亚热带森林不同植物及器官来源的可溶性有机质输入对土壤激发效应的影响及其作用机理

摘要

外源有机物的输入可以通过正负激发效应影响土壤有机碳（SOC）的矿化。然而,当前的研究较少考虑不同植物及器官来源可溶性有机质（DOM）输入对土壤激发效应的影响及其作用机理。该研究以武夷山森林土壤为研究对象,以室内培养的方式向土壤中添加13C标记青冈（Cyclobalanopsisglauca）、杉木（Cunninghamialanceolata）、木莲（Manglietiafordiana）和相思（Acacia confusa）这4种植物的根和叶来源DOM,研究不同植物及器官来源DOM输入对土壤激发效应的影响及其作用机理。主要结果:不同植物及器官来源DOM添加初期加快了SOC的矿化,呈现正激发效应,随后转为负激发效应。从整个培养期（90天）的累积激发效应来看,DOM的输入均抑制了SOC的矿化,使其矿化量减少22%–49%,其中青冈根DOM输入使SOC的矿化量减少最多,而由木莲叶DOM输入减少的SOC矿化量最少。DOM输入引起的土壤激发效应强度受不同植物器官影响明显,具体表现在植物根来源DOM输入所引起的土壤激发效应强度显著高于植物叶来源DOM输入所引起的激发效应强度（相思除外）。DOM的输入总体上提高了土壤微生物生物量碳（MBC）含量、土壤β-葡萄糖苷酶活性、纤维素酶活性以及土壤有效氮含量,而对微生物群落组成无明显影响。从结构方程模型来看, DOM输入所引起的土壤激发效应主要受土壤微生物对外源碳的利用（13C-MBC）、纤维素酶活性以及土壤有效氮含量的影响,这些因子的变化可解释植物叶来源DOM和根来源DOM添加处理下土壤激发效应变化的68%和86%。该研究结果表明在土壤氮充足的条件下,DOM的输入可以通过提高微生物生物量、土壤酶活性来加快分解所添加的外源有机物,从而减少了对SOC的分解。因此,在该研究中“底物优先利用”是土壤激发效应的主要作用机理。