摘要：探索土壤碳固存與全球氣候變暖的關(guān)系是當(dāng)前環(huán)境科學(xué)的研究熱點。為厘清黃河源區(qū)高寒濕地土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化特征，本研究利用堿液吸收法測定不同溫度（5℃，15℃，25℃）條件下濕地土壤各粒徑（gt;2 mm，2～0.25 mm和lt;0.25 mm）團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化特征，以期明晰全球變暖背景下高寒濕地土壤團(tuán)聚體固碳特征。結(jié)果顯示：溫度變化對高寒濕地的土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化具有顯著影響，溫度越高，團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化量越大；高寒濕地土壤大團(tuán)聚體（gt;0.25 mm）有機(jī)碳礦化速率顯著高于微團(tuán)聚體（lt;0.25 mm，Plt;0.05）；高寒濕地土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化的溫度敏感性系數(shù)（Q10）隨溫度升高逐漸增加，隨粒徑變化由大到小依次為2～0.25 mm，gt;2 mm，lt;0.25 mm。綜上所述，溫度升高降低了黃河源區(qū)高寒濕地土壤團(tuán)聚體的固碳能力。

關(guān)鍵詞：黃河源區(qū);溫度;團(tuán)聚體;有機(jī)碳礦化;Q10;高寒濕地

中圖分類號：S1524.4+81""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""""" 文章編號：1007-0435（2024）07-2205-09

收稿日期：2023-09-21；修回日期：2024-03-23

基金項目：國家自然科學(xué)聯(lián)合基金項目（U21A20191）;青海省科學(xué)技術(shù)廳項目（2023-QY-210）;高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃項目（D18013）資助

作者簡介：

宋嫻（2001-），女，漢族，甘肅天水人，本科生，主要從事草地生態(tài)與環(huán)境保護(hù)研究，E-mail：songxian0909@163.com;*通信作者Author for corresponding，E-mail：ma_yunqiao@163.com;xilai-li@163.com

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2024.07.021

引用格式：

宋" 嫻， 柴" 瑜， 徐文印，等.黃河源區(qū)高寒濕地土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化特征及其溫度敏感性［J］.草地學(xué)報，2024，32（7）：2205-2213

SONG Xian， CHAI Yu， XU Wen-yin，et al.Characteristics of Organic Carbon Mineralization and Their Temperature Sensitivity within Soil Aggregate in Alpine Wetlands in Source Region of Yellow River［J］.Acta Agrestia Sinica，2024，32（7）：2205-2213

Characteristics of Organic Carbon Mineralization and Their Temperature Sensitivity

within Soil Aggregate in Alpine Wetlands in Source Region of Yellow River

SONG Xian1， CHAI Yu1， XU Wen-yin1， YIXI Zhuo-ma1， YU Jin-feng1， MA Yun-qiao1，2*， LI Xi-lai1，2*

（1.College of Agriculture and Animal Husbandry， Qinghai University， Xining， Qinghai Province 810016， China;

2. State Key Laboratory of Plateau Ecology and Agriculture， Qinghai University， Xining，Qinghai Province 810016， China）

Abstract：Exploring the relationship between soil carbon sequestration and global warming is a critical issue. To clarify the characteristics of soil organic carbon （SOC） mineralization within aggregates in alpine wetlands in source region of the Yellow River，We conducted experiments to determine the SOC mineralization characteristics within aggregates across different particle sizes （gt;2 mm，2～0.25 mm，and lt;0.25 mm） in alpine wetland at 5℃，15℃ and 25℃ by alkali absorption method. The aim was to clarify the carbon sequestration features of soil aggregates in alpine wetlands under the context of global warming. The results showed that temperature wariation significantly affects the SOC mineralization within aggregates in alpine wetlands，and with mineralization amount of SOC in aggregates increasing at higher temperatures. The macro-aggregates （gt;2 mm and 2～0.25 mm） of alpine wetlands exhibited significantly higher SOC mineralization rates compared to micro-aggregates （lt;0.25 mm，Plt;0.05）. The temperature sensitivity coefficient （Q10） of SOC mineralization within soil aggregates in alpine wetlands gradually increased with increasing temperature，and varied with particle size predominantly as （2～0.25 mm） gt; （gt;2 mm） gt; （lt;0.25 mm）. These results suggest that rising temperature may diminish the carbon sequestration capacity of soil aggregates in alpine wetlands in source region of the Yellow River.

Key words：Source region of the Yellow River;Temperature;Aggregate;Organic carbon mineralization;Q10;Alpine wetland

草地土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)重要的有機(jī)碳庫，其碳儲量（1.20×1015 kg）約占陸地碳庫的34%，在全球碳循環(huán)中起著不可或缺的作用［1］。在全球氣候變暖背景下，溫度的升高會通過影響土壤微生物的呼吸速率進(jìn)而改變土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon，SOC）的礦化過程和儲量［2-3］，賀云龍等［4］研究表明SOC礦化速率的微小變化都會對土壤-大氣之間的碳循環(huán)以及土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生極大影響。土壤團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單位，其形成與穩(wěn)定性與SOC的膠結(jié)作用緊密相關(guān)［5］。研究發(fā)現(xiàn)土壤團(tuán)聚體內(nèi)部儲存著土壤中約90%的SOC［6-8］，然而，由于不同粒徑團(tuán)聚體間孔隙度、氧氣和水分流通差異大，預(yù)示著不同粒徑土壤團(tuán)聚體SOC礦化速率以及CO2釋放量可能不同［9］。因此，探究不同粒徑團(tuán)聚體中SOC礦化特征對深入理解微域環(huán)境土壤碳循環(huán)具有重要的科學(xué)意義。

溫度作為影響SOC礦化過程的關(guān)鍵環(huán)境因子，其對土壤碳庫的作用程度主要取決于SOC分解的溫度敏感性（Q10）［10］。Q10表示溫度每升高10℃時，SOC礦化速率的增加倍數(shù)，其值越大，表示SOC礦化對溫度的變化越敏感［11］。Hamdi等［12］對全球范圍內(nèi)土壤溫度敏感性文章進(jìn)行綜合分析并進(jìn)行歸一化處理后發(fā)現(xiàn)Q10值為（2.04±1.09）。近年來，全球范圍內(nèi)基于全土水平開展的探究溫度對SOC礦化速率及Q10影響的研究結(jié)果由于樣地環(huán)境因素差異存在爭議。大部分研究表明SOC礦化速率隨溫度的升高而增加，Q10則呈現(xiàn)相反的變化趨勢［13-15］，而相悖的研究發(fā)現(xiàn)SOC礦化速率及Q10隨溫度升高維持不變［16］，這些結(jié)論的不確定性促使我們需要對溫度調(diào)控SOC礦化速率及Q10的變化進(jìn)行更加全面綜合的研究，以便準(zhǔn)確揭示SOC受溫度調(diào)控的變化趨勢。土壤團(tuán)聚體是儲存有機(jī)碳的重要場所，其固碳能力隨粒徑大小而變化［17-18］，這表明著不同粒徑團(tuán)聚體SOC礦化速率、累計礦化量以及Q10對溫度變化的響應(yīng)可能會有所差異。然而，由于缺少從團(tuán)聚體角度揭示溫度變化對微域環(huán)境SOC礦化速率及Q10影響的綜合研究，在全球氣候變暖背景下不同粒徑團(tuán)聚體內(nèi)SOC礦化動態(tài)及Q10對溫度變化的響應(yīng)規(guī)律仍不清楚。

高寒濕地是黃河源地區(qū)重要的生態(tài)系統(tǒng)，盡管其面積僅占地球表面積的5%～8%，卻儲存著陸地生態(tài)系統(tǒng)約20%～30%的碳庫［19］。然而，由于該區(qū)陸地表層生態(tài)系統(tǒng)脆弱，高寒濕地土壤碳儲量對氣候變化特別是溫度升高的響應(yīng)極其敏感［20-21］。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對高寒濕地SOC礦化的研究主要集中在水分變化和氮素輸入對其的影響等方面［22-24］，而從團(tuán)聚體水平探究黃河源區(qū)高寒濕地SOC礦化動態(tài)及Q10對溫度變化響應(yīng)的研究鮮有報道。鑒于此，本研究以黃河流域高寒濕地為研究對象，采用堿液吸收法測定5℃，15℃，25℃條件下不同粒徑團(tuán)聚體中SOC的礦化特征及其溫度敏感性，以期解決如下問題：1.溫度變化如何影響黃河源區(qū)高寒濕地SOC礦化特征及其溫度敏感性？2.土壤團(tuán)聚體粒徑和有機(jī)碳含量變化對黃河源區(qū)高寒濕地SOC礦化特征有何影響？

1" 材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于青海省黃南藏族自治州河南蒙古族自治縣多松鄉(xiāng)（34°05′～34°56′ N，100°53′6″～102°16′12″ E），屬高原亞寒帶濕潤氣候區(qū)，1月份平均氣溫－10.2℃，7月份平均氣溫10.7℃，年平均降水量為597.1～615.5 mm，其中80%～90%的降水集中在5月到9月。年日照時長2 558.3 h，草地植物生長期為120～140 d。該地區(qū)植被類型多樣，高寒濕地主要分布在海拔3 550～3 800 m的河谷地帶（圖1a-b），約占青藏高原可利用草地面積的5.1%。土壤類型為沼澤草甸土，植被以莎草科為主，主要包括苔草（Carex spp.）、藏嵩草（Kobresia tibetica）、矮嵩草（Kobresia humilis Sergievskaya）、線葉嵩草（Kobresia capillifolia）等，同時伴有鵝絨委陵菜（Potentilla anserina），美麗鳳毛菊（Saussurea superba）以及毛茛（Ranunculus acris L.）等雜草。

1.2" 土壤樣品的采集與處理

于2020年8月上旬（植物生長旺盛期），選擇4條黃河二級流域內(nèi)的高寒濕地為研究對象，分別于每條流域的河灘地隨機(jī)設(shè)置3個0.5 m×0.5 m的樣方，每個樣方間隔5 m（圖1c）。將樣方內(nèi)的所有植物齊地刈割后，用直徑5 cm的土鉆采用五點取樣法采集0～20 cm土壤樣品，并將每個樣方內(nèi)5個樣品混合制備成1個土樣，剔除土壤中動植物殘體和砂礫后分成兩份裝入無菌塑料袋用冰袋冷藏保存帶回實驗室，一份儲存在-80℃冰箱，一份置于陰涼處自然陰干，后續(xù)完成團(tuán)聚體樣品分離工作。初始土壤基本理化性質(zhì)為：pH值為7.05，SOC含量為 77.92 g·kg-1，全氮（Total nitrogen，TN） 含量為 6.17 g·kg-1，全磷（Total phosphorus，TP）為0.53 g·kg-1，土壤容重（Bulk density，BD）為 0.94 g·cm-3。

利用干篩法對土壤樣品進(jìn)行分級處理［25］。新鮮土壤樣品經(jīng)過冷凍干燥后可使土壤沿自然斷裂面充分裂解。稱取300 g凍干土樣置于土壤干篩儀（DM185，上海）頂部并安裝底盒和篩蓋后，孔徑從上到下依次是2 mm，0.25 mm，以150 次·min-1的頻率震蕩5分鐘，依次分離出gt;2 mm，2～0.25 mm和lt;0.25 mm粒徑團(tuán)聚體樣品于4℃保存，用于礦化培養(yǎng)實驗。另外稱取100 g自然陰干土樣采用干篩法以相同頻率和時間收集gt;2 mm，2～0.25 mm和lt;0.25 mm粒徑團(tuán)聚體，用于計算土壤團(tuán)聚體粒徑組成，并采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法［26］測定各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳（Soil aggregate organic carbon，SAOC）含量。

1.3" 團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化培養(yǎng)試驗

分別稱取相當(dāng)于60.00 g風(fēng)干土樣的gt;2 mm，2～0.25 mm，lt;0.25 mm團(tuán)聚體鮮土置于500 mL培養(yǎng)瓶底部，用去CO2水調(diào)節(jié)各粒徑團(tuán)聚體土樣含水量至田間飽和持水量的60%，以去除水分對團(tuán)聚體SOC礦化的影響。將培養(yǎng)瓶置于25℃黑暗條件預(yù)培養(yǎng)7天恢復(fù)微生物活性（培養(yǎng)期間同樣加入含堿液的小燒杯吸收過程中產(chǎn)生的CO2）。然后放入盛有8 mL 0.5 mol·L-1NaOH溶液的塑料燒杯以吸收釋放的CO2（保證在規(guī)定時間內(nèi)能充分吸收釋放的CO2且有少量剩余），同時設(shè)置裝有相同體積NaOH溶液的培養(yǎng)瓶作為空白對照。密封好后分別放入5℃，15℃，25℃恒溫培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)，在培養(yǎng)后的第1，4，7，10，14，18，22，28，34，40，48，56，64，79，94和109 d測定樣品釋放CO2的量。測定時用鑷子小心更換堿液吸收杯，向換出來的吸收杯中立即加入0.5 mol·L-1 BaCl2溶液4 mL，再滴加4～6滴酚酞指示劑，用0.1 mol·L-1 HCI（每次滴定前用硼砂進(jìn)行標(biāo)定）滴定至紅色消失。根據(jù)HCI滴定量計算培養(yǎng)期內(nèi)團(tuán)聚體中有機(jī)碳的礦化量。在每次進(jìn)行測定結(jié)束后采用稱重法加水確保土壤樣品水分保持在田間持水量的60%不變，并通風(fēng)半小時。隨后重新加入含有8 mL 0.5 mol·L-1的NaOH溶液的塑料燒杯繼續(xù)培養(yǎng)。

1.4" 數(shù)據(jù)處理與分析

1.4.1" 團(tuán)聚體有機(jī)碳的礦化量：

Ck=CHCl×（V0－V1）×MCO2/2M；

式中：Ck表示團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化量（mg·kg-1）；CHCl為鹽酸濃度（mol·L-1）；V0為空白滴定的體積（mL）；V1為消耗鹽酸的體積（mL）；MCO2為CO2的摩爾質(zhì)量（44 g·mol-1）；M為土樣干重（g）。

1.4.2" 團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化速率：

R=Ck/t

式中：R為團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化速率（mg·kg-1·d-1）；Ck為培養(yǎng)時間內(nèi)團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化量（mg·kg-1）；t為前后兩次測定的間隔天數(shù)（d）。

1.4.3" 團(tuán)聚體有機(jī)碳

累積礦化量（g·kg-1）為從培養(yǎng)開始至某一時間點土壤CO2的總釋放量

1.4.4" 團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化的溫度敏感性系數(shù)

Q10=（RW/RC）10/（TW-TC）

式中：RW與RC分別是高溫與低溫的平均分解速率；TW與TC分別是對應(yīng)的高溫與低溫。

1.4.5" 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析" 利用Microsoft Excel 2019軟件整理數(shù)據(jù)；運用SPSS26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：采用單因素方差分析（One-way ANOVA）和LSD多重比較分析不同培養(yǎng)溫度下各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化特征（礦化速率、累積礦化量）以及各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量間的差異；采用冗余分析（Redundancy analysis，RDA）和Pearson相關(guān)性分析團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化特征與有機(jī)碳含量和各粒徑團(tuán)聚體組成的關(guān)系；采用AMOS 21.0軟件構(gòu)建溫度變化對高寒濕地團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化特征直接和間接影響的結(jié)構(gòu)方程模型（Structural equation model，SEM）；采用Origin 2021（OriginLab Corporation，Northampton，Massachusetts，USA）軟件進(jìn)行制圖；表中數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差組成。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 土壤團(tuán)聚體組成及團(tuán)聚體有機(jī)碳含量特征

高寒濕地不同粒徑土壤團(tuán)聚體含量存在顯著差異（Plt;0.05）。其中，2～0.25 mm土壤團(tuán)聚體質(zhì)量百分比最高，分別為gt;2 mm和lt;0.25 mm團(tuán)聚體含量的8.07和1.56倍（表1）。此外，高寒濕地土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量隨粒徑減小逐漸降低。其中g(shù)t;2 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高（91.30 g·kg-1），約為有機(jī)碳含量最低的lt;0.25 mm團(tuán)聚體的1.11倍。

2.2" 不同溫度下土壤團(tuán)聚體SOC礦化特征

2.2.1" 土壤團(tuán)聚體SOC礦化速率" 溫度、粒徑及其交互作用顯著影響高寒濕地土壤團(tuán)聚體SOC礦化速率（表2）。不同溫度下各粒徑團(tuán)聚體SOC礦化速率隨培養(yǎng)時間增加和培養(yǎng)溫度降低均呈不同程度的下降趨勢（圖2）。培養(yǎng)前期，5℃，15℃，25℃各粒徑團(tuán)聚體SOC礦化速率不穩(wěn)定，但隨著培養(yǎng)時間延長各粒徑團(tuán)聚體SOC礦化速率均逐漸緩慢下降并趨于穩(wěn)定。同時，相同培養(yǎng)溫度下團(tuán)聚體SOC礦化速率從大到小依次為gt;2 mmgt;2～0.25 mmgt;lt;0.25 mm的趨勢。此外，隨著培養(yǎng)溫度的升高，高寒濕地各粒徑團(tuán)聚體SOC礦化速率顯著增加。當(dāng)溫度從5℃升高至25℃時，2～0.25 mm團(tuán)聚體SOC礦化速率平均增加量（71.35%）依次高于gt;2 mm（67.16%）和lt;0.25 mm（43.22%）團(tuán)聚體，可見，大團(tuán)聚體有機(jī)碳儲量大于微團(tuán)聚體，且對溫度升高的反映程度更為敏感。

2.2.2" 土壤團(tuán)聚體SOC累積礦化量" 溫度、粒徑及其交互作用顯著影響高寒濕地土壤團(tuán)聚體SOC累積礦化量（表2）。不同溫度處理下各粒徑團(tuán)聚體SOC累積礦化量隨培養(yǎng)時間的增加和培養(yǎng)溫度的升高均呈不同程度的上升趨勢（圖3）。相同培養(yǎng)溫度下，高寒濕地團(tuán)聚體SOC累積礦化量隨粒徑減小而降低，進(jìn)一步證實大團(tuán)聚體SOC儲量高于微團(tuán)聚體。從5℃升至15℃時，gt;2 mm團(tuán)聚體SOC累積礦化量增長幅度（46.21%）顯著高于2～0.25 mm（30.06%）和lt;0.25 mm（5.68%）團(tuán)聚體；而溫度從15℃上升至25℃時，各粒徑團(tuán)聚體SOC累積礦化量分別提高77.89%，107.11%，72.19%。由此可見，溫度越高，高寒濕地土壤團(tuán)聚體SOC累積礦化量的增幅越明顯，其中2～0.25 mm團(tuán)聚體SOC累積礦化量增長幅度最大，表明溫度對大團(tuán)聚體SOC礦化的影響強(qiáng)于微團(tuán)聚體。

2.2.3" 土壤團(tuán)聚體SOC礦化溫度敏感性特征" 溫度顯著影響高寒濕地各粒徑土壤團(tuán)聚體SOC礦化的溫度敏感性Q10（Plt;0.05；表2）。隨著溫度升高，各粒徑團(tuán)聚體Q10值均呈增加趨勢（圖4）。在高溫（15℃～25℃）區(qū)間，gt;2 mm，2～0.25 mm和lt;0.25 mm團(tuán)聚體的Q10值分別是低溫（5℃～15℃）區(qū)間對應(yīng)粒徑Q10值的1.31，1.45和1.93倍。此外，2～0.25 mm團(tuán)聚體Q10值依次高于gt;2 mm和lt;0.25 mm團(tuán)聚體。由此表明升溫對高寒濕地土壤大團(tuán)聚體SOC礦化的促進(jìn)作用顯著，從而降低固碳潛力。

2.3" 土壤團(tuán)聚體SOC含量及組成與團(tuán)聚體SOC礦化特征的關(guān)系

RDA結(jié)果表明2～0.25 mm和lt;0.25 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化速率和累計礦化量與團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均呈正相關(guān)（圖5）。不同粒徑團(tuán)聚體礦化速率與累積礦化量呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05），說明土壤礦化速率越大，累積礦化量越多。結(jié)構(gòu)方程模型的結(jié)果（圖6）進(jìn)一步表明溫度升高可以通過促進(jìn)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的礦化速率（路徑系數(shù)：0.995）和累積礦化量（路徑系數(shù)：0.678），進(jìn)而降低團(tuán)聚體有機(jī)碳的固碳能力，并影響團(tuán)聚體粒徑組成（路徑系數(shù)：0.078和0.333）。因此，溫度對高寒濕地土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化速率和累積礦化量具有顯著影響。

3" 討論

3.1" 溫度影響高寒濕地土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化特征

土壤有機(jī)碳礦化是土壤有機(jī)碳動態(tài)變化的關(guān)鍵過程，也是土壤碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)［27］。土壤微生物的活性是影響土壤團(tuán)聚體礦化的主要驅(qū)動力，而這些微生物的生命活動很大程度上依賴于其生存環(huán)境的溫度條件以及土壤中有機(jī)碳的含量［28］。本研究發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)初期高寒濕地土壤各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化速率不穩(wěn)定，但隨著培養(yǎng)時間延長各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化速率均逐漸緩慢下降并趨于穩(wěn)定。這是因為礦化前期土壤中存在大量可以分解利用的有機(jī)物，能較好地滿足土壤微生物對能量和碳源的需求，短期內(nèi)極大的促進(jìn)土壤微生物的活性及有機(jī)碳礦化［29］。隨著培養(yǎng)時間的延長，微生物易利用的有機(jī)碳逐漸減少，開始利用難分解的有機(jī)物，礦化速率開始減慢，所以整個培養(yǎng)過程中出現(xiàn)有機(jī)碳礦化速率先快后慢的趨勢［30］，這與張丹丹等［31-34］的研究結(jié)果相似。另外，實驗培養(yǎng)前期礦化速率的變化不穩(wěn)定，可能是培養(yǎng)初期土壤中充足的水分和碳源引起的激發(fā)效應(yīng)增強(qiáng)了微生物的活性，使礦化速率迅速達(dá)到峰值［35］。

升溫可以通過增強(qiáng)濕地土壤微生物的活性及其對有機(jī)碳的分解速率［36］，進(jìn)而影響到濕地的碳源、匯功能的變化。本研究中，5℃，15℃，25℃條件下不同粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化速率及累積礦化量隨培養(yǎng)溫度升高呈增加趨勢，是因為低溫抑制了土壤微生物的活性，土壤有機(jī)碳的礦化速率降低［37］。隨著培養(yǎng)溫度的升高，濕地土壤微生物和酶活性相對增強(qiáng)，促進(jìn)了土壤有機(jī)碳的礦化［38］。此外，本研究發(fā)現(xiàn)黃河源區(qū)高寒濕地土壤有機(jī)碳含量隨著土壤粒徑的降低而減少，這與張欣等［39］的研究結(jié)果相似。一方面，可能是因為植物凋落物與根系分泌物促進(jìn)了土壤大團(tuán)聚體的形成，增大其對有機(jī)碳的儲存潛力［40］，另一方面可能與土壤大團(tuán)聚體吸附有機(jī)碳的能力強(qiáng)于微團(tuán)聚體有關(guān)［41］。黃河源區(qū)高寒濕地土壤大團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化速率及累積礦化量均大于微團(tuán)聚體，但主要原因是大團(tuán)聚體的土壤孔隙比微團(tuán)聚體的土壤孔隙大，有利于物質(zhì)養(yǎng)分和氧氣（O2）的傳輸，使得微生物活動更加頻繁，加強(qiáng)了土壤有機(jī)碳礦化的分解［42-44］；而微團(tuán)聚體土壤孔隙小，O2不能良好得進(jìn)入微團(tuán)聚體內(nèi)部，使得微團(tuán)聚體中的微生物活性受到抑制，從而影響CO2的排放［45］。

3.2" 溫度影響高寒濕地土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化的溫度敏感性

土壤有機(jī)碳溫度敏感性系數(shù)（Q10）受溫度、水分、土壤有機(jī)質(zhì)等因素的影響［46］。其中，溫度是影響Q10值的關(guān)鍵因素，其值越大表明土壤有機(jī)碳對溫度變化的響應(yīng)越敏感［47］。本研究發(fā)現(xiàn)高寒濕地土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化的溫度敏感性隨培養(yǎng)溫度的上升而增大，可能是因為溫度升高促進(jìn)微生物的生長和繁殖，這些微生物會在土壤中進(jìn)行代謝反應(yīng)產(chǎn)生熱量［48］，從而進(jìn)一步提高土壤溫度，最終導(dǎo)致土壤有機(jī)碳礦化對溫度變化的響應(yīng)更加敏感。此外，升溫也可能影響土壤的物理結(jié)構(gòu)，造成土壤的孔隙度和通氣性變差，影響土壤中根系生長和養(yǎng)分吸收，從而影響土壤有機(jī)碳礦化對溫度變化的敏感性［49］。本研究還發(fā)現(xiàn)，相較與其它粒徑團(tuán)聚體，升溫更能加速高寒濕地2～0.25 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的礦化，降低其固碳能力。理論上當(dāng)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量高、礦化速率快時，土壤的固碳能力相應(yīng)降低，對應(yīng)的Q10值越低［50-51］。但有研究發(fā)現(xiàn)土壤中有機(jī)碳含量及其組成（主要是活性有機(jī)碳）與Q10值呈正相關(guān)關(guān)系［52］，本研究結(jié)果表明2～0.25 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化的Q10值較大，這除了與土壤大團(tuán)聚體中總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳的含量較高相關(guān)外，還可能是因為培養(yǎng)時間過長導(dǎo)致不同溫度下濕地土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)的改變，進(jìn)而影響土壤有機(jī)碳礦化的溫度敏感性。楊慶朋等［46］的研究結(jié)果表明不同的微生物群落結(jié)構(gòu)有特定的溫度范圍，升溫會造成微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，可能會導(dǎo)致有機(jī)碳礦化的溫度敏感性發(fā)生變化。

此外，濕地土壤微生物的數(shù)量也是影響土壤溫度敏感性的重要因素［53］，相關(guān)研究表明當(dāng)土壤微生物的數(shù)量增加與溫度的變化同步時，溫度敏感性會增加［54］，反之，則會降低［55］。然而，由于本研究設(shè)計中未考慮土壤微生物的數(shù)量，所以實驗結(jié)果不能很全面地表達(dá)溫度敏感性的變化。因此，未來將進(jìn)一步開展底物和土壤微生物對高寒濕地土壤碳礦化貢獻(xiàn)的相關(guān)研究，以期明晰土壤碳礦化對溫度敏感性變化的生物調(diào)控機(jī)理。

4" 結(jié)論

本研究采用室內(nèi)恒溫培養(yǎng)，探究了不同溫度（5℃、15℃、25℃）條件下黃河源區(qū)高寒濕地土壤各粒徑（gt;2 mm、2～0.25 mm、和lt;0.25 mm）團(tuán)聚體有機(jī)碳礦化特征，結(jié)果表明溫度和粒徑均影響高寒濕地SOC礦化，且升溫加速SOC礦化，進(jìn)一步促進(jìn)土壤碳排放。15℃和25℃培養(yǎng)時，高寒濕地大團(tuán)聚體SOC礦化速率和累積礦化量顯著高于微團(tuán)聚體，而5℃培養(yǎng)時差異不顯著。升溫對高寒濕地土壤大團(tuán)聚體SOC礦化的促進(jìn)作用顯著，土壤各粒徑團(tuán)聚體在溫度從15℃升高到25℃時的Q10值均高于從5℃升高到15℃時的Q10值，且2～0.25 mm粒徑團(tuán)聚體Q10值最大。因此，黃河源區(qū)高寒濕地SOC礦化速率快，且Q10值較高時，全球氣候變暖條件下碳排放潛力不容忽視。

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（責(zé)任編輯" 彭露茜）