增温和线虫添加对西双版纳热带雨林土壤呼吸的短期效应
发布时间：2021-10-07 17:13
温度与土壤动物能够调控微生物及土壤呼吸动态,探明土壤生物和环境因子间相互作用对土壤碳排放的影响具有重要意义。以西双版纳热带雨林土壤为研究对象,通过室内微宇宙实验模拟气候变暖,研究土壤呼吸对增温和线虫添加的响应。结果表明:（1）增温显著提高土壤呼吸速率（P<0.05）,在培养第11天时,增温3℃和6℃下的土壤呼吸速率分别为对照的1.23倍和1.58倍;增温显著降低土壤微生物碳利用效率（P<0.05）,微生物生物量碳则呈现随培养温度增加先升高后下降的趋势;（2）相同温度下,线虫添加使土壤呼吸速率下降约5%,微生物生物量碳下降7.31%—23.32%（P<0.05）,而土壤呼吸的温度敏感性升高5.98%;（3）增温+线虫添加处理显著降低微生物生物量碳（P<0.05）,而对土壤呼吸速率影响不明显。短期增温提高热带雨林土壤呼吸及其温度敏感性;线虫添加抑制土壤呼吸、减少土壤微生物生物量,表明线虫可能通过对微生物的捕食减少土壤碳排放,缓解全球变暖对生态系统的影响。
【文章来源】：生态环境学报. 2020,29(09)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
线虫添加条件下温度对土壤呼吸速率的影响
本研究中，短期增温显著提高土壤呼吸速率，这与增温可短暂增加土壤呼吸量的研究结果一致（Melillo et al.,2017；康静等，2019）。温度作为土壤呼吸速率的主要调控因子，增温可能直接加速微生物分解作用，促进CO2向大气中排放（Melillo et al.,2017）。相反，短期增温降低了CUE。较高的CUE表明土壤中有充足的有效底物供微生物进行自身固碳（Manzoni et al.,2012），而CUE下降则表明微生物同化的碳此时用于呼吸的比例增加，用于自身合成生物量的比例减少，从而促进土壤碳排放。添加线虫后，土壤呼吸速率明显下降，CUE下降趋势则更强，这可能由于微生物受线虫捕食导致数量减少（图4）。土壤微生物以异养呼吸方式释放出的CO2量，通常能占土壤呼吸总量的一半以上（Bond-Lamberty et al.,2004）。线虫添加后可能大量取食微生物，导致微生物数量减少，土壤呼吸速率减慢。虽然线虫对土壤呼吸也具有一定贡献（Ingham et al.,1985），但不足以弥补因微生物减少而造成的土壤碳排放损失，说明线虫可能通过调控土壤微生物数量而促进土壤碳固定。图5 MBC和CUE对第30天土壤呼吸速率的影响
图4 增温及线虫添加对MBC和CUE的影响随着培养温度的升高，土壤微生物生物量碳呈现先上升后下降的趋势。当培养温度从21.5℃升高至24.5℃时，微生物生长繁殖受到适度促进，总数量增加，微生物生物量碳含量增加；当温度继续升高至27.5℃时，微生物数量却大幅减少。一方面，微生物对环境温度变化较为敏感，受增温刺激后生长势态和呼吸作用均会显著增强；另一方面，如果微生物处在未驯化阶段，加速变暖则可能使土壤中的有效底物耗尽，继而对微生物活动产生负反馈效应，微生物生物量则随之降低。Allison et al.(2010）发现微生物特性可间接影响土壤碳排放，通过降低增温样地中土壤微生物生物量来减弱土壤呼吸作用，有效弥补了因增温引起的土壤碳损失。线虫添加后，微生物量碳明显下降，除上述的受到线虫取食外，微生物生存可能还受到生存空间和资源的限制。线虫加入加快了有限资源的消耗，为适应环境，微生物群落组成或将变为生长和周转迅速的r-对策型微生物，而这类微生物生物量较低（周正虎等，2016）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]短花针茅荒漠草原土壤呼吸对长期增温和氮素添加的响应[J]. 康静,任海燕,王悦骅,韩梦琪,靳宇曦,闫宝龙,韩国栋. 干旱区资源与环境. 2019(05)
[2]藏北高寒草甸土壤线虫群落结构对增温的响应[J]. 王学霞,高清竹,干珠扎布,胡国铮,栗文瀚. 草业科学. 2018(06)
[3]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[J]. 张彦军,郭胜利. 环境科学. 2019(03)
[4]石油与食细菌线虫对土壤温室气体排放的影响[J]. 周际海,唐嘉婕,袁颖红,黄荣霞,程坤,吴雪艳,袁东东,樊后保. 中国环境科学. 2017(09)
[5]氮肥与有机肥配施对设施土壤呼吸的影响[J]. 王春新,于鹏,张玉玲,范庆锋,虞娜,邹洪涛,张玉龙. 土壤通报. 2017(01)
[6]微生物对分解底物碳氮磷化学计量的响应和调节机制[J]. 周正虎,王传宽. 植物生态学报. 2016(06)
[7]全球变化背景下的土壤生物学研究进展[J]. 陆雅海,傅声雷,褚海燕,杨云锋,刘占锋. 中国科学基金. 2015(01)
[8]试论土壤线虫多样性在生态系统中的作用[J]. 邵元虎,傅声雷. 生物多样性. 2007(02)
[9]气候变暖对陆地生态系统碳循环的影响[J]. 徐小锋,田汉勤,万师强. 植物生态学报. 2007(02)
[10]土壤线虫三种分离方法效率比较[J]. 毛小芳,李辉信,陈小云,胡锋. 生态学杂志. 2004(03)
本文编号：3422451
【文章来源】：生态环境学报. 2020,29(09)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
线虫添加条件下温度对土壤呼吸速率的影响
本研究中，短期增温显著提高土壤呼吸速率，这与增温可短暂增加土壤呼吸量的研究结果一致（Melillo et al.,2017；康静等，2019）。温度作为土壤呼吸速率的主要调控因子，增温可能直接加速微生物分解作用，促进CO2向大气中排放（Melillo et al.,2017）。相反，短期增温降低了CUE。较高的CUE表明土壤中有充足的有效底物供微生物进行自身固碳（Manzoni et al.,2012），而CUE下降则表明微生物同化的碳此时用于呼吸的比例增加，用于自身合成生物量的比例减少，从而促进土壤碳排放。添加线虫后，土壤呼吸速率明显下降，CUE下降趋势则更强，这可能由于微生物受线虫捕食导致数量减少（图4）。土壤微生物以异养呼吸方式释放出的CO2量，通常能占土壤呼吸总量的一半以上（Bond-Lamberty et al.,2004）。线虫添加后可能大量取食微生物，导致微生物数量减少，土壤呼吸速率减慢。虽然线虫对土壤呼吸也具有一定贡献（Ingham et al.,1985），但不足以弥补因微生物减少而造成的土壤碳排放损失，说明线虫可能通过调控土壤微生物数量而促进土壤碳固定。图5 MBC和CUE对第30天土壤呼吸速率的影响
图4 增温及线虫添加对MBC和CUE的影响随着培养温度的升高，土壤微生物生物量碳呈现先上升后下降的趋势。当培养温度从21.5℃升高至24.5℃时，微生物生长繁殖受到适度促进，总数量增加，微生物生物量碳含量增加；当温度继续升高至27.5℃时，微生物数量却大幅减少。一方面，微生物对环境温度变化较为敏感，受增温刺激后生长势态和呼吸作用均会显著增强；另一方面，如果微生物处在未驯化阶段，加速变暖则可能使土壤中的有效底物耗尽，继而对微生物活动产生负反馈效应，微生物生物量则随之降低。Allison et al.(2010）发现微生物特性可间接影响土壤碳排放，通过降低增温样地中土壤微生物生物量来减弱土壤呼吸作用，有效弥补了因增温引起的土壤碳损失。线虫添加后，微生物量碳明显下降，除上述的受到线虫取食外，微生物生存可能还受到生存空间和资源的限制。线虫加入加快了有限资源的消耗，为适应环境，微生物群落组成或将变为生长和周转迅速的r-对策型微生物，而这类微生物生物量较低（周正虎等，2016）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]短花针茅荒漠草原土壤呼吸对长期增温和氮素添加的响应[J]. 康静,任海燕,王悦骅,韩梦琪,靳宇曦,闫宝龙,韩国栋. 干旱区资源与环境. 2019(05)
[2]藏北高寒草甸土壤线虫群落结构对增温的响应[J]. 王学霞,高清竹,干珠扎布,胡国铮,栗文瀚. 草业科学. 2018(06)
[3]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[J]. 张彦军,郭胜利. 环境科学. 2019(03)
[4]石油与食细菌线虫对土壤温室气体排放的影响[J]. 周际海,唐嘉婕,袁颖红,黄荣霞,程坤,吴雪艳,袁东东,樊后保. 中国环境科学. 2017(09)
[5]氮肥与有机肥配施对设施土壤呼吸的影响[J]. 王春新,于鹏,张玉玲,范庆锋,虞娜,邹洪涛,张玉龙. 土壤通报. 2017(01)
[6]微生物对分解底物碳氮磷化学计量的响应和调节机制[J]. 周正虎,王传宽. 植物生态学报. 2016(06)
[7]全球变化背景下的土壤生物学研究进展[J]. 陆雅海,傅声雷,褚海燕,杨云锋,刘占锋. 中国科学基金. 2015(01)
[8]试论土壤线虫多样性在生态系统中的作用[J]. 邵元虎,傅声雷. 生物多样性. 2007(02)
[9]气候变暖对陆地生态系统碳循环的影响[J]. 徐小锋,田汉勤,万师强. 植物生态学报. 2007(02)
[10]土壤线虫三种分离方法效率比较[J]. 毛小芳,李辉信,陈小云,胡锋. 生态学杂志. 2004(03)
本文编号：3422451
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