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近年来,由于人类活动产生的温室气体(CO2,CH4,N2O)不断增多,温室效应愈发严重,而土壤碳汇作为缓解气候变化的有效途径,受到越来越多的关注。土壤团聚体作为常见的土壤结构中的一种,在保护土壤有机质、促进土壤碳汇过程中起到重要作用。因此,探究土壤团聚体形成和稳定机理可以对人类利用土地方式进行指导,对土壤碳汇具有重要意义。微生物粘结剂作为影响团聚体形成和稳定的因素之一,易受到外界环境如外加营养源的影响。本文设计了两组实验:植物凋落物(玉米叶粉末)和可溶性葡萄糖、硝酸铵作为外加营养源,研究微生物粘结剂,包括胞外多糖和真菌菌丝在土壤团聚体化过程中的作用,亦设有真菌抑制剂、细菌抑制剂处理,对比认识了真菌、细菌在土壤团聚体化过程中的作用。主要研究结果及结论如下:
一、植物凋落物对土壤呼吸有一定的刺激作用,并显著加快土壤团聚体化过程。抑制真菌的生长会使得团聚体的稳定性及水稳性大团聚体的形成量降低,且显著抑制土壤呼吸,说明真菌在团聚体化及土壤呼吸过程中的重要作用。加入细菌抑制剂会使得水稳性大团聚体的形成量减少,说明细菌在该过程中也有一定的作用,通过定量分析,本实验中真菌团聚体化过程中的作用比细菌大。大团聚体形成量的峰值较菌丝和多糖的峰值出现滞后,说明微生物产生粘结剂和粘结剂作用于土壤形成大团聚体这两个过程有一个时间差。
二、外加碳源带来的土壤呼吸激发效应显著高于外加氮源。外加氮源会使团聚体在短期内出现剧烈扰动,此外,外加氮源还有利于微生物对土壤有机质的挖掘利用。在不同粒径的团聚体中,微生物生物量及其粘结剂变化不同,而在相同粒径团聚体中,其变化趋势一致。大团聚体中真菌生物量在出现两次峰值,而团聚体也随之出现两次峰值,说明团聚体与真菌生物量变化有相似的规律。与此同时,也验证了团聚体的分层结构理论。
综上所述,外加营养源对土壤团聚体化过程有较显著的影响,且不同微生物在不同粒径团聚体形成过程中的作用不同,本研究结果为土壤碳汇微生物过程的影响因素及其机理研究奠定基础,可为今后进行土壤团聚体化过程模型拟合提供数据支持,为制定土壤温室气体减排的战略提供依据。