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周子寒, 方晰, 朱小叶
ZHOU ZiHan ZiHan, FANG Xi Xi, ZHU XiaoYe XiaoYe
摘要: 全球变暖深刻影响森林土壤氮(N)循环,但其对不同森林类型土壤N矿化过程(氨化、硝化)的影响方向(促进或抑制)及温度敏感性(Q10)尚不明确。本研究选取湘中东丘陵区马尾松针阔混交林(PLL)和石栎-青冈常绿阔叶林(LCC),采用室内恒温培养法(10、25、30、40 ℃),测定0—10 cm和10—20 cm土层净氨化速率(NAR)、净硝化速率(NNR)和净N矿化速率(NMR),通过指数模型拟合矿化速率与温度的关系计算Q10,并分析其与生物因子和非生物因子的关系。结果表明:(1) 温度与森林类型、土层深度交互作用显著,表现在:LCC的NAR、NNR和NMR普遍显著高于PLL,且差异随土层和温度(尤其对NNR)变化;两种森林土壤NAR、NMR均随温度升高而显著增加,NNR则在30 ℃达峰值后下降;所有速率均随土层加深而降低,且表层(0—10 cm)土壤矿化速率在高温下的优势更显著;土壤氨氧化微生物活性在30~40 ℃最强,而硝化微生物活性在10~25 ℃最强,导致NNR在高温(40 ℃)下下降。(2) PLL各土层NAR-Q10(2.00—2.01)、NMR-Q10(2.01—2.02)均显著高于LCC(1.89—1.95和1.93—1.94),表明PLL土壤N转化对升温更敏感。仅在LCC的10—20 cm土层中,NAR-Q10显著高于其表层(0—10 cm)土壤。(3) NAR主要受凋落物层碳氮比和土壤全氮调控;NNR和NMR主要由微生物生物量磷(MBP)和凋落物层全氮驱动;NAR-Q10主要受MBP和脲酶活性影响;而NMR-Q10则主要受土壤无机氮调控。综上,升温显著促进亚热带森林土壤N矿化过程(NNR在>30 ℃除外),且PLL土壤N矿化的Q10高于LCC。LCC表现出更高的N矿化速率和更低的温度敏感性,凸显了保护现有天然林对维持土壤N循环稳定及应对气候变化的重要性。本研究为理解亚热带森林土壤N循环对气候变化的响应机制及优化森林管理措施提供了科学依据。