增温、施氮对中亚热带杉木林土壤可溶性有机质的影响

摘要

受人类活动的影响,1880—2012年,全球地表平均温度约提高0.85°C;同时,1980—2010年间我国大气氮沉降以0.41 kg·hm-2的速率逐年增加.全球变暖和大气氮沉降将通过影响环境因子变化进而影响土壤可溶性有机质(DOM,Dissolved organic matter).为探究增温和施氮对DOM数量及其结构的影响,选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行增温以及施氮试验,试验设对照(CT,0 kg·hm-2·a-1)、增温(W,+5℃,0 kg·hm-2·a-1)、高氮(HN,80 kg·hm-2·a-1)、低氮(LN,40 kg·hm-2·a-1)、增温×高氮(WHN,+5℃,80 kg·hm-2·a-1)、增温×低氮(WLN,+5℃,40 kg·hm-2·a-1)6种处理.结果表明,与CT相比,W处理的土壤可溶性有机碳(DOC,Dissolved organic carbon)和可溶性有机氮(DON,Dissolved organic nitrogen)增加,但其芳香性指数和腐殖化程度低,这很可能是由于增温促进了土壤有机质(SOM,Soil organic matter)向DOM的转化.季节通过影响土壤环境,对施氮后的土壤DOM结构有不同影响:干季(2015年1月)时,施氮使DOM含量增加,其芳香性指数显著升高;雨季(2015年4月)时,施氮处理的土壤DOM含量升高,但其芳香性指数和腐殖化程度呈下降趋势.在增温和施氮的交互作用下DOM含量达到最高,其结构相对简单.除了温度和氮含量的直接影响外,RDA(冗余分析)表明,土壤含水量和pH也是决定土壤DOM变化的重要因子.增温和施氮均可以降低土壤pH,使得SOM更容易向DOM转化.增温会加速植物残体和SOM向DOM的溶解过程;施氮会通过促进植物生长,增加土壤DOM的含量.