根据IPCC报告，强降水、长期干旱等极端气侯事件发生频率将持续增加，将会引起土壤干湿交替、土壤水分经常性发生变化。这一变化将会对土壤碳输入等地下生态过程产生深刻影响。而外源碳输入的变化可能会改变土壤有机碳分解速率，即产生激发效应，正激发效应促进土壤有机碳的分解，能降低土壤碳储量，而负激发效应则有利于生态系统土壤碳固持。目前虽然关于土壤有机碳分解激发效应已有较多研究，但是土壤含水量作为土壤有机碳分解过程的重要影响因子，其对激发效应的影响，尤其是在森林生态系统中，还知之甚少。利用外源碳与土壤有机碳的δ13C差异可以有效地研究土壤有机碳分解的激发效应。
基于此，在国家自然科学基金（31570466）和中科院科技先导专项B（XDB15010301）的支持下，中国科学院沈阳应用生态研究所人工林生态组王清奎研究员等深入开展了土壤含水量变化对亚热带人工林土壤有机碳分解激发效应影响的研究。通过设置一系列不同含水量的土壤，将不同质量的13C标记凋落物加入到土壤中，然后在室内培养，测定土壤CO2释放速率及CO2的δ13C值，区分来源于土壤和凋落物的CO2，计算激发效应强度、明确激发效应的方向。添加凋落物促进了土壤有机碳的分解，即产生了正激发效应，并且该促进作用受土壤含水量和凋落物质量的影响；在田间持水量为69%的土壤中加入马尾松凋落物所产生的激发效应强度最大；添加的凋落物碳55%进入到18:1ω9c和16:0 PLFAs，但不受土壤含水量的影响；通过分析激发效应与微生物群落结构的关系，发现革蓝氏阳性与阴性细菌比与激发效应相关。该研究提升了我们对全球变化背景下陆地生态系统土壤碳循环的认知，也为全球变化背景下如何管理人工林、增加其碳汇功能提供科学支撑。研究结果以Soil moisture alters the response of soil organic carbon mineralization to litter addition为题发表在生态学著名期刊Ecosystems上 (2016, 19: 450-460, DOI: 10.1007/s10021-015-9941-2)。
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