酸化对黑土性质及其呼吸作用影响的模拟研究

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通过硫酸溶液调节黑土的pH值,分别调到4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0。对50d内土壤中二氧化碳排放速率,二氧化碳累积排放量的动态变化进行监测。初步揭示了酸化后土壤微生物数量、酶活性、微生物量碳、可溶性有机碳、呼吸商、土壤理化性质对土壤呼吸的影响,主要结论如下:(1)酸度对土壤呼吸速率产生了重要影响,不同酸度下土壤C02的排放速率大小顺序为pH4.5<pH5<pH5.5<pH6<pH6.5<pH7。当pH在6-7之间时,土壤微生物活动旺盛,团聚作用增强,土壤通气性变好,C02的排放速率增加;当pH降为5.5-6时,土壤微生物活动转弱,但团聚作用继续增强导致通气性增加,C02的排放速率仍在增大,但增幅减小;当pH在5-5.5时,土壤微生物活动继续减弱,C02的排放速率缓慢下降;当酸度降低至5以下时,土壤中微生物活动受到严重阻碍,酶活性降低,C02的排放速率迅速降低。(2)夏季土壤的呼吸作用大于秋季,这可能与秋季CO2释放量受生物活动影响较小,pH降低,土壤通气性变好,不同pH之间CO2释放量差异减小。pH在4.5-5.0时,夏季土壤的呼吸商小于秋季,这是由于pH降低,土壤通气性变好。随着pH值的增加,夏季土壤呼吸商大于秋季,这可能是由于夏季气温高,上壤微生物活动旺盛所致。(3)土壤酸化后,夏季和秋季土壤中微生物数量、土壤酶活性及土壤C02累积释放量间的相关性略有差别,但主要是酸度影响了土壤中细菌、放线菌及霉菌的数量,从而影响了土壤碳循环中相关的土壤酶活性,进而土壤酸化后在一定程度上抑制了土壤的呼吸作用。(4)当酸度分别在4.5-5.0、5.0-5.5之间时,土壤中纤维素酶、蔗糖酶活性达到最高值,说明土壤酸化到一定范围内,土壤纤维素酶、蔗糖酶活性被激发。pH值在6.0-6.5时,土壤中过氧化氢酶活性最高,有机碳的矿化明显,土壤呼吸作用也变强。当pH值为5.0-5.5时,土壤脲酶活性最高,但土壤呼吸作用反而被抑制。土壤中淀粉酶活性在pH值为4.5-5.0时最高,随着pH值的升高而降低,C02的累积释放量增加。(5)酸化后,影响了土壤中微生物对有机碳的利用率,从而抑制了土壤的呼吸作用。与pH=7的处理相比,可溶性有机碳含量都显著小于土壤为中性时的含量。土壤不同酸化程度导致了土壤微生物量和活性的差异,进而影响了土壤呼吸作用,表现为土壤中MBC含量和DOC含量越高,土壤呼吸作用越强。(6)土壤酸化后,随着土壤有机质含量的增加,土壤呼吸作用增强。酸化程度越低,土壤中阳离子交换量减少,土壤的团聚作用增强,使得土壤通气性变好,因此土壤的呼吸作用强。
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