關(guān)于控制土壤有機(jī)質(zhì)礦化速率的“調(diào)節(jié)閥”假說(shuō)的證明.pdf

1、土壤有機(jī)碳庫(kù)的含碳量大約是1500 Pg，約是大氣中的兩倍，因此土壤碳庫(kù)在全球碳平衡中具有重要作用，尤其是土壤有機(jī)碳庫(kù)。有機(jī)質(zhì)礦化是土壤的一個(gè)基本過(guò)程，是地球化學(xué)循環(huán)中的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，了解這一關(guān)鍵的過(guò)程對(duì)于我們管理和利用土壤這個(gè)巨大的碳庫(kù)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(xué)界普遍認(rèn)同的土壤有機(jī)質(zhì)礦化速率受土壤微生物活性控制這一觀點(diǎn)，對(duì)此，有學(xué)者提出一種“

2、調(diào)節(jié)閥”假說(shuō)，認(rèn)為土壤有機(jī)碳礦化是一個(gè)兩階段過(guò)程:包括非生物可利用有機(jī)碳向生物可利用有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化過(guò)程(K1)及生物可利用碳的微生物直接礦化過(guò)程(K2)。本論文從土壤有機(jī)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(jié)構(gòu)等）對(duì)有機(jī)質(zhì)礦化速率的影響等方面深入研究，為證明或否證土壤有機(jī)碳礦化過(guò)程“調(diào)節(jié)閥”假說(shuō)提供科學(xué)證據(jù)。獲得的主要結(jié)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(guān)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(méi)有顯著的相關(guān)性，與自然環(huán)境中的水稻土之間也無(wú)規(guī)律性，且微生物量ATP濃度遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)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(guò)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(shí)提取溶解性有機(jī)質(zhì)，經(jīng)過(guò)60天的持續(xù)淋溶提取，6種不同性質(zhì)的土壤均能持續(xù)穩(wěn)定地釋放溶解性有機(jī)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(guò)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(wú)法進(jìn)行量化排除激發(fā)效應(yīng)的干擾，但從結(jié)果來(lái)看說(shuō)明有一部分CO2來(lái)源于

5、滲濾液中有機(jī)碳的礦化。在熏蒸土壤中接種等量新鮮土，同時(shí)對(duì)原土進(jìn)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(méi)有差異。分別測(cè)定連續(xù)三輪熏蒸培養(yǎng)過(guò)程的微生物量變化，結(jié)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(jié)合接種和多次熏蒸處理，微生物量的大小不是有機(jī)碳的決定因素。
　　(3)干濕交替、凍融和過(guò)篩等處理分別從水分、溫度和顆粒結(jié)構(gòu)等方面對(duì)土壤造成不同程度的擾動(dòng)，間接地對(duì)微生物量

6、有不同程度的影響，風(fēng)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(guò)80％的微生物，冰凍對(duì)微生物量的影響相對(duì)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(guò)篩處理對(duì)微生物量則基本沒(méi)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(guò)高通量測(cè)序結(jié)果可知即使在30天培養(yǎng)之后不同處理之間的群落結(jié)構(gòu)尤其是干濕交替和熏蒸處理存在顯著差異。
　　以上試驗(yàn)結(jié)果表明土壤有