不同溫度處理下林分轉換對土壤有機質分解的影響

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【本報導由生命科學系 林登秋教授研究團隊提供】

  溫度上升會促進土壤有機碳的礦化分解,從而增加二氧化碳的排放,在熱帶及亞熱帶地區,許多天然林被人工林所取代,對於此森林轉換對土壤有機碳的影響,我們所知甚少。過去利用土培養實驗所做的研究多在單一溫度下進行,而未考慮在實際情形林溫度的日夜及季節性變化。在本研究中研究團隊在單一溫度和變化的溫度範圍內對天然林和杉木人工林的土壤進行了為期約一年的培養實驗。結果顯示,無論何種溫度處理,人工林土壤中的土壤有機碳礦化分解都大於天然林。此結果亦顯示,以人工林取代天然林可能會因土壤有機碳的礦化而增加二氧化碳的排放。在天然森林土壤中,相對於恆溫處理,在不同溫度處理下土壤有機碳礦化作用速率更高,但在人工林土壤中則無差異。此外,在土壤培育的前半年,天然林土壤中土壤有機碳礦化的溫度敏感性(Q10)大於杉木林。可能因為封閉林冠天然林的土壤溫度變化小,故土壤微生物比人工林土壤微生物更不適應溫度波動。研究結果指出,土壤培養實驗需要考慮溫度波動,以更準確地反映田間的土壤有機碳動態。

   了解不同溫度下土壤有機碳的礦化情形,對於預測土壤有機碳對氣候變化的響應至關重要。然而,在從天然林轉變而來的人工林中,至今對溫度變化對土壤有機碳礦化的影響仍然知之甚少。森林轉化非常廣泛,可能會對土壤有機碳產生重大影響,故此知識空缺限制了我們預測此類土地利用變化對碳循環的影響之能力。為了填補這一知識空白,我們在恆定和變化的溫度範圍內對天然林和杉木人工林的土壤進行了為期360天的培養實驗。結果顯示,在兩種溫度處理下,人工林土壤中的土壤有機碳礦化都大於天然林土壤中的有機碳,這可能是由於人工林土壤中的土壤有易分解機碳含量較天然林高27%至28%之故。結果顯示,以人工林取代天然林可能通過土壤有機碳的礦化而增加二氧化碳的排放。在天然森林土壤中,相對於恆溫處理,在不同溫度處理下土壤有機碳礦化作用速率更高,但在人工林土壤中則無差異(圖1)。此外,在土壤培育的第0-180天期間,天然林土壤中土壤有機碳礦化的溫度敏感性(Q10)大於杉木林。兩種森林土壤對兩種溫度處理的響應不同,而土壤微生物群落也不同。封閉林冠天然林的土壤微生物可能比人工林土壤微生物更不適應溫度波動,因為人工林林冠很少封閉。我們的結果指出,土壤培養實驗需要考慮溫度波動,以更準確地反映田間的土壤有機碳動態,尤其是在評估天然林被人工林取代對土壤碳動態的影響時。

 

 

Period2020 Nov 10

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