环境因子对土壤微生物呼吸及其温度敏感性变化特征的影响

来源：环境科学杂志2019年第1期北京时间：

作者：张彦军,郭胜利

单位：西北农林科技大学水土保持研究所, 杨凌 712100,宝鸡文理学院地理与环境学院, 陕西省灾害监测与机理模拟重点实验, 宝鸡 721013,西北农林科技大学水土保持研究所, 杨凌 712100

摘要：在田间条件下研究土壤微生物呼吸及其温度敏感性（Q₁₀）的变化特征及其影响因素对准确理解地区的气候变暖潜力具有重要意义.本研究依托长武农田生态试验站的裸地处理，利用土壤碳通量系统（Li~8100）连续6 a（2008~2013年）监测裸地处理下的呼吸速率、土壤温度和水分，探究土壤微生物呼吸及其温度敏感性的变化特征及其影响因素.在日变化尺度上，土壤微生物呼吸速率的变化特征呈单峰曲线，且这种变化趋势主要与土壤温度有关（P<0.05），然而日平均土壤微生物呼吸速率和Q₁₀在不同土壤水分含量条件下不同.均呈现出：适度的土壤水分条件 > 较高的土壤水分条件 > 较低土壤水分条件的趋势［土壤微生物呼吸速率：1.20 μmol·（m2·s）-1、0.95 μmol·（m2·s）-1、0.79 μmol·（m2·s）-1；Q₁₀：2.12、1.93、1.59］.在季节尺度上，土壤微生物呼吸速率和Q₁₀均呈现出雨季大于非雨季的趋势［土壤微生物呼吸速率：1.11 μmol·（m2·s）-1、0.90 μmol·（m2·s）-1；Q₁₀：1.96、1.59］，且这种变化趋势与土壤温度和水分的变化有关（P<0.05），然而土壤温度和土壤水分的双变量模型比土壤温度或者土壤水分的单变量模型能解释更多的土壤微生物呼吸季节变异性（R2：0.45~0.82、0.32~0.67、0.35~0.86；模拟值和实测值的拟合系数：0.76、0.64、0.58）.在年际尺度上，年累积土壤微生物呼吸变化于226 g·（m2·a）-1和298 g·（m2·a）-1之间，Q₁₀变化于1.48~1.94之间，而年累积土壤微生物呼吸和Q₁₀的年际变异性主要与年平均土壤水分含量有关（P<0.05），且年平均土壤水分别可以解释39%和54%的年累积土壤微生物呼吸和Q₁₀年际变异性.在裸地处理上，土壤有机碳由试验初的6.5 g·kg-1下降到目前的5.5 g·kg-1，但是年累积土壤微生物呼吸却高达255 g·（m2·a）-1，即裸地处理的呼吸流失量比土壤有机碳的流失量高20倍以上.

关键词：土壤微生物呼吸,土壤微生物呼吸温度敏感性,土壤水分,土壤温度,黄土高原,