不同来源DOM对中亚热带森林土壤呼吸的影响及机制

Dissolved organic matter (DOM) is the primary active carbon and nutrient pools in forest ecosystems and play an important role in the cycling of carbon and nutrients. However, the effects of DOM on soil respiration in forests and its mechanisms remain unknown. The throughfall exclusion experiment is one of the effective methods used to investigate the influence of extreme drought on forest ecological process. Based on our former research located on the throughfall exclusion experiment and the Detritus Input and Removal Treatments (DIRT) plots, sources of DOM, including leaching from forest canopy, the litter, live and dead roots, and their effects on soil respiration will be investigated in natural Castanopsis carlesii forest and Chinese fir plantation located in Sanming, Fujian Province, southeastern China by means of field experiment and laboratory incubation experiments. Also, 13C isotope tracing technique combined with phospholipid fatty acid (PLFA) analysis will be employed to reveal the microbial mechanism of the response of soil respiration to DOM inputs. The project has great significance in further understanding the mechanism of carbon sequestration in forest soils, improving forest carbon cycling model, as well as predicting the impact of climate change on forest carbon sequestration.

可溶性有机质（Dissolved organic matter，DOM）是生态系统主要的可移动碳库及重要的养分库，它对森林土壤碳吸存的影响已引起高度关注，但DOM对森林土壤呼吸的影响及机制仍不清楚。隔离降雨是模拟未来极端干旱下生态系统响应的有效方法之一。本项目拟采用前期开展的隔离降雨结合DIRT实验，以中亚热带米槠天然林和杉木林为研究对象，通过原位持续观测、野外控制和室内模拟实验，测定不同来源（林冠穿透雨、凋落物、活细根和死细根）DOM对土壤呼吸的影响，并利用13C同位素示踪配合磷脂脂肪酸分析技术，揭示DOM对土壤呼吸影响的微生物学机制。项目研究对深入理解森林土壤碳吸存机理具有重要科学价值，对于完善森林碳循环模型和预测未来气候变化对森林碳吸存的影响等有极其重要的作用。

DOM是生态系统主要的可移动碳库及重要的养分库，它对土壤呼吸的影响及机制仍不清楚。本项目以湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地-大武夷山常绿阔叶林野外站三明观测点的米槠天然林和杉木人工林为研究对象，通过隔离降雨和DIRT样地原位持续观测和室内模拟实验相结合，测定不同来源（鲜叶、凋落叶和死根）的DOM对土壤呼吸的影响，并利用13C同位素示踪配合磷脂脂肪酸分析技术，通过室内土壤添加富13C米槠和杉木林凋落叶浸提的DOM，寻找土壤有机碳分解过程中起主要贡献的微生物类群，在此基础上揭示DOM对土壤呼吸的影响机制。. 研究发现，隔离60%降雨处理平均土壤呼吸速率明显高于隔离30%降雨处理和对照。不同DIRT处理中保留根系+凋落物加倍（RDL）处理土壤呼吸速率最高，去除根系和凋落物（NRNL）处理土壤呼吸速率最低，这主要与不同处理土壤微生物群落组成差异有关。室内添加不同来源（米槠和杉木鲜叶及凋落叶、死根）DOM到土壤中，均引起土壤CO2排放速率增加, 但持续时间短暂。凋落叶DOM添加下产生的激发效应导致土壤有机碳库的C损失量显著大于死根DOM添加处理下产生的激发效应导致的土壤有机碳库C损失量。通过土壤C库平衡计算得出，米槠凋落叶DOM添加增加了土壤有机碳库的吸存量（18±5mg C•kg-1土壤），而杉木凋落叶DOM添加则减少了土壤有机碳库的吸存量（-41±7mg C•kg-1土壤）。添加13C标记的米槠和杉木凋落叶及死根DOM均提高了土壤G+、G-、放线菌和真菌的磷脂脂肪酸含量，这是不同来源DOM输入引起土壤CO2排放速率增加的重要机制。对表层和底层不同林分土壤添加米槠鲜叶DOM和杉木鲜叶DOM发现，底层土壤激发效应显著强于表层土壤，而且米槠次生林土壤激发效应显著强于杉木人工林土壤，这除了因为不同鲜叶DOM输入改变表层和底层土壤C/N比、DOC、MBC和矿化态氮含量外，还主要与不同土层土壤微生物群落组成（GP:GN，F:B）变化有关。. 项目的研究对深入理解森林土壤碳吸存机理具有重要科学价值，对构建全球变化条件下森林碳动态模型等亦具有十分重要的意义。