短期增温及减少降雨对杉木人工林土壤DOM的数量及其光谱学特征的影响

本文选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行短期增温以及减少50%降雨试验,利用光谱技术研究增温及减少降雨对土壤可溶性有机质(DOM)数量和结构的影响。试验设对照(CT)、增温(W,土壤温度增高5℃)、减少降雨(P,自然降雨量减少50%)、增温与减少降雨交互作用(WP)4种处理。结果表明:1)增温增加了土壤可溶性有机碳(DOC)数量,使DOM的芳香性指数和腐殖化指数减小,结构变得简单易于分解;0~10 cm土层的土壤DOM含有较多的烷烃,酯类物质较少;10~20 cm土层的DOM则含有较多的碳水化合物。2)减少降雨使土壤水分相对减少,土壤DOC的数量降低。0~10 cm土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化程度降低,DOM含有大量的烷烃;而10~20 cm土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化指数升高,碳水化合物少。减少降雨处理使土壤可溶性有机氮(DON)数量增加。3)增温和减少降雨的交互作用增加了DOC和DON的数量,降低了DOM的芳香化程度和腐殖化程度;使0~10 cm土层的DOM含有较多的碳水化合物,而10~20 cm土层的DOM碳水化合物较少。4)对于0~10 cm土壤,增温对土壤DOM的数量及结构的作用最强;随着土壤深度增加到10~20 cm,减少降雨的作用逐渐明显,其对DOM结构的影响也达到显著水平。温度及降水对DOM的数量及化学结构的变化具有重要意义,该研究结果可以为阐释全球气候变化背景下土壤DOM的动态周转及预测未来森林土壤碳氮的变化趋势提供科学依据。