關于控制土壤有機質礦化速率的“調節(jié)閥”假說的證明.pdf

1、土壤有機碳庫的含碳量大約是1500 Pg，約是大氣中的兩倍，因此土壤碳庫在全球碳平衡中具有重要作用，尤其是土壤有機碳庫。有機質礦化是土壤的一個基本過程，是地球化學循環(huán)中的一個關鍵過程，了解這一關鍵的過程對于我們管理和利用土壤這個巨大的碳庫有重要的意義。
　　1976年，“土壤經(jīng)氯仿熏蒸殺死大量微生物后仍以相同速率持續(xù)礦化”這一矛盾現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，挑戰(zhàn)了學界普遍認同的土壤有機質礦化速率受土壤微生物活性控制這一觀點，對此，有學者提出一種“

2、調節(jié)閥”假說，認為土壤有機碳礦化是一個兩階段過程:包括非生物可利用有機碳向生物可利用有機碳的轉化過程(K1)及生物可利用碳的微生物直接礦化過程(K2)。本論文從土壤有機碳的非生物釋放規(guī)律、熏蒸土壤微生物量變化和環(huán)境因子（水分、溫度和顆粒結構等）對有機質礦化速率的影響等方面深入研究，為證明或否證土壤有機碳礦化過程“調節(jié)閥”假說提供科學證據(jù)。獲得的主要結果如下：
　　(1)土壤微生物量與ATP作為土壤微生物量的有氧培養(yǎng)條件下，兩者之間

3、具有顯著的線性相關性，且不同類型土壤的微生物量ATP濃度比較接近，均值為7.90±2.24μmol ATP·g-1 SMBC，而厭氧培養(yǎng)環(huán)境下，微生物量碳與ATP之間沒有顯著的相關性，與自然環(huán)境中的水稻土之間也無規(guī)律性，且微生物量ATP濃度遠低于有氧培養(yǎng)的土壤，均值為2.83±0.82μmol ATP·g-1 biomass C，可能反映了厭氧條件下不同土壤類型之間微生物群落結構的變化、氧化還原電位的差異，以及土壤孔隙中空氣體積的不同。

4、
　　(2)通過4次熏蒸培養(yǎng)殺死土壤中大部分微生物，緩慢打入飽和氯仿水抑制土壤中幸存微生物的活性同時提取溶解性有機質，經(jīng)過60天的持續(xù)淋溶提取，6種不同性質的土壤均能持續(xù)穩(wěn)定地釋放溶解性有機碳;將4種土壤的滲濾液凍干后以大約0.04％（W/W）的添加量加回土壤，培養(yǎng)過程中CO2激發(fā)量分別占總CO2釋放量的53.02％、49.41％、39.97％和44.04％，雖然無法進行量化排除激發(fā)效應的干擾，但從結果來看說明有一部分CO2來源于

5、滲濾液中有機碳的礦化。在熏蒸土壤中接種等量新鮮土，同時對原土進行多次熏蒸培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)不同微生物量梯度土壤的礦化速率均與原土沒有差異。分別測定連續(xù)三輪熏蒸培養(yǎng)過程的微生物量變化，結果顯示只有第一次熏蒸能夠殺死85％以上的微生物，后續(xù)的熏蒸只能殺死30％以下的微生物。結合接種和多次熏蒸處理，微生物量的大小不是有機碳的決定因素。
　　(3)干濕交替、凍融和過篩等處理分別從水分、溫度和顆粒結構等方面對土壤造成不同程度的擾動，間接地對微生物量

6、有不同程度的影響，風干處理使微生物量平均降低了55.8±1.4％，熏蒸處理殺死了超過80％的微生物，冰凍對微生物量的影響相對較小，-80℃和-20℃冰凍處理使微生物量平均下降了-25.2±2.2％和15.6±1.8％，過篩處理對微生物量則基本沒有影響，而土壤CO2釋放速率仍然能夠保持原有的水平不受影響，通過高通量測序結果可知即使在30天培養(yǎng)之后不同處理之間的群落結構尤其是干濕交替和熏蒸處理存在顯著差異。
　　以上試驗結果表明土壤有