趙玉皓,張艷杰, 嚴(yán) 月,劉玉槐,徐 燕,劉苑秋,郭曉敏,婁翼來,魯順保,,*

1 江西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,南昌 330022 2 江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院, 南昌 330045 3 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所, 北京 100081

土壤有機(jī)碳是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分,全球氣候變化引起氣溫升高加速了微生物和動物對土壤有機(jī)碳的礦化作用,其產(chǎn)物通過土壤呼吸作用以CO2形式釋放反饋回大氣圈,進(jìn)一步加劇全球變暖[1],因此,土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤和大氣之間CO2交換的重要途徑,且對環(huán)境變化反應(yīng)最為敏感[2]。

土壤溫度幾乎調(diào)控著所有的生物地球化學(xué)過程,是土壤呼吸的主要控制因子[3],土壤呼吸作用的增強(qiáng)和溫度的增加存在著潛在的正反饋關(guān)系,最終可能導(dǎo)致全球變暖加劇[4,5],因此土壤呼吸是全球變暖反饋環(huán)節(jié)中主要不確定因素之一[6],這也是目前全球變化研究的熱點(diǎn)問題,各國學(xué)者對此研究異?；钴S,他們正嘗試通過量化各種生態(tài)系統(tǒng)碳通量與環(huán)境因子之間的關(guān)系模型來預(yù)測未來全球變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響[7]。影響土壤呼吸作用的因子有很多,包括土壤環(huán)境、土地利用方式以及植被類型等[4]。盡管森林生態(tài)系統(tǒng)類型的轉(zhuǎn)變可能對土壤CO2的釋放做出巨大貢獻(xiàn),然而,目前關(guān)于土壤呼吸對不同森林類型的響應(yīng)的仍存在爭議。土壤溫度是影響土壤呼吸作用的又一個重要因素,Rodeghlero和Cescatti研究表明土壤礦化和溫度之間具有顯著的相關(guān)關(guān)系,主要是溫度影響微生物的活動所致[8],Nakajima等研究表明,在-5℃到25℃之間,隨著溫度的增高,土壤呼吸速率表現(xiàn)為逐漸增強(qiáng)的趨勢[9]。但由于溫度的季節(jié)性波動使得土壤礦化具有不確定性,溫度對土壤有機(jī)碳礦化的影響尚未達(dá)成一致共識,仍有許多爭論[10]。因此,弄清溫度對特定森林土壤有機(jī)質(zhì)分解的影響,對揭示該森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)至關(guān)重要。然而,在實(shí)地測定土壤呼吸時,容易受到其他環(huán)境因素的交互影響,很難準(zhǔn)確的將溫度和其他因素對土壤碳礦化的影響區(qū)分開來；因此,室內(nèi)培養(yǎng)就被廣泛地應(yīng)用于土壤有機(jī)質(zhì)分解的機(jī)理性研究[11- 13]。目前有關(guān)土壤呼吸速率與環(huán)境因子之間的關(guān)系的報道較多[1e],但在不同溫度條件下不同森林類型林地土壤碳礦化方面的研究較少。

本文以亞熱帶地區(qū)典型的針葉馬尾松 (Pinusmassoniana)、闊葉木荷 (Schimasuperb) 和楓香 (Liquidambarformosana) 林為研究對象,分別將其土壤進(jìn)行不同溫度的室內(nèi)培養(yǎng),并定期測定其土壤碳礦化速率,分析討論以下2個問題：1)植被類型對森林土壤碳礦化及其溫度敏感性的影響；2)溫度和森林類型對土壤碳礦化的交互影響。其研究結(jié)果將對研究林型和溫度因素對土壤碳礦化的影響具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

該試驗(yàn)地位于江西省中部的泰和縣(26°44′N,115°04′E),始建于1991年,屬亞熱帶季風(fēng)濕潤性氣候,年均氣溫為18.6℃,年均降水量為1726 mm,降雨多集中在4—6月份,大約占全年降水量的49%,7—9月高溫干旱。土壤成土母質(zhì)是第四紀(jì)紅粘土,表層石礫含量較多,屬于典型的紅壤低丘崗地。20世紀(jì)80年代以前,由于長期的強(qiáng)度樵采、割茅、挖蔸和過牧等人為干擾,原生常綠闊葉林已不復(fù)存在,植被覆蓋度僅30%,且分布不均。自1991年起,選用馬尾松、木荷和楓香等樹種造林,建立了面積為133 hm2、多樣化植被恢復(fù)類型的實(shí)驗(yàn)基地,目前植被覆蓋度已達(dá)到90%以上,林相結(jié)構(gòu)完整,森林小氣候已形成,生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效應(yīng)良好[15]。

1.2 樣品采集

采樣時間為2015年1月,在研究區(qū)分別隨機(jī)選取馬尾松林、木荷林、楓香林3種植被類型,每種類型各選擇3塊大小為20 m×20 m的樣方作為重復(fù),在每個樣方中以S型選取5個點(diǎn),用7.5 cm土鉆在 0—10 cm取土壤樣品。然后將相同樣點(diǎn)的土壤混勻,將新鮮土壤樣品過2 mm篩去除土壤動物、小石頭、可見的植物殘體和根系等雜質(zhì),每份1 kg,分成2份裝入無菌自封袋,其中一份用生物冰袋冷藏,供土壤呼吸作用以及其他一些微生物的測定,另一部分帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行pH值、全氮、全碳、有效磷等指標(biāo)的測定。土壤基本理化性質(zhì)見表1。

表1 試驗(yàn)地不同植被類型土壤的基本性質(zhì)

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

方法參照Chen等[16],采用元素分析儀(Isoprime-EuroEA3000,意大利)測定土壤全碳、全氮含量,DOC和DON含量采用2.0 mol/L KCl浸提,然后用TOCN分析儀測定SOC和可溶性總氮(total soluble N,TSN),pH值用1∶2.5水溶液、pH計(jì)測定,含水量采用烘干法。土壤碳礦化測試方法：稱取新鮮土壤40.0 g,將其含水量調(diào)到田間持水量的60%,放入4個恒溫培養(yǎng)箱(溫度分別設(shè)為 5、15、25℃和35℃)里進(jìn)行35 d培養(yǎng)。土壤碳礦化測定方法采用堿液吸收法：2個 70 mL的帶蓋塑料瓶置于1 L的容器內(nèi),其中一個為CO2吸收裝置,其內(nèi)加入用于吸收CO2的0.1 mol/L NaOH,另一個裝有40.0 g鮮土,在22℃條件下進(jìn)行培養(yǎng),同時做5個對照試驗(yàn)(僅放置堿液)。培養(yǎng)第1、3、7、14、21、28天和35天后將盛有0.1 mol/L NaOH吸收瓶取出后,先加入1.0 mol/L BaCl2使得土壤排放的CO2以碳酸鹽的形式沉淀,加入酚酞指示劑后攪拌,用0.05 mol/L HCl進(jìn)行滴定剩余的NaOH。對土壤碳礦化進(jìn)行方程模擬：

Cm=Co(1-exp-kt)

式中：Cm為瞬時碳排放量,Co是土壤碳排放量極大值,k為常數(shù),t為培養(yǎng)時間[17],結(jié)合溫度敏感性Q10分析,即溫度每升高10℃土壤碳礦化速率所增加的倍數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 17.0軟件分析,對不同處理間的差異顯著性進(jìn)行One-way(單因素方差分析)進(jìn)行檢驗(yàn),用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。采用SigmaPlot 10.0軟件制圖,顯著性水平設(shè)定為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度對土壤CO2累計(jì)排放量的影響

由圖1看出,土壤CO2累計(jì)排放量隨溫度升高而增加,在3種林地中,土壤CO2累計(jì)排放量均表現(xiàn)為15、25、35℃之間差異顯著(P< 0.05)。馬尾松、木荷和楓香3種林地35℃時土壤CO2累計(jì)排放量最高,分別為246.08、193.70 mg/kg和265.07 mg/kg土壤,分別相對于25℃提高了44.68%、52.04%和39.21%；25℃時3種林地土壤CO2累計(jì)排放量分別為136.13、92.90 mg/kg土壤和161.13 mg/kg土壤,分別相對于15℃時提高了60.87%、64.30%和58.67%；15℃與5℃之間土壤CO2累計(jì)排放量差異則不顯著。

2.2 不同森林類型土壤呼吸速率特征

由圖2看出,4個溫度下,土壤的呼吸速率由高到低均表現(xiàn)為：楓香林﹥馬尾松林﹥木荷林,在25℃條件下,楓香林和馬尾松林地土壤呼吸速率顯著高于木荷林地(P<0.05),3種林地土壤均表現(xiàn)為第一天呼吸速率最高,而后均表現(xiàn)為下降趨勢,培養(yǎng)21 d后,土壤呼吸速率均逐漸趨于平緩。在5℃時土壤呼吸速率表現(xiàn)為第一天最高,而后驟降,之后一直保持平緩的狀態(tài)；在15℃時土壤呼吸速率總體變化差異不大；在25℃和35℃時土壤呼吸速率為第一天最高,而后緩慢下降,最后趨于平緩。

2.3 不同森林類型土壤碳累計(jì)排放量特征

從圖3,隨溫度的增加,不同植被類型的土壤CO2累計(jì)排放量呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。在25℃和35℃條件下,培養(yǎng)7 d內(nèi)土壤碳排放 量增加明顯,爾后呈緩慢上升趨勢,剛開始進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)時,土壤從冷庫中取出,微生物被激活,此時活性最大,隨后微生物活性逐漸減弱,因此后期呼吸速率較為平緩；在5℃與15℃時,土壤CO2累積排放量則一直表現(xiàn)為緩慢上升的趨勢。4個溫度條件下均表現(xiàn)為楓香林地土壤CO2累計(jì)排放量最大,其次是馬尾松林,木荷林地土壤CO2累計(jì)排放量最小。在5℃時,楓香林和馬尾松林與木荷林之間最大潛在碳排放差異顯著,而馬尾松林與木荷林之間差異不顯著；在15℃、25℃、35℃條件下,3種林地土壤最大潛在碳排放差異均不顯著(P> 0.05)。由圖3我們可以看出,在沒有干擾的條件下,土壤呼吸作用會在一定的時間后達(dá)到平衡,保持一個最高值。

圖2 不同森林類型土壤有機(jī)碳礦化速率Fig.2 Effects of different forest types on CO2-C evolved in different temperature

圖3 不同森林類型土壤有機(jī)碳累計(jì)碳排放(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)Fig.3 Effects of different forest types on rate of soil respiration (mean±SE)不同小寫字母a和b表示同一處理不同溫度間差異顯著(P<0.05)

2.4 生物及環(huán)境因子對土壤呼吸的影響

在不同溫度條件下,對不同環(huán)境因子和土壤累積碳排放量進(jìn)行回歸分析,得出土壤全碳和土壤含水量與土壤累積碳排放量存在一定的相關(guān)性(圖4)。在15℃和25℃條件下,土壤全碳對土壤碳排放量均呈現(xiàn)拋物線變化規(guī)律,即隨土壤全碳含量增加,土壤碳排放量呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢(15℃,R2=0.4865,P< 0.1；25℃,R2=0.5512,P< 0.05),全碳的極值點(diǎn)分別約為1.83%和1.89%。在5℃和35℃條件下,CO2累積排放量隨土壤全碳含量并無顯著性差異。對不同森林類型土壤碳含水量與碳排放量進(jìn)行回歸分析得出(圖4)在25℃時,不同林地土壤碳排放量隨土壤含水量的增加呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢,土壤含水量的極值點(diǎn)為14.93%,且差異達(dá)顯著性水平(P< 0.1),在其他溫度條件下并無顯著性差異。在相同的相對含水量的條件下,土壤碳排放量隨溫度的升高而增加,說明土壤含水量并不是影響土壤碳排放量的調(diào)控因子。

圖4 土壤全碳及含水量對不同森林類型土壤碳礦化的影響Fig.4 Effects of total carbon and moisture for different forest soil carbon minerlization

對植被類型和培養(yǎng)溫度與土壤碳礦化量進(jìn)行分析得出,植被類型和溫度對土壤碳礦化有顯著影響,且不同溫度對土壤呼吸作用更顯著(P<0.000),但兩因素間并無顯著的交互效應(yīng) (表2,P>0.05) 。對不同森林類型土壤生物及環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析,其結(jié)果顯示土壤P、MBN和N素與碳礦化之間基本上是呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5),因此土壤P、MBN和N素對土壤碳排放有一定的限制作用。

表2 不同森林類型和溫度及交互作用對土壤碳礦化的方差分析

***,P< 0.001; *,P< 0.05

圖5 環(huán)境因子和生物因子間的冗余分析排序Fig.5 Biplot of redundancy analysis (RDA) of the relationships between environmental factors and microbes metabolic profiles in different forest types soils

2.5 土壤呼吸潛在排放量及其對溫度敏感性的響應(yīng)

在沒有外界干擾的情況下長時間培養(yǎng)后土壤累積碳排放量將會達(dá)到一個峰值。對不同林型林地土壤進(jìn)行35 d的室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),運(yùn)用方程Cm=Co(1-exp-kt) 對土壤潛在碳排放進(jìn)行模擬,得出不同溫度下不同林型林土壤最大碳排放量隨溫度升高而升高(表3),相關(guān)系數(shù)R2除5℃條件下的馬尾松和木荷外,均在0.9以上,說明擬合效果很好。在5℃條件下,楓香林地土壤碳礦化量顯著高于馬尾松和木荷林(P< 0.05),在其余3種溫度條件下,楓香和馬尾松林地土壤潛在碳排放量顯著高于木荷(P< 0.05)。

土壤呼吸與溫度的關(guān)系還可以從溫度敏感性角度來研究(Q10),因?yàn)槎趸籍a(chǎn)生的溫度敏感性可作為有機(jī)質(zhì)降解溫度敏感性的主要指標(biāo)。本研究中Q10培養(yǎng)35d的結(jié)果見圖6,其范圍為1.797—1.971,變化幅度較小,不同森林林型在不同溫度條件下的Q10值并未表現(xiàn)出顯著性差異。

3 討論

3.1 土壤呼吸作用對溫度的響應(yīng)

土壤礦化是一個非常復(fù)雜的生物學(xué)過程,受土壤溫度、含水量、C、N含量等非生物因子以及植被類型綜合影響,且土壤碳礦化的大部分變化主要是由溫度和濕度引起[18-19]。由于本研究區(qū)域年均降水量為1726 mm,說明該地區(qū)并不缺水,并且本研究將土壤含水量調(diào)節(jié)到持水量的60%,這時土壤呼吸作用最為活躍。因此本研究主要關(guān)注在相對濕度一致的條件下土壤異養(yǎng)呼吸與土壤溫度的關(guān)系。結(jié)果表明在35℃以下范圍內(nèi)隨溫度升高能顯著提升林地土壤碳礦化量,在較低溫度(5℃和15℃),土壤CO2累計(jì)排放量較低,土壤微生物并沒有被激活或激活緩慢。在 較高溫度(25℃和35℃),土壤CO2累計(jì)排放量較高,其原因可能是土壤溫度升高,促使土壤中微生物、土壤中酶的活性和根的呼吸增強(qiáng)等從而促使CO2排放量增加[18]。此外,本研究采集的樣品是0—10cm,土壤的營養(yǎng)底物主要集中在表層,因此表層的氣溫對土壤呼吸的影響比較顯著,這與Nakajima[9]等人所得出的結(jié)果一致。Mi等[20]研究結(jié)果表明,溫度對土壤碳礦化的影響極顯著,這可能是不同溫度條件下微生物活性不同,導(dǎo)致了土壤呼吸作用強(qiáng)度的差異。另外,從呼吸速率的結(jié)果來看,土壤呼吸速率隨溫度的升高而增加。

表3不同溫度下各處理土壤潛在碳礦化最大排放量及參數(shù)

Table3ComparisonofcalculatedpotentiallymineralizableorganicCpoolsCo,firstorderrateconstantsKandcorrelationcoefficients(R2)ofdifferenttreatmentsatdifferenttemperaturesinsoil

溫度Temperature/℃處理Treatments潛在碳排放量Potentially carbon mineralizable(Co)系數(shù)Constants(K)相關(guān)系數(shù)Relation coefficients(R2)5馬尾松39.875±7.964b0.081±0.035a0.829±0.013a木荷39.758±0.559b0.048±0.007b0.772±0.029b楓香71.121±9.418a0.040±0.010b0.902±0.009a15馬尾松74.270±21.288a0.041±0.009b0.995±0.003a木荷35.524±5.183b0.073±0.005a0.991±0.004a楓香80.910±14.374a0.047±0.002b0.990±0.005a25馬尾松202.917±63.342a0.036±0.008b0.991±0.002a木荷113.081±18.772b0.052±0.010a0.995±0.002a楓香200.255±31.662a0.048±0.006ab0.995±0.000a35馬尾松298.407±70.212a0.050±0.005b0.993±0.000a木荷232.848±30.033b0.049±0.004c0.999±0.000a楓香283.570±12.197a0.067±0.007a0.983±0.003a

同一列不同小寫字母表示同一溫度不同處理間差異顯著(P< 0.05), 圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差

圖6 第35天的Q10值Fig.6 The Q10 value of the 35th dayns: 無顯著性差異

3.2 不同森林類型對土壤呼吸作用的影響

植被類型對土壤呼吸作用有重要的影響。同一立地條件下,森林類型對土壤呼吸的影響主要是通過枯枝落葉的數(shù)量和分解速率、根系呼吸速率立地條件等影響土壤呼吸作用[21]。本研究結(jié)果表明3種不同林地呼吸作用強(qiáng)度由高到低分別為楓香>馬尾松>木荷(P<0.05),這意味著不同植被類型對土壤碳礦化具有顯著影響。有研究表明,闊葉林地土壤呼吸速率比針葉林要高[22],Raich等對土壤呼吸速率的研究結(jié)果表明針葉林土壤呼吸速率一般比相同土壤上的闊葉林的低約10%左右[21],本研究結(jié)果表現(xiàn)為楓香林呼吸速率高于馬尾松林,這與以上研究結(jié)果一致[23],但是木荷林的土壤呼吸速率最低,低于馬尾松林的呼吸速率,從森林調(diào)查結(jié)果分析其可能原因是針葉樹種凋落物中存在大量頑抗的化合物,導(dǎo)致了其較低的分解速率并且減慢了顆粒有機(jī)物向礦質(zhì)土壤轉(zhuǎn)化的速度[24],使得土壤微生物呼吸速率較低。Burton等[25]通過對北美溫帶地區(qū)不同林型細(xì)根呼吸的研究,得出闊葉林根系呼吸明顯高于針葉林,兩種林分類型根系呼吸的差異主要來自闊葉樹種細(xì)根氮含量高于針葉樹種。另外,木荷凋落物所含單寧、蠟質(zhì)少,灰分元素較多,易于分解轉(zhuǎn)化[26],不利于林地土壤有機(jī)質(zhì)的積累,具體情況有待于進(jìn)一步研究。

目前,室內(nèi)培養(yǎng)方法廣泛應(yīng)用于土壤潛在碳排放的研究,由于土壤礦化在沒有根系或氣候因子等干擾的情況下,土壤礦化在長時間培養(yǎng)后終將達(dá)到平衡。本研究采用單庫模式一級動力學(xué)方程Cm=Co(1-exp-kt)對土壤礦化潛在碳排放進(jìn)行模擬,得出相關(guān)系數(shù)R2均在 0.9以上,說明擬合效果很好。在5℃條件下,楓香林地土壤碳礦化量顯著高于馬尾松和木荷林(P<0.05),在其余3種溫度條件下,楓香和馬尾松林地土壤潛在碳排放量顯著高于木荷(P<0.05)。

3.3 環(huán)境和生物因子對土壤呼吸作用的影響

在森林生態(tài)系統(tǒng)中,土壤碳礦化是土壤碳庫主要輸出途徑,因此,土壤礦化強(qiáng)度主要受土壤碳庫含量的的影響。從土壤全碳與土壤碳礦化的關(guān)系來看,在15℃和25℃條件下,隨土壤全碳含量增加,土壤碳排放量呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢(P<0.05),在5℃和35℃條件下,CO2累積排放量隨土壤全碳含量變化并無顯著性差異,說明土壤全碳對土壤碳礦化的影響同時也受溫度調(diào)控。土壤礦化除受土壤碳庫影響外,可能還與土壤含水量密切相關(guān),往往同時取決于溫度的配置狀況。在一定溫度條件下,土壤含水量適度提高可以增強(qiáng)微生物的活性及微生物的數(shù)量,從而加快土壤碳的礦化速度。本研究結(jié)果表明,在25℃時,不同林型土壤碳排放量隨土壤含水量先增后減的變化趨勢,土壤含水量的極值點(diǎn)為14.93%,且差異達(dá)顯著性水平(P<0.1),在相同的相對含水量的條件下,土壤碳排放量隨溫度的升高而增加,這一結(jié)論與Hartley等研究的結(jié)果一致[27],說明土壤含水量并不是影響土壤碳排放量的調(diào)控因子。植被類型和培養(yǎng)溫度對土壤碳礦化量有顯著影響,說明植被類型和溫度能夠?qū)ν寥篮粑a(chǎn)生重要影響,且不同溫度對土壤呼吸作用更顯著(P<0.000),但無交互作用其原因可能是植被類型主要是通過影響根系的密度及分布、土壤生物棲息的環(huán)境溫度和濕度等來影響土壤碳礦化強(qiáng)度。

3.4 Q10及其主要影響因素

土壤呼吸與溫度的關(guān)系可以從溫度敏感性角度來研究,在沒有外界干擾的情況下長時間培養(yǎng)后土壤累積碳排放量將會達(dá)到一個峰值,但土壤呼吸與溫度的關(guān)系研究比較復(fù)雜。本研究從溫度敏感性角度來分析土壤碳排放量受溫度的影響,得出不同林型Q10值大小依次為木荷(1.971)> 馬尾松(1.957)> 楓香(1.797),木荷林地土壤具有較高的Q10值,表明其土壤呼吸對土壤溫度的升高更為敏感,全球氣候變暖可能會強(qiáng)烈地影響其土壤呼吸[28]。不同林型會影響土壤碳礦化及其對溫度變化的敏感程度,主要是對土壤有機(jī)碳的數(shù)量與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,從而導(dǎo)致Q10值的巨大變異[29]。本研究中4種不同溫度變化下,在15—25℃間的Q10值最大,在 15—25℃這一溫度環(huán)境下,土壤微生物活性更強(qiáng)。在5—15℃條件下,土壤微生物活性沒有得到激發(fā)導(dǎo)致土壤碳排放量較少,使得土壤Q10值偏低。在25—35℃較高的溫度條件下,土壤異養(yǎng)呼吸速率受到土壤微生物的影響[30],表明土壤呼吸敏感性隨著升溫是降低的,土壤微生物活性隨著土壤溫度的升高而降低[31],也有可能是土壤溫度升高改變微生物的種群結(jié)構(gòu)[32],使得土壤Q10值降低。在不同培養(yǎng)溫度條件下不同林型土壤Q10培養(yǎng)范圍為1.797—1.971,變異比較小,說明不同森林林型在不同溫度條件下的Q10值并未表現(xiàn)出顯著性差異,這與王紅等研究的結(jié)果不一致[33],其原因可能是林地土壤養(yǎng)分對溫度的不同反應(yīng)所致,Q10值除受溫度的影響外,還可能受其他因素如土壤濕度、根生物量及其他因子的綜合結(jié)果[34],而本研究所測試時間為35d,培養(yǎng)時間較短,沒有全年數(shù)據(jù),對Q10值估算也會產(chǎn)生影響。因此為了更準(zhǔn)確地估算不同林型土壤碳礦化對溫度的響應(yīng)得出來的Q10值,在繼續(xù)的研究中應(yīng)盡可能的擴(kuò)大測定期間,以減小對Q10值估算的誤差[35]。未來氣候變化對亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響及其機(jī)理會更為復(fù)雜,這將是今后的主要研究方向之一。

4 結(jié)論

不同森林類型土壤CO2累計(jì)排放量隨溫度升高而增加,且在25℃與35℃的CO2累計(jì)排放量顯著高于5℃和15℃(P< 0.05)。4種不同溫度條件下的林地土壤呼吸速率及土壤CO2累計(jì)排放量均表現(xiàn)為：楓香林﹥馬尾松林﹥木荷林,且在25℃與35℃條件下土壤呼吸強(qiáng)度更高。在15℃、25℃、35℃條件下,3種林地土壤最大潛在碳排放差異均不顯著。

在15℃和25℃條件下,土壤碳排放量隨土壤全碳含量呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢,在25℃條件下影響顯著(P< 0.05),全碳的極值點(diǎn)分別為1.83%和1.89%。從不同植被類型和培養(yǎng)溫度來看,它們對土壤碳礦化量均有顯著影響,說明植被類型和溫度能夠?qū)ν寥篮粑a(chǎn)生重要影響,且不同溫度對土壤呼吸作用更顯著,但兩因素間無顯著交互作用。在 25℃時,不同林型土壤碳排放量隨土壤含水量先增后減的變化趨勢,說明土壤含水量并非是影響土壤碳排放量的調(diào)控因子。土壤P、MBN和N素對土壤碳排放存在限制作用。