土壤质地影响凋落物分解与土壤有机质形成的耦合

  对凋落物分解与土壤有机质形成的环境因素认识不全阻碍了土壤碳汇的可持续管理。本研究探讨了土壤质地对凋落物(Indiangrass; Sorghastrum nutans (L.) Nash)分解碳命运的影响和不同质地的矿质土(富沙和富粘土)和森林地面材料中土壤有机质（SOM）的同时形成。在为期186天的培养过程中，利用稳定同位素分析(¹³C)量化了凋落物呼吸的碳、残留在凋落物中的碳和残留在土壤/森林地面材料中的碳的数量。我们补充了同位素方法，并从凋落物和土壤/森林地面材料中提取微生物生物标志物，对培养材料的组分变化进行光谱研究。

结果表明，土壤质地对凋落物分解和凋落物源碳在土壤中的保留均有影响。与富含沙子的土壤和森林地面相比，富含粘土的土壤为微生物对凋落物的高效利用(高pH值和高碳利用率)提供了有利条件。这导致凋落物碳以CO₂形式存在的量较低（粘土与沙土和森林地面材料分别为25.0%和55.6%和56.1%），而富含粘土土壤中保留的凋落物碳量较高（粘土与沙土和森林地面材料分别为12.6%对3.5%和5.3%）。富含粘土的土壤中粉粒和粘粒大小的矿物颗粒含量高，可能导致了团聚体和有机矿物复合物对凋落物碳的具有稳定能力，也可能导致微生物残体保留在土壤中。这种能力在富含沙子的土壤中很低，在森林地面上几乎不存在，在这两个地区，凋落物的难降解特征和本地SOM可能更相关，并且更大比例的凋落物碳可能作为相对未转化的植物化合物保留在土壤中。凋落物分解、SOM的形成和土壤质地紧密相连，土壤质地的任何差异都会改变同一种凋落物的分解和SOM形成模式。