气候变化是国际社会普遍关注的全球性问题。气候变暖及降水格局改变是气候变化的两大重要特征,对陆地生态系统的碳循环过程产生重大影响。我国中亚热带常绿阔叶林是全球极为重要的森林碳汇区,研究气候变化对亚热带森林生态系统碳循环的影响具有重要意义。本研究样地依托于福建三明森林生态系统与全球变化研究站,以杉木(Cunninghamia lanceolata)幼林为研究对象,设置对照、增温(5℃)、隔离降雨(隔离50%降雨量)和增温与隔离降雨交互作用四种处理,探讨增温与隔离降雨对其土壤呼吸的影响。主要研究了不同处理对土壤呼吸及其组分(自养呼吸和异养呼吸)的影响、土壤酶活性和微生物群落结构的变化以及室内培养试验用以进一步解释土壤碳排放的机制。旨在为更好应对全球气候变化,探讨增温和隔离降雨对亚热带森林生态系统的影响。本文主要结论如下:(1)本研究探讨亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)幼林土壤呼吸及其组分对土壤增温与隔离降雨处理的响应。影响本研究区土壤呼吸的主要环境因子除土壤温度和水分之外,不同季节的养分组成也是影响土壤呼吸的主要因素。结果表明,与CT作比较,W和WP处理分别显著提高土壤呼吸年均累积通量16%,9.1%,P处理显著降低了 10.3%的土壤呼吸年均累积通量,增温引起的土壤呼吸增加与土壤有机碳的分解加快,微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)的下降有关,隔离降雨处理会降低土壤可溶性有机碳(DOC),MBC和MBN,进而抑制土壤呼吸。W和WP处理分别显著提高19.2%和19%的总异养呼吸通量,P处理则对异养呼吸通量无显著影响。与异养呼吸相异,W处理提高了 10.2%总自养呼吸通量,而P和WP处理分别降低了 26.5%和8.1%的总自养呼吸通量,说明该区域植物根系相关的生理活性对降水格局改变更为敏感。(2)通过研究土壤酶活性和微生物群落结构对土壤增温和隔离降雨的响应发现,在本研究区温度和水分是影响酶活性变化的主要因素,在冬季,增温会显著提高BG和CBH酶活性,增温和隔离降雨同时发生,则会产生水分胁迫,BG和CBH酶活性显著低于增温处理。在春季,酶活性的变化则以水分效应为主。本研究地区温度和水分的变化会改变微生物群落结构,并且增温会显著降低了总PLFA生物量,细菌生物量和真菌生物量,增温对真菌的抑制作用要强于细菌,革兰氏阳性细菌(GP)将会成为细菌的主要群落。增温和隔离降雨同时作用时候,将会进一步提高对细菌的抑制作用。说明本研究地土壤呼吸速率的上升与碳排放增加量随时间而降低,主要是由于碳循环相关酶活性的提高和土壤微生物群落生物量的降低引起的,并且在未来该地区气候变暖和降雨减少情景下,该区微生物群落和植物是否对环境变化产生适应性是本研究区土壤碳排放变化的主要影响因素,仍需进一步研究。(3)通过室内培养实验结果发现,增温和添加水分显著促进土壤有机碳矿化,且温度对土壤有机碳矿化的影响程度大于水分的,对照样地土壤有机碳矿化量大于增温样地土壤矿化量,增温样地土壤Q10值与土壤含水量呈正相关。增温提高BG,CBH和NAG酶活性提高,能量和养分的提高,使细菌生物量和丰度的增加促进土壤异养呼吸,但酶活性和微生物群落分别超过40℃和30℃温度时候易发生钝化。