【论文】稳定土壤有机质激发效应的温度敏感性

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本文字数：1071字

阅读时间：4分钟

研究背景

在全球尺度上，气候变暖通过提高初级生产力促进植物碳（植物凋落物、根系、根系分泌物）进入土壤，一方面可以增加或者维持现有的土壤有机碳（SOC）水平；同时，新鲜有机质的输入也可以加速土壤中原有机质的分解，这一现象称为激发效应（Priming Effect，PE）。近年来研究表明，激发效应本身也受到升温的影响。但目前对于激发效应的温度敏感性还存在很多争议，这主要是由于土壤有机质稳定性的变化。

材料与方法

剔除地上植被、保持无碳输入的裸地土壤为我们研究相对稳定的土壤碳库提供了便利条件。本研究以不同周转速率土壤碳库为研究对象，在10℃和20℃条件下对裸地土壤（连续23年保持无碳输入）和撂荒地土壤（土壤连续23年保持植物碳输入）进行培养实验，比较不同温度下两种土壤在玉米叶输入下的激发效应。本研究采用动态碱液吸收法对土壤呼吸释放的CO₂进行捕获，利用¹³C同位素示踪法对土壤和玉米叶来源CO₂进行区分，利用裸地、撂荒地试验处理区分不同活性土壤有机碳，探讨不同活性土壤有机碳分解的激发效应对增温的响应。

结果&讨论

研究结果表明，在所有土壤处理中，玉米叶添加均能促进土壤有机质的分解，即产生正的激发效应。裸地和撂荒地土壤中激发效应对温度的响应存在较大差异：温度升高显著提高了裸地土壤的激发效应，而对撂荒地土壤的激发效应没有影响。玉米叶添加对土壤微生物生长的促进作用在裸地土壤中高于撂荒地。此外，对于添加玉米叶的土壤，在整个培养过程中，升温显著提高了裸地土壤微生物氮挖掘；而在撂荒地土壤中，升温对土壤微生物“氮挖掘”的影响在培养后期消失。裸地和撂荒地土壤中微生物生长和微生物氮挖掘对新鲜有机质添加和升温的响应可以解释两种土壤处理中激发效应温度敏感性的差异。

图1 激发效应（μg C  g^-1 soil）（a），MBC-specific激发效应（μg C g^-1 MBC）（b）以及累计净氮矿化与累计激发效应之间的线性回归（c）。

图2 10℃和20℃条件下，对照和玉米叶处理下净氮矿化速率（NNM）和微生物生物量碳的动态变化。

小结

综上所述，本研究得出的结论是，与活性土壤有机质相比，相对稳定土壤有机质的激发效应对升温更敏感；这意味着在全球升温的背景下，土壤碳损失可能比碳模型估测的更加严重。并且，微生物生长和“氮挖掘”对新鲜有机质输入和升温的响应不同，可能是导致不同活性土壤有机质激发效应温度敏感性不同的重要原因。

本研究于2022年1月8日以“Long-term bare fallow soil reveals the temperature sensitivity of priming effect of the relatively stabilized soil organic matter”为题发表在Plant and Soil 杂志上。台州学院讲师张秀玮为论文第一作者，台州学院张秀玮讲师和北京大学朱彪研究员为论文共同通讯作者，台州学院于飞海教授，中国科学院沈阳应用生态研究所王鹏研究员和美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校程维信教授为论文共同作者。

编辑 丨 王旭东

审核 丨 朱彪

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