滇中不同植被类型土壤甲烷氧化及其碳同位素分馏特征

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生态环境学报 2018, 27(5): 873-878                                                      www.jeesci Ecology and Environmental Sciences                                                      E-mail: editor@jeesci
基金项目:国家自然科学基金项目(41601262);土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放基金项目(Y20160037);湖南省自然科学基金项目(2016JJ4025)
石油信息作者简介:张晓艳(1986年生),讲师,博士,主要从事全球变化与生态系统响应研究。E-mail: hnfnuxyzhang@sina
*通信作者。E-mail: daodang2008@sina
收稿日期:2017-12-07
滇中不同植被类型土壤甲烷氧化及其碳同位素分馏特征
张晓艳1浓缩铀
,徐华2
,马静2
刘梅先
3, 4*
1. 湖南第一师范学院,湖南 长沙410205;
2. 土壤与农业可持续发展国家重点实验室//中国科学院南京土壤研究所,江苏 南京 210008;
3. 中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室,湖南 长沙410125;
腐蚀与防护4. 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站,广西 环江 547100
摘要:土壤甲烷氧化是大气温室气体的重要调节,受到多种因素的影响。其中,植被可以通过多种途径影响土壤性质,进而影响土壤甲烷氧化能力。陆地生态系统正是由不同植被复合而成,因此,研究不同植被类型土壤CH 4氧化能力及碳同位素分馏特征,对理解土壤甲烷氧化机理、准确核算碳排放具有重要意义。以滇中高原6种典型植被类型(原始林、针叶林,针阔混交林、常绿阔叶林、草地及稻田)土壤为对象,基于好氧培养试验研究了CH 4氧化速率(Ψox )及碳同位素分馏特征,分析了Ψox 以及碳同位素分馏系数αox 与土壤性质之间的关系。结果表明,不同土壤Ψox 差异明显,平均Ψox 表现为稻田(10.75)>针叶林(4.39 μg·g -1·d -1)>原始林(3.83 μg·g -1·d -1)>阔叶林(3.21 μg·g -1·d -1)>混交林(1.78 μg·g -1·d -1)>草地(0.95 μg·g -1·d -1)。同时,平均Ψox 与NO 3--N (硝
态氮,r =0.93,P =0.006)、DOC (可溶性有机碳,r =0.96,P =0.002)、TN (全氮,r =0.74,P =0.093)、TC (全碳,r =0.46,P =0.356)、NH 4+-N (铵态氮,r =0.47,P =0.344)呈正相关,而与pH (r =-0.51,P =0.298)呈负相关,说明有机质和氮素对土壤甲烷氧化有促进作用,而pH 则有抑制作用。同时,稻田、原始林、针叶林、混交林、阔叶林和草地土壤平均碳同位素分馏系数αox 分别为1.022、1.017、1.013、1.012、1.015和1.012。与很多研究不同的是,αox 与Ψox 呈高度正相关(r =0.92,P =0.010),这可能与不同土壤中甲烷氧化菌的亲和力和活力有关。而在Ψox 的影响下,αox 与土壤性质的相关性基本与Ψox 相似。
关键词:全球变化,温室气体,甲烷氧化,同位素分馏 DOI: 10.16258/jki.1674-5906.2018.05.011
中图分类号:S153; X144        文献标志码:A        文章编号:1674-5906(2018)05-0873-06
引用格式:张晓艳, 徐华, 马静, 刘梅先. 2018. 滇中不同植被类型土壤甲烷氧化及其碳同位素分馏特征[J]. 生态环境学报, 27(5): 873-878.
ZHANG Xiaoyan, XU Hua, MA Jing, LIU Meixian. 2018. CH 4 oxidation and carbon isotope fractionation in soils under different vegetation types in Central Yunnan [J]. Ecology and Environmental Sciences, 27(5): 873-878.
全球变暖是备受关注的环境问题。特别是近些年来,全球范围内极端气候事件的频发,进一步促使人们关注和研究以全球变暖为主导的气候变化(Asadieh et al.,2015;Shi et al.,2015)。全球变暖的主要诱因之一是大气温室气体浓度升高,特别是进入工业化时代(约1750年)以来,由于科学技术的跨步式发展,人类对自然的干扰能力逐渐增强,如化石燃料的大规模开采使用、森林植被破坏、高强度的化肥施用以及如氟利昂等合成物的大规模使用等,导致二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体的不平衡排放,是造成全球变暖的重要原因。CH 4是仅次于CO 2的重要温室气体,对全球温室效应的贡献约达18%(IPCC ,2007)。
土壤甲烷氧化在调节大气CH 4浓度、
区域生态系统碳氮过程中具有重要地位(IPCC ,2001)。即
使在长期渍水的稻田土壤,其产生的CH 4也有大部
分被土壤CH 4氧化菌所氧化(张晓艳等,2016)
。但由于土壤CH 4氧化微生物较敏感,
土壤甲烷氧化能力受到如土壤透气性、有机质含量、氮素、降水、温度、pH 以及管理方式等诸多因素的影响(邓湘雯等,2012;张丹丹等,2017)。其中,植被类型可以通过多种途径影响土壤性质,
产业结构调整指导目录(2011年本)不同植被类型土壤在有机质含量、养分和活性成分等方面都存在一定差异。这些差异都密切关系到土壤甲烷氧化菌种结构和活力(Conrad ,2007;李超男等,2017)。重要的是,陆地生态系统正是由不同植被复合而成。因此,明确不同植被类型土壤甲烷氧化能力,对准确估算温室气体排放具有重要意义。针对此,国内外已开展了大量研究,并进一步探讨了诸如pH 、氮浓度和形态、温度等众多因素对其所产生的
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影响(Ishizuka et al.,2000;Strieg et al.,1992;刘惠等,2008;刘实等,2010)。
然而,目前对土壤CH4氧化及其影响因素的认识还不充分,有些现象和结论存在一定争议,例如关于铵态氮和硝态氮对土壤甲烷氧化所产生的作用是刺激或是抑制仍有争论(Adamsen et al.,1993;程淑兰等,2012,王智平等,2003)。同时,这些研究大多基于通量观测进行的,关于土壤甲烷氧化同位素分馏的报道尚不多见(Tyler et al.,1994;Zhang et al.,2015;张晓艳等,2016)。但是,了解土壤甲烷氧化碳同位素分馏特征,对认识土壤甲烷氧化机理具有重要意义。因此,本文以滇中飒马场小流域以及附近化佛山自然保护区为研究对象,选取了6种典型植被类型土壤,基于室内好氧培养试验研究了不同土壤甲烷氧化速率、碳同位素分馏特性及其与土壤性质的关系,以期为调控土壤甲烷氧化、温室气体减排提供理论支持。
1 材料与方法
1.1 供试土壤
样地位于滇中高原楚雄州牟定县凤屯乡飒马场小流域(101°28′E,25°24′N)及附近化佛山自然保护区。当地属北亚热带湿润季风气候,年平均气温15.7 ℃,年降雨量800~1300 mm,干湿季分明,降雨主要集中在5—10月(约80%)。当地土壤主要为由紫红页岩发育而成的紫沙土。飒马场小流域的原生植被于上世纪50年代遭到毁坏,之后在“飞播造林”和“退耕还林”等措施下陆续形成了如今的多种次生性或人工性植被。基于勘察,于飒马场小流域选取了针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林、草地及稻田5种植被类型,并于化佛山自然保护区内选取1种典型植被(常绿阔叶林,文中记为原始林)进行研究。不同植被类型(稻田除外)主要物种如表1所示(张国盛等,2011;张颖等,2012)。所有土壤样品均采集于2012年6月。每块样地采集3个表层(0~20 cm)重复样品,并立即带回实验室处理,备用。
1.2 好氧培养试验方法
取50 g土样于三角瓶中,分别加入去离子水调
节土壤含水量至85% WHC(土壤持水量),密封瓶口。加入高纯CH4至浓度为10000 μL·L-1,并放
入培养箱黑暗条件下预培养1周。预培养结束后打开瓶塞,与外界通气一晚后再次密封,注入高纯CH4至浓度为10000 μL·L-1,放入恒温培养箱暗培养30 min后测定瓶内CH4浓度和δ13CH4,分别记为初始CH4浓度和初始δ13C浓度。之后每隔一定时间取样测定CH4浓度和δ13CH4,取样间隔时间取决于CH4浓度下降情况。其中CH4浓度分析一般为1天1~2次,而δ13CH4则在试验开始和CH4浓度降至约为初始浓度的3/4、1/2和1/4时取样测定。
1.3 土壤理化性质分析
本文所测定的土壤理化性质指标包括NH4+-N (铵态氮)、NO3--N(硝态氮)、可溶性有机碳(DOC)、pH、有机碳、全氮、活性铁、活性铝、活性锰和土壤持水量(WHC)。其中,土壤NH4+-N和NO3--N 首先用2 mol·L-1 KCl溶液(土水比为1꞉5)在250 r·min-1下振荡提取1 h,过滤后用连续流动分析仪(Skalar,Holland)测定;土壤可溶性有机碳(DOC)首先配置土水比(V/m)为1꞉5的悬浊液(10 g干土样),常温振荡浸提30 min并高速离心20 min(8000 r·min-1),过滤后(0.45 μm)用总有机碳分析仪(Multi N/C 3000)测定;土壤pH则先用去离子水配置水土为2.5꞉1(V/m)土壤悬浊液,用pH计(pHs-3C)测定;土壤有机碳和全氮采用N/CN元素分析仪(Vario Max CN)测定;土壤活性铁、活性铝、活性锰先用草酸-草酸铵缓冲溶液(pH=3.2)提取,提取液用电感耦合等离子体发射光谱仪(Optima 8000)测定;把通过20目筛的土样置于用棉球塞住的漏斗中,加去离子水浸泡2 h,加盖,除去棉塞放置过夜后测定土壤持水量(WHC)。
1.4 数据分析
CH4氧化速率(Ψox)由以下公式计算:
Ψox=d c/d t×V H/m s×M m/M V×273/T(1)
式中,Ψox为CH4氧化速率,μg·g-1·d-1;d c/d t 为培养瓶内气相CH4浓度单位时间的变化,μL·L-1·d-1;V H为培养瓶内上部空间的体积,L;m s 为干土质量,g;M m为CH4的摩尔质量,g;M V为
表1 不同植被类型主要植物物种
Table 1 The dominant species at the five sample sites
Vegetation Dominant
Species
Primary forest (Huafo Mountain) Semi-humid evergreen broad-leaved forest, dominated by Castanopsis delavayi Franch., C. orthacantha Franch., Lithocarpus dealbatus (Hook. f. DC.) Rehd., and secondary Pinus yunnanensis Franch.
Coniferous forest Pinus yunnanensis, Ternstroemia gymnanthera, Pyrus pashia, Myrsine Africana, Cotoneaster franchetii, Elsholtzia ciliate, etc.
Conifer-broadleaf forest Pinus yunnanensis, Keteleeria evelyniana, Cyclobalanopsis glaucoides etc., accompanied by some Ternstroemia gymnanthera, Pyrus pashia, Cotoneaster franchetii, etc.
Evergreen broad-leaved forest Cyclobalanopsis glaucoides, Keteleeria evelyniana, Rhodondendron spinuliferum, Cychobalanoposis delavayi, accompanied by Quercus aliena, Lindera communis, Ternstroemia gymnanthera and Craspedolobium schochii
Grass land Elsholtzia ciliate, Vaccinium fragile, Myrsine africana, Imperata cylindrical and Ternstroemia gymnanthera, etc.
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标准状态下摩尔体积,L ;T 为培养温度,K 。
碳同位素分馏系数αox 采用以下公式计算(Coleman et al.,1981):
0δ1000ln δ100011ln t t=ox C +C +=+αf
⎛⎫
⎪⎝⎭          (2)
式中,δC t =0是开始培养时CH 4的δ13C 的浓度;δC t 是培养一定时间t 后剩余CH 4的δ13C 的浓度;f 是培养时间t 时剩余CH 4占外加总CH 4量的比值。基于数据,本文计算了甲烷浓度降低至初始浓度的3/4、1/2和1/4时的Ψox 和αox ,以供分析。
本文的数据分析,包括相关分析、回归分析、方差分析及标准偏差等均在统计软件SPSS 15.0 for Windows (SPSS Inc.,Chicago )和Microsoft Excel 2016中完成。
2  结果和讨论
2.1  土壤基本理化性质
由表2可知,6种植被类型土壤均呈酸性且其pH 极为接近(变异系数仅为3.2%);同时,土壤活性铝含量差异也相对较小,变异系数为13.4%;而TC (全
碳)、TN (全氮)、NO 3--N (硝态氮)、NH 4+-N (铵
态氮)、DOC (可溶性有机碳)、活性铁和活性锰差异比较明显,均在中等变异以上(C.V.>50%),特别是NO 3--N ,达到强度变异(131.9%)。另外,
稻田土壤NO 3--N 含量最高,
应为人工施用氮肥所致;其余指标(除pH 外)基本呈现原始林>稻田>针叶林>混交林>阔叶林>草地的规律(表2)。
2.2  土壤CH 4氧化速率及碳同位素分馏特征
不同时段(甲烷浓度分别降低至初始浓度的3/4、1/2和1/4时),土壤CH 4氧化速率Ψox 和碳同位素分馏系数αox 如图1所示。据核算,原始林、针叶林、混交林、阔叶林和草地土壤的平均Ψox 分别为3.83、4.39、1.78、3.21和0.95 μg·g -1·d -1,均显
著低于稻田土壤的10.75 μg·g -1·d -1(图1a )
。该结果与已有研究互有异同,相似的如Tilman et al.(2001)也发现Ψox 大小顺序为森林土壤>耕地土壤>草原土壤;不同的如Ishizuka et al.(2000)、Menyailo et al.(2003)所发现的阔叶林土壤Ψox 高于松林土壤(本文为针叶林土壤>阔叶林土壤)。这可能与植被年限、土壤质地、水热条件的不同以及由此引起的土壤性质和微生物差异有关。同时,原始林、针叶林、
表2  土壤样品基本理化性质
Table 2  The main properties for the soil samples
Vegetation pH
ω(TC)/ (g·kg -1) ω(TN)/ (g·kg -1) ω(NO 3--N)/(mg·kg -1)ω(NH 4+-N)/(mg·kg -1)ω(DOC)/(g·kg -1)ω(Active aluminium)/ (g·kg -1) ω(Active iron)/ (g·kg -1) ω(Active Mn)/
(g·kg -1)
Primary forest    4.90 38.7    2.62    4.33 32.13 0.118    2.14    4.14 0.649 Coniferous forest    5.29 16.0 0.9    1.47 8.33 0.107    1.84    2.06 0.450 Conifer-broadleaf forest    5.13 11.7 0.59    2.53    6.00 0.098    1.72    1.60 0.417 Evergreen broad-leaved forest    5.16 10.4 0.48    1.13    3.33 0.075    1.66    1.38 0.366
Grass land    5.39    3.5 0.16    1.13    2.93 0.023    1.43    1.40 0.171 Rice field    5.00 23.8    2.59 19.80 19.73 0.254    1.52    2.03 0.041 Mean 5.15 17.35 1.22 5.07 12.08 0.11 1.72 2.10 0.35
Coefficient of Variation (C.V ., %)    3.2 65.3 81.8 131.9 87.6 62.5 13.4 45.3 56.3
图1  不同土壤的CH 4氧化氧化潜力(a )以及碳同位素分馏系数αox (b) Fig. 1  CH 4 oxidation potential (a ) and the carbon isotope fractionation factor αox  (b)
(n =3)。图中1/4、1/2和3/4分别代表CH 4浓度下降至初始浓度1/4、1/2和3/4时的氧化潜力和αox
(n =3). Where the 1/4, 1/2 and 3/4 represented that the conentration of CH 4 decreased to the 1/4, 1/2 and 3/4 of the initial consentration; PF, CF, CBF, EGBF, GL and RF represents primary forest, coniferous forest, conifer-broadleaf forest, evergreen broad-leaved forest, grass land and rice field, respectively
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混交林、阔叶林、草地和稻田土壤的平均αox分别为1.017、1.013、1.012、1.015、1.012和1.022,与其他研究结果十分接近(Coleman et al.,1981;Reeburgh et al.,1997;Snover et al.,2000)。
详细来看,不同时段内(甲烷浓度分别降低至初始浓度的3/4、1/2和1/4时),αox和Ψox各有不同(图1)。原始林、针叶林、混交林、阔叶林和草地Ψox随培养时间的延长呈上升趋势,而稻田则依次下降(图1a)。分析原因认为,本研究所设计的甲烷浓度,对5种非稻田土壤来说基本属于“底物丰富”状态;在长期培养下,土壤氧化菌总体活力(包括数量和氧化能力)上升且受底物浓度的限制较小,因此Ψox整体上升(图1a)。而稻田土壤甲烷氧化菌长期暴露于高浓度甲烷环境,氧化菌总体活力均较高,在活化培养后氧化活力达到很高状态,因此前期Ψox很高,后期Ψox则在甲烷浓度降低的影响下逐渐下降(图1a)。
相应地,原始林、针叶林、混交林、阔叶林和草地土壤αox呈先上升后下降趋势,而稻田土壤则呈下降趋势(图1b)。同时,不同土壤αox和Ψox呈高度正相关,在CH4浓度分别降低至初始浓度的3/4、1/2和1/4时,两者的相关系数分别为0.96(P=0.003)、0.60(P=0.207)和0.75(P=0.089),平均为0.92(P=0.010)。这与很多研究结果不同(张晓艳等,2016)。一般而言,Ψox越高,CH4氧化
菌对底物(12CH4和13CH4)的选择性则越低(αox下降)。如Templeton et al.(2006)指出细胞数量较低时,αox大于1.030,而细胞数量较高时,αox为1.003。同理,培养温度升高导致αox下降的现象也能在一定程度上说明Ψox与αox之间的负相关关系(Borjesson et al.,2001;Tyler et al.,1994)。但是,植被类型会对土壤微生物种类和数量产生重要影响(Breulmann et al.,2012;Jangid et al.,2011;Tilman et al.,2001)。在不同植被类型土壤中,CH4氧化菌的种类、活性和亲和性可能都存在差别(李超男等,2017;邓湘雯等,2012)。研究显示,处于高CH4浓度环境中的CH4氧化菌以及处于低浓度下的CH4氧化菌分别表现为高亲和力(Bender et al.,1992)和低亲和力特征(Topp et al.,1997)。据此,本研究稻田土壤属于低亲和类,而其余5种土壤则属于高亲和类。高亲和力、低活力的甲烷氧化菌对底物的选择可能相对较弱,而低亲和力、高活力类型氧化菌则对底物选择相对较强。由此来看,在培养前期,稻田土壤甲烷氧化菌活力高但对甲烷亲和力低,因此氧化菌对底物选择性相对较高,从而表现出较高的αox;在后期,由于受到底物供给的限制,对底物的选择性降低,因此表现出较低的αox。与稻田土壤不同的是,其余5种土壤虽然甲烷氧化菌亲和力高,但前期活力很弱(图1),对底物选择性也总体较弱;随着其活力的增强,对底物选择性逐渐升高;但在后期,其对底物的选择也受到底物浓度限制。因此,其αox表现出先上升后下降的规律(图1b)。同时,这也是6种土壤αox 和Ψox呈正相关关系的主要原因,但其中机制仍需进一步深入研究。
2.3 土壤CH4氧化速率及αox值影响因素分析
不同时段(甲烷浓度分别降低至初始浓度的3/4、1/2和1/4时),土壤Ψox和αox与土壤性质的关系如表3所示。可见,Ψox与pH呈负相关(r=-0.51,P=0.298),与活性铝、活性铁、活性锰相关性有正有负且基本未达显著水平,而与TC(r=0.46,P=0.356)、TN(r=0.74,P=0.093)、NO3--N(r=0.93,
表3 不同时段土壤CH4氧化速率以及氧化同位素分馏系数与土壤基本性质的关系
Table 3 Relationship between CH4 oxidation potential, carbon isotope fractionation factor and soil properties in different periods
Indices Period Index Ψox pH Total carbon Total nitrogen NO3--N NH4+-N DOC Active aluminium Active iron Active Mn数字温度传感器
Ψox 3/4**
r - -0.41  0.27  0.62  0.99* 0.33 0.91* -0.37  -0.03  -0.69  P- 0.422  0.611  0.191  0.000 0.524 0.012 0.471  0.959  0.131  1/2
r - -0.50  0.50  0.73  0.84*0.48 0.92* 0.02  0.22  -0.33  P- 0.313  0.310  0.100  0.037 0.335 0.010 0.972  0.679  0.522  1/4
r - -0.63  0.58  0.70  0.78 0.67 0.53 0.69  0.66  0.44  P- 0.185  0.065  0.123  0.590 0.146 0.279 0.127  0.156  0.384  Mean
r - -0.51  0.46  0.74  0.93* 0.47 0.96* -0.10  0.17  -0.46  P- 0.298  0.356  0.093  0.006 0.344 0.002 0.851  0.755  0.362
αox
3/4
r 0.96*  -0.46  0.42  0.73  0.95* 0.47 0.90*-0.21  0.15  -0.56  P0.003  0.354  0.405  0.100  0.003 0.342 0.015 0.692  0.771  0.245  1/2
r 0.60  -0.71  0.51  0.67  0.65 0.55 0.58 0.01  0.32  -0.23  P0.207  0.117  0.297  0.146  0.159 0.259 0.224 0.987  0.540  0.657  1/4
r 0.75  -0.80  0.98*  0.91* 0.40 0.97* 0.55 0.75  0.93* 0.45  P0.089  0.058  0.001  0.013  0.433 0.002 0.255 0.084  0.006  0.371  Mean
r 0.92*  -0.70  0.65  0.88* 0.90* 0.69 0.88*0.04  0.41  -0.33  P0.010  0.124  0.161  0.021  0.015 0.126 0.022 0.934  0.418  0.530
n=3. *significant at P<0.05; **1/4, 1/2 and 3/4 here means the Ψox and αox when the residual CH4 concentration declined to 1/4, 1/2 and 3/4 of the initial concentration; and ‘mean’ means the mean Ψox and αox
张晓艳等:滇中不同植被类型土壤甲烷氧化及其碳同位素分馏特征877
P=0.006)、DOC(r=0.96,P=0.002)等呈正相关(表3)。同时,除数值上的差异外,不同时段的相关系数的正负性基本一致(表3),说明Ψox与各影响因素之间的关系是稳定的。土壤Ψox与pH呈负相关主要是因为大多甲烷氧化菌的最适生长pH范围为6.6~6.8,而进行甲烷氧化活动的适宜pH范围也大约为7.0(Bender et al.,1995;Hanson et al.,1996)。较低pH将对甲烷氧化菌活性产生一定抑制作用。土壤Ψox与TC、TN、DOC等呈正相关,主要因为这些物质存在于土壤有机质中,而土壤有机质含量越高,可能越有利于甲烷氧化菌生存。同时,Ψox与NO3--N和NH4+-N的正相关性,说明氮素对土壤甲烷氧化有促进作用,但这与很多研究不相一致(张晓艳等,2016;Adamsen et al.,1993),如张晓艳等(2016)指出稻田土壤Ψox与NO3--N和NH4+-N 呈负相关。但是,NO3-和NH4+对土壤CH4氧化作用的影响,也与甲烷氧化菌类型、氮素种类和数量以及土壤状况有关(王智平等,2003)。在不同土壤中,氮素的高低或输入对土壤甲烷氧化的作用可能表现为抑制,也可能表现为促进,也可能无明显影响(Hutsch et al.,1996;Hutsch et al.,1994;Nesbit et al.,1992;程淑兰等,2012;Christensen et al.,1997)。因此,本研究所观测到的氮素对甲烷氧化的促进作用是
可能的,且可能与土壤碳积累有关(Borjesson et al.,1998)。另外,αox与土壤性质的相关性与Ψox 基本一致(表3)。可以推测,其主要原因是土壤αox 与Ψox存在高度正相关性(r=0.92,P=0.010)。
3 结论
基于室内好氧培养试验,研究了滇中高原6种典型植被类型土壤CH4氧化速率Ψox和碳同位素分馏特征及其影响因素。结果表明,不同土壤Ψox有较大差异,稻田、原始林、针叶林、混交林、阔叶林和草地土壤的平均Ψox分别为10.75、3.83、4.39、1.78、3.21和0.95 μg·g-1·d-1。相关分析表明,Ψox与活性铝、活性铁和活性锰呈弱相关,与pH呈负相关(r=-0.51,P=0.298),而与TC(总碳,r=0.46,P=0.356)、TN(总氮,r=0.74,P=0.093)、NO3--N (硝态氮,r=0.93,P=0.006)、DOC(可溶性有机碳,r=0.96,P=0.002)呈正相关,特别是NO3-和DOC,相关性达到显著水平(P=0.006和P=0.002)。说明在这种土壤条件下,pH对甲烷氧化具有抑制作用,而土壤有机质和氮素则有促进作用。同时,稻田、原始林、针叶林、混交林、阔叶林和草地土壤同位素分馏系数αox分别为1.022、1.017、1.013、1.012、1.015和1.012。土壤αox与Ψox呈高度正相关(r=0.92,P=0.010),可能与不同土壤中甲烷氧化菌的甲烷亲和力和总体活力有关。参考文献:
ADAMSEN A P, KING G M. 1993. Methane consumption in temperate and subarctic forest soils: rate
s, vertical zonation, and responses to water and nitrogen [J]. Applied & Environmental Microbiology, 59(2): 485-90.
ASADIEH B, KRAKAUER N Y. 2015. Global trends in extreme precipitation: climate models versus observations [J]. Hydrology and Earth System Sciences, 19(2): 877-891.
BENDER M, CONRAD R. 1992. Kinetics of CH4 oxidation in oxic soils exposed to ambient air or high CH4 Mixing ratios [J]. FEMS Microbiology Ecology, 101(4): 261-270.
BENDER M, CONRAD R. 1995. Effect of CH4 concentrations and soil conditions on the induction of CH4 oxidation activity [J]. Soil Biology and Biochemistry, 27(12): 1517-1527.
BORJESSON G, CHANTON J, SVENSSON B H. 2001. Methane oxidation in two Swedish landfill covers measured with carbon-13 to carbon-12 isotope ratios [J]. Journal of Environmental Quality, 30(2): 369-376. BORJESSON G, NOHRSTEDT H O. 1998. Short- and long-term effects of nitrogen fertilization on methane oxidation in three Swedish forest soils [J]. Biology and Fertility of Soils, 27(2): 113-118.
BREULMANN M, SCHULZ E, WEISSHUHN K, et al. 2012. Impact of the plant community compositi
on on labile soil organic carbon, soil microbial activity and community structure in semi-natural grassland ecosystems of different productivity [J]. Plant and Soil, 352(1-2): 253-265.
CHRISTENSEN T R, MICHELSEN A, JONASSON S, et al. 1997. Carbon dioxide and methane exchange of a subarctic heath in response to climate change related environmental manipulations [J]. OIKOS, 79(1): 34-44.
COLEMAN D D, RISATTI J B, SCHOELL M. 1981. Fractionation of carbon and hydrogen isotopes by methane-oxidizing bacteria [J].
Geochimica et Cosmochimica Acta, 45(7): 1033-1037.失去的金铃子
CONRAD R. 2007. Microbial Ecology of methanogens and methanotrophs [J]. Advances in Agronomy, 96: 1-63.
HANSON R S, HANSON T E. 1996. Methanotrophic bacteria [J].
Microbiological Reviews, 60(2): 439-471.
HUTSCH B W, RUSSELL P, MENGEL K. 1996. CH4 oxidation in two temperate arable soils as affected by nitrate and ammonium application [J]. Biology and Fertility of Soils, 23(1): 86-92.
HUTSCH B W, WEBSTER C P, POWLSON D S. 1994. Methane oxidation in soil as affected by land-use, soil-pH and N-fertilization [J]. Soil Biology and Biochemistry, 26(12): 1613-1622.
IPCC. 2001. Climate change 2001 [R]. Cambridge: Cambridge University Press: 248-251.
IPCC. 2007. Climate Change 2007: The physical science basis. Contribution of working group I to the fourth assessment report of the Intergrovernmental Panel on Climate Change [M]. Cambridge: Cambridge University Press.
ISHIZUKA S, SAKATA T, ISHIZUKA K. 2000. Methane oxidation in Japanese forest soils [J]. Soil Biology and Biochemistry, 32(6): 769-777.
JANGID K, WILLIAMS M A, FRANZLUEBBERS A J, et al. 2011.
Land-use history has a stronger impact on soil microbial community composition than aboveground vegetation and soil properties [J]. Soil Biology and Biochemistry, 43(10): 2184-2193.
MENYAILO O V, HUNGATE B A. 2003. Interactive effects of tree species and soil moisture on methane consumption [J]. Soil Biology and Biochemistry, 35(4): 625-628.
NESBIT S P, BREITENBECK G A. 1992. A laboratory study of factors influencing methane uptake by soils [J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 41(1): 39-54.
REEBURGH W S, HIRSCH A I, SANSONE F J, et al. 1997. Carbon kinetic isotope effect accompanying microbial oxidation of methane in boreal

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