、两年的原位监测。（1）短期效应结果发现，单独添加西土寒宪蚓及单独种植三叉苦，对土壤CO2通量的效应都不明显。试验期间蚯蚓对多数土壤理化性质的影响并不明显，但是蚯蚓的存在，有增强土壤细菌活性的趋势，而且使土壤CO2通量与土壤理化性质的相关性更加密切；蚯蚓的存在也使土壤CO2 通量与土壤水热因子的关系发生了变化。.（2）一年的监测数据发现，添加蚯蚓对土壤CO2通量的效应不明显；林下种植植物也未显著影响土壤CO2通量；回归分析表明土壤CO2通量与土壤水热因子显著相关；土壤CO2通量呈现出明显的季节变化趋势，在湿季明显升高, 而在旱季明显降低。添加蚯蚓增加了种植物处理N2O通量，同时显著增加了空白样方土壤N2O通量；但添加蚯蚓对土壤CH4通量的效应不明显。种植植物和假植物都未显著影响土壤N2O和CH4通量；N2O和CH4通量都呈现出明显的季节变化趋势，其都在湿季存在波动, 而在旱季保持相对稳定。.（3）两年的监测数据发现（第二次添加蚯蚓并增加了添加氮的处理），蚯蚓在加氮处理下提高了土壤呼吸，但降低了土壤基质诱导呼吸。在植物存在的情况下，蚯蚓的存在与否对土壤微生物呼吸的影响不大，但却显著降低了诱导呼吸，表明植物在在土壤呼吸中占主导作用，而蚯蚓在微生物活性中占主导作用。N肥的施用促进了土壤呼吸和诱导呼吸。蚯蚓的存在降低了b-葡萄糖苷酶活性，这可能是蚯蚓增加土壤有机质的重要原因。但蚯蚓存在对纤维二糖影响不显著，这可能导致土壤多糖的增加，从而提高了土壤肥力。植物的存在以及氮肥的施用均缓解了蚯蚓对土壤b-葡萄糖苷酶活性的效应，并提高了木聚糖活性，这意味着提高了土壤有机质的矿化作用。.（4）在施氮肥前做了蚯蚓对团聚体的影响，发现蚯蚓没有显著影响土壤团聚体的比例，但蚯蚓处理下的土壤有机碳有增加的趋势。故将原计划的室内团聚体标记试验更改为灭菌再接种的培养实验，验证了土壤有机碳的增加是由于蚯蚓改变了土壤微生物群落而引起土壤酶活性改变从而利于固持碳，而非蚯蚓改变土壤团聚体的作用导致碳增加。