2024年07月21日 Sunday
荒漠土壤呼吸对降水、温度和氮沉降多因素交互响应的特征
2019-12-09

荒漠土壤每年的呼吸速率是1090.11 ± 450.78 kg C ha-1,非生长季呼吸量占全年的20.65% (图1)。增加氮沉降显著促进土壤呼吸,但是土壤呼吸速率在高氮沉降量下(1299.41 ± 537 kg C ha-1) 的响应低于低氮沉降量 (1338.26 ± 599.12 kg C ha-1);增加30%降水显著增加了土壤呼吸速率33.03% (1450.78 ± 543.70 kg C ha-1);然而,增温 (OTCs) 减少土壤呼吸10% (981.19 ± 371.34 kg C ha-1),这可能主要归因于土壤表层0-5 cm 土壤湿度的。此外,增加降水和氮沉降的交互效应显著低于任何单因素效应,并且发现降水和高量氮沉降交互效应减少土壤呼吸速率为4.25%。土壤可溶性有机碳含量(DOC)和pH与土壤呼吸显著正相关 (图2),但是与土壤微生物量碳、微生物量氮并没有显著的相关性,这可能主要归因于土壤湿度的限制。土壤铵态氮含量对土壤呼吸具有重要的调控作用(图3),而结构方程模型结果表明土壤温度是影响土壤呼吸最重要的控制因素。此外,土壤呼吸的年际变化主要取决于春季短命植物的变化,并且土壤呼吸对增加降水、温度和沉降的响应十分敏感,但在增加降水、增温和大气氮沉降升高交互的作用下土壤呼吸明显低于任何单因素水平,甚至表现为负效应,这将对气候变化的反馈是一种正反馈,该研究成果于2018年发表在国际SCI杂志Biogeoscience上。

图1. 自2014年9月至2016年10月自然降水和温度的变化特征(a),以及荒漠土壤呼吸速率对增加降水(b)、氮沉降 (c), 降水和氮沉降交互(d)和增温、以及增温和降水、氮沉降交互的响应特征 (e)。

图2. 土壤呼吸与土壤微生物量碳 (a)、微生物量氮(b)、土壤可溶性有机碳(e)、土壤硝态氮含量(c)、土壤铵态氮(d)、pH (f)、土壤湿度(g)和土壤温度(h)。

图3. 结构方程模型分析荒漠土壤关键因素对土壤呼吸的影响