土壤跳虫在碳循环中的作用--13C示踪研究

摘要：

土壤动物在土壤碳库中发挥着重要的作用，但长期以来受技术手段的限制，其作用过程及贡献程度仍不清楚。该研究通过室内微宇宙实验，利用稳定碳同位素标记凋落物和模式跳虫实验种（Folsomia Candida）探索了土壤动物在碳循环中的作用。试验设置了3个处理：对照土壤、土壤加标记凋落物、土壤加标记凋落物和跳虫，每处理设4个重复，分别在实验开始的第7、21、63天进行破坏性取样。研究结果发现，凋落物新碳可以很快进入土壤食物网。试验跳虫δ13C 原始值为-9.91‰±0.08‰，经过7天的培养，跳虫体内的δ13C值达到522.70‰，表明跳虫能在短时间内高效同化来自凋落物的新碳；土壤微生物群落也显著地同化了凋落物新碳，添加凋落物后微生物PLFAs δ13C值极显著升高，这种效应在试验初期尤其显著；同时，研究发现在添加跳虫的处理中，微生物δ13C 比无跳虫处理的极显著升高，反映跳虫的存在和活动对微生物有积极的能动作用，增加微生物对凋落物新碳的同化效率。虽然7 d后发现凋落物新碳明显进入了土壤，然而添加跳虫处理的土壤δ13C显著低于没有加跳虫的，说明跳虫的活动可能促使了更多新C释放出土壤，从而降低了土壤的δ13C值。不同处理之间累计呼吸量存在显著差异，有凋落物和跳虫存在的处理极显著高于对照处理，表明实验处理都显著地增加了系统 CO2通量；通过对C来源的同位素解析，发现试验初期（21 d）有85%以上的C都来自凋落物新碳，表明初期凋落物新C大量释放；但随着凋落物分解的进行或跳虫活动的增强，土壤C的利用效率逐步增加，使得通量中土壤C的比例逐渐增加。本研究通过比较完善的控制实验明确证实，在土壤动物和微生物的作用下，凋落物新C可以很快进入碳循环，但新C也很容易通过呼吸作用释放回到大气，尤其在初期，绝大部分排放的 CO2都源自新 C。土壤跳虫在食物网中的作用明显，对土壤微生物具有显著的调控作用。

关键词：跳虫、同位素、碳循环

分类号：X17(环境生物学)

资助基金：国家自然科学基金项目31270560；41571247；973子课题2011CB403205；广东省自然科学基金项目2014A030313532；广州市属高校科研项目1201410805

在线出版日期：2015-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1103-1107