模拟酸雨对鼎湖山季风常绿阔叶林土壤呼吸的初期影响

梁国华,吴建平,熊 鑫,吴小映,褚国伟,周国逸,曾任森,张德强∗

(1.华南农业大学,广州510642；2.中国科学院华南植物园,广州510650；3.中国科学院大学,北京100039)

模拟酸雨对鼎湖山季风常绿阔叶林土壤呼吸的初期影响

梁国华1,吴建平2,3,熊 鑫2,3,吴小映1,褚国伟2,周国逸2,曾任森1,张德强2∗

(1.华南农业大学,广州510642；2.中国科学院华南植物园,广州510650；3.中国科学院大学,北京100039)

通过在鼎湖山季风常绿阔叶林(季风林)进行野外模拟酸雨试验,对不同酸雨强度处理下的林地土壤呼吸速率进行原位测定,探讨酸雨对南亚热带森林土壤呼吸的初期影响。结果表明:在两年的测定周期内,4个酸雨水平:CK(pH值4.5左右的天然湖水)、T1(pH值4.0)、T2(pH值3.5)和T3(pH值3.0)处理下的年平均土壤呼吸速率分别为(3.07±0.08)、(3.06±0.17)、(2.78±0.29)和(2.56±0.08)μmolűm-2űs-1,其中T3处理显著低于CK和T1处理(P<0.05),说明模拟酸雨抑制了季风林土壤呼吸。这种抑制作用大体上随处理时间的延长而逐渐显著,处理间的差异只在测定周期的第二年达到显著水平,且抑制作用的差异显著性只出现在湿季(P<0.05)。模拟酸雨对土壤呼吸的抑制作用可能与其胁迫下土壤酸化而导致土壤微生物异养呼吸及凋落物CO2释放量下降有关。表现为模拟酸雨导致土壤pH值降低,使得土壤酸化加剧；降低了土壤微生物量碳、氮含量,抑制了微生物活性；提高了凋落物质量残留率,抑制了凋落物分解。还与土壤呼吸结果相对应,上述指标对模拟酸雨的响应也大体上随处理时间的延长而逐渐显著。另外,土壤呼吸温度敏感系数Q10值随处理pH值降低有下降的趋势,表明酸雨处理在一定程度上降低了土壤呼吸的温度敏感性。

模拟酸雨,土壤呼吸,土壤pH值,土壤微生物活性,凋落物分解,季风常绿阔叶林

大气中温室气体浓度上升而导致的全球变暖是人类目前面临的主要环境问题之一,而CO2是最重要的温室气体,其对全球变暖的贡献率在60 以上(杨玉盛等,2004)。土壤呼吸是生态系统碳循环的重要环节,也是全球碳循环的一个主要流通过程。每年全球土壤由于土壤呼吸作用向大气释放的碳为68 Pg,仅次于全球总初级生产力(相当于碳量100～ 120 Pgűa-1),而超过全球陆地生态系统的净初级生产力(相当于碳量50～60 Pg ű a-1) (Raich＆Schlesinger,1992),是化石燃料燃烧释放碳量(5.2 Pgűa-1)的10多倍(Marland＆Rotty,1984)。所以,土壤呼吸即使发生微小的变化,其对全球碳循环,尤其是对大气CO2浓度的变化将产生巨大的影响。正因为如此,关于土壤呼吸的研究近几十年来受到科学界的高度关注(彭少麟等,2002),并成为全球碳循环研究的重要内容之一(Schimel et al,1995)。森林土壤碳是全球碳库的重要组成部分,占全球土壤碳(1 400 Pg)的73 (Post et al,1982；Jenkinson et al,1991),是森林植被碳库的2倍多(Dixon et al,1994),在全球碳循环方面发挥重要作用。由于全球森林过度采伐和土地利用变化而导致土壤CO2的释放,大约占过去两个世纪以来因人类活动释放的CO2总量的一半(Post et al,1982；杨玉盛等,2004)。故探索森林土壤呼吸的动态变化及其调控机理,对了解全球变化背景下森林土壤作为碳源还是碳汇的问题具有现实的指导意义。

自20世纪以来,酸雨已成为当今世界上最严重的环境问题之一,其主要来源是人类活动如工业生产和汽车尾气等所排放的大气污染物二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)(Larssen et al,2000；Zhang et al,2007)。尽管欧美发达国家的酸性气体排放量有所下降,但发展中国家的排放量却在增加,中国南方已成为继欧美之后的第三大酸雨区(王文兴和许鹏举,2009)。森林作为陆地生态系统的主体,也是酸雨的主要受体。日益严重的酸雨问题必然会影响森林生态系统的结构和功能,其导致森林土壤酸化所带来的直接或间接的影响已有很多报道(刘菊秀等,2003a；Laverman et al,2001)；而土壤呼吸作为全球碳循环流通的关键环节之一,其对酸雨增加的响应亦受到国内外学者的关注(刘源月等,2010；Vanhala et al,1996)。然而,不同的研究者关于酸雨对土壤呼吸影响的报道结果往往不一致(Vanhala,2002)。目前酸雨对森林土壤呼吸影响的研究多见于北美和欧洲这些经济发达的温带区域(Laverman et al,2001)。Salonius(1990)在20世纪80年代研究了云杉林土壤有机层呼吸速率对模拟酸雨的响应,发现只有在重度酸雨(pH2.6)下才抑制了微生物呼吸。Vanhala et al(1996)在芬兰亚寒带森林进行了长期(8 a)的模拟酸雨对土壤呼吸及土壤微生物影响的研究,发现微生物多样性未受到酸雨的显著影响,但强酸雨却使土壤呼吸降低了20 。与北美和欧洲这些温带区域相比,酸雨对中国热带和亚热带森林土壤呼吸影响的研究起步较晚、报道较少(张勇等,2011；Chen et al,2012),且受野外实验条件的限制,研究方法大多以室内盆栽培养模拟实验为主(谢小赞等,2009),其研究结果能否适用于野外自然状况还难以定论。故在酸雨日益严重的中国南亚热带地区,开展野外人工模拟酸雨实验并深入研究酸雨对森林土壤呼吸的影响显得非常紧迫。为此,我们在鼎湖山以南亚热带具有典型代表性的季风常绿阔叶林为研究对象,通过在自然林里开展人工模拟酸雨控制试验,对土壤呼吸速率及其相关环境因子进行观测,主要探讨季风常绿阔叶林土壤呼吸在酸雨胁迫下的响应规律如何?响应规律的机理是什么?研究结果将为正确评估森林生态系统中的碳平衡及其对全球气候变化的响应提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 研究区与样地概况

研究地设在广东省中部、珠江三角洲西南的肇庆市鼎湖山国家级自然保护区(112°30′～112°33′E,23°09′～23°11′N)内,距广州86 km,面积为1 113 hm2。该地区属南亚热带季风气候,年均气温20.9℃,最冷月(1月)和最热月(7月)的平均温度分别为12.6℃和28.0℃,年均相对湿度为80 ,年均降雨量和蒸发量分别为1 929 mm和1 115 mm,4－9月为湿季,10月至次年3月为旱季(刘菊秀等,2003b)。保护区内有着群落演替进程处于不同阶段的3种森林(马尾松针叶林、马尾松针阔混交林和季风常绿阔叶林),本实验样地所在的季风常绿阔叶林海拔250～400 m,是有着近400 a保护历史的南亚热带地带性植被类型,整个群落处于由阳性植物占优势的森林向中生性和耐阴性植物占优势的演替顶极群落类型演变的最后阶段。群落终年常绿,垂直结构复杂,群落优势树种主要有锥栗、荷木、厚壳桂(Cryptocarya chinesis)、黄果厚壳桂(C.con-cinna)和鼎湖钓樟(Lindera chunni)等(任海等,1996)。

1.2 试验样地设计

2009 年初在季风林分别设置12个10 m×10 m的样方用于模拟酸雨实验。每个样方四周用水泥板材围起,水泥板材插入地表下20 cm,地上部分高出地表5 cm,每个样方之间预留3 m宽的缓冲带。根据鼎湖地区近年酸雨的酸度和主要成分比例以及其变化趋势,以H2SO4∶HNO3＝1∶1的溶液用作为模拟酸雨实验材料,以pH值为衡量单位,设计4个酸雨强度处理,分别为CK(pH4.5左右的天然湖水)、T1(pH4.0)、T2(pH3.5)和T3(pH3.0),每处理设3个重复。2009年6月开始进行模拟酸雨处理,每月月初和月中将配置好的40 L模拟酸雨,人工均匀喷洒在林地上。在模拟酸雨喷淋期间,T1、T2和T3接受的H＋输入量为9.6、32、96 molűhm-2,分别约相当于自然穿透雨H＋输入量的0.3、1.0和3.0倍。在上述的每个样方随机设置2个直径20 cm的PVC环用作土壤呼吸实验,将PVC环插入土壤5 cm左右,砸实PVC环防止漏气,并保持环在整个试验期间位置不变。

1.3 土壤呼吸速率的测定

经上述处理10个月后(土壤呼吸实验进行期间继续同样的处理),于2010年4月至2012年3月,利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定模拟酸雨胁迫下季风林的土壤呼吸速率,每月月初和月中进行2次测定,测定时间为9:00－12:00,测定时将LI-8100的短期测量室置于PVC环之上,并用其携带的温、湿度探针同步测定地表下5 cm处土壤温度及5 cm处土壤含水量。

1.4 土壤pH值、土壤微生物量碳、氮的测定

于2010年6月和2011年6月(分别为模拟酸雨1 a和2 a后),在上述样地进行土壤样品采集,每个样方随机选取4个点,去除表土上覆盖的枯枝落叶,用内径2.5 cm的土钻取0～10 cm层次土壤,每个点取4钻,混合后装入布袋并用标签做好标记带回实验室,去除样品中可见的根系和石块等,过2 mm筛。土壤微生物量碳、氮含量测定采用新鲜土,用氯仿熏蒸提取法,其中转化系数为0.45；土壤pH值采用自然风干土,以1 molűL-1氯化钾浸提(水土比为2.5∶1)后用pH计测定。

1.5 凋落物分解速率的测定

收集季风林优势种锥栗的新鲜凋落叶,风干,充分混匀,一次性分装在尼龙网缝制的分解袋中,每个分解袋装12 g,装袋时另取部分凋落叶测定含水量。分解袋规格为15 cm×20 cm,尼龙网孔径大小为上表面2 mm,下表面0.5 mm。2009年10月布置分解袋,在每个样方中放入14个分解袋。放置凋落物分解袋时,先清除地表凋落物层,再将分解袋紧贴地面放置,表面简单覆盖一层凋落物。此后每隔3个月取1次样,每样方每次取2袋,试验期间共收集7次。收集的分解袋拿回实验室,小心清除凋落物表面的泥土,65℃烘干称重。

1.6 数据的分析

用统计软件SAS8.0进行数据处理分析,用Re-peated measured ANOVA检验土壤呼吸、土壤温度、土壤湿度和凋落物质量残留率在处理间的差异显著性,利用One-Way ANOVA检验年均土壤呼吸速率、土壤pH值、土壤微生物量碳、氮含量和凋落物质量残留率的差异显著性,用回归分析方法建立土壤温度、土壤湿度与土壤呼吸之间的统计关系。土壤呼吸与温度之间关系采用指数模型:y＝aebT。式中,y为土壤呼吸速率；T为土壤温度；a是温度为0℃时的土壤呼吸(Luo et al,2001)；b为温度反应系数。Q10值通过下式确定(Xu＆Qi,2001):Q10＝e10b。式中,b同上式。凋落物的分解速率采用负指数衰减模型计算:y＝ae-kt。式中,y为质量残留率( ),t为时间,通常以年或月表示,a为拟合参数,k即为年分解速率常数(gűg-1űa-1)。某一时刻凋落物残留率＝(某一时间凋落物干质量/初始时间干质量)× 100 。用SigmaPlot 10.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 模拟酸雨对土壤温度与土壤湿度的影响

季风林土壤温度和土壤湿度在不同处理下都具有明显的季节动态,湿季(4－9月)较高,旱季(10月至翌年3月)较低(P<0.05),对照样方的年均土壤温度和年均土壤湿度分别为(20.00±0.04)℃和(27.68±0.70) 。两年的测定周期内,不同处理间的土壤温度和土壤湿度在湿季、旱季和全年均无显著差异(P>0.05),说明模拟酸雨对土壤温度和土壤湿度无影响(图1:A,B)。

2.2 模拟酸雨对土壤呼吸速率的影响

由图1:C及表1可知,不同处理下的土壤呼吸速率均具有明显的季节动态,湿季的土壤呼吸速率显著高于旱季(P<0.05)；对两年观测周期内的数据进行重复测量方差分析显示,不同处理间的土壤呼吸差异显著(P<0.05)。CK、T1、T2和T3处理下的年均土壤呼吸速率分别为(3.07±0.08)、(3.06± 0.17)、(2.78±0.29)和(2.56±0.08)μmolűm-2űs-1,其中T3处理显著低于CK和T1处理(P<0.05),这表明模拟酸雨抑制了季风林的土壤呼吸。这种抑制作用大体上随处理时间的延长而逐渐显著,表现为在测定周期的第一年,与CK相比,T1、T2和T3处理下的年均土壤呼吸速率分别降低2.0 、7.8 和13.6 ,各处理间差异不显著；而在第二年,下降幅度明显增大,分别为-0.9,10.9 和19.3 ,各处理间差异显著(P<0.05)。但模拟酸雨对土壤呼吸的抑制作用具有季节差异性,处理间的差异性只出现在湿季,如在第二年的湿季,与CK相比,T3的下降幅度达22.96 (P<0.05)；各处理间的土壤呼吸速率在旱季无显著差异。

2.3 模拟酸雨对土壤pH值、土壤微生物量碳、氮含量的影响

实验期间的两次测定中,土壤pH值、土壤微生物量碳、氮含量的平均值在对照样方分别为(3.89± 0.03)、(570.25±57.06)和(98.33±16.94)mgűkg-1(图2,图3)。方差分析表明,模拟酸雨对2010年6月测定(模拟酸雨1 a后)的土壤pH值、土壤微生物量碳、氮含量均无显著影响(P>0.05),但模拟酸雨却均显著地降低了2011年6月测定(模拟酸雨2 a后)的这三个指标(P<0.05)。在后一次的测定中,与CK相比,土壤pH值在T1、T2和T3处理分别下降了0.05、0.14和0.16,其中T2和T3处理显著低于CK；土壤微生物量碳含量分别下降了6.4 、13.6 和15.6 ,其中T2和T3处理显著低于CK；土壤微生物量氮含量则分别下降了12.5 、20.0

和29.6 ,其中T3处理显著低于CK。可见,模拟酸雨降低了森林土壤的pH值,使得土壤酸化加剧；同时,降低了土壤微生物量碳、氮含量,抑制了土壤微生物活性。与土壤呼吸结果对应,模拟酸雨对土壤的酸化效应和对微生物活性的抑制效应会随着模拟酸雨处理时间的延长而逐渐显著。

2.4 模拟酸雨对凋落物质量残留率的影响

图4是季风林优势树种锥栗叶凋落叶在不同酸雨处理下的质量残留率变化情况,在整个观测阶段,质量残留率(经历相同分解时间相比较)在酸处理样方均大于CK,可见模拟酸雨处理对凋落物分解有不同程度的抑制作用。经过21个月的分解,CK、T1、T2和T3处理的质量残留率分别为13.92 、15.31 、16.58 和21.22 ,为CK

图1 不同处理间土壤温度(A)、土壤湿度(B)和土壤呼吸速率(C)的季节动态(2010年4月－2012年3月)Fig.1 Seasonal dynamics of soil temperatures(A),soil moistures(B),and soil respiration rates(C)under different treat-ments(from April 2010 to March 2012)

表1 土壤呼吸速率在不同处理间的差异性(平均值±标准偏差)Table 1 Differences in soil respiration rates under different treatments(mean±SD,μmolűm-2űs-1)

图2 不同处理间的土壤pH值Fig.2 Soil pH value under different treatments

图3 不同处理间的土壤微生物量碳(A)和土壤微生物量氮(B)Fig.3 Soil microbial biomass carbon(SMBC) (A) and soil microbial biomass nitrogen(SMBN) (B) under different treatments

2.5 土壤呼吸速率与土壤温湿度的关系

各个处理的土壤呼吸速率与地下5 cm温度之间均呈显著指数回归关系(P<0.001),对应的方程可决系数为0.55～0.71,而各个处理与地下5 cm湿度之间均呈显著直线回归关系(P<0.001),对应的方程可决系数为0.17～0.19(图5)。利用CK、T1、T2和T3处理土壤呼吸速率与土壤温度之间的指数回归关系可得其对应的土壤呼吸温度敏感系数Q10值(即土壤温度每升高10℃,土壤呼吸速率变为未增温前呼吸速率的倍数)分别为1.99、1.88、1.76和1.71(图4),Q10呈随酸处理pH值降低有下降的趋势,表明酸雨处理降低了土壤呼吸的温度敏感性。

图4 不同处理间优势树种锥栗(Castanopsis chinensis)凋落叶分解质量残留率( )动态Fig.4 Changes in mass remaining( )of leaf litter of the dominant spices Castanopsis chinensis in different treatments

3 讨论与结论

亚热带常绿阔叶林区域占全国森林总面积的45.56 ,其土壤层碳库C为4.12 Pg,占全国森林总土壤碳库的39.24 (方精云等,2002)。因此,在该区域进行森林土壤呼吸及其对环境变化的响应研究,对认识我国森林生态系统碳收支具有重要意义。本研究所在地鼎湖山季风常绿阔叶林是南亚热带地带性植被类型,鉴于此林型在该区域的典型代表性,近年来已有不少研究者陆续在此开展土壤呼吸相关的研究。如Tang et al(2006)对该林型土壤呼吸的年际和日变化规律进行了研究；另外,环境变化如氮沉降(Mo et al,2008)和降水改变(Deng et al,2012)对土壤呼吸的影响也有研究报道。近年来,我国南亚热带森林酸雨和森林土壤酸化问题尤其严重,如本研究所在林型的酸雨频率由2003年的63 增至2009年的96 ,大气降雨年均pH值则由2003年4.90降至2007年的4.10(刘菊秀等,2003b),并且整个森林土壤剖面pH值都低小于4.5,土壤自然酸化非常严重(刘菊秀等,2003a)。但酸雨加剧对该林型土壤呼吸影响的研究却鲜有报道。

图5 不同处理下土壤呼吸与土壤温度(A)和土壤湿度(B)的相关关系Fig.5 Relationship of soil respiration rate with soil temperature(A)or soil moisture(B)under different treatments

由于各研究区域的气候条件,土壤营养状况以及植被类型等不同,酸雨对森林土壤呼吸影响的研究结果往往存在差异。如Will et al(1986)报道模拟酸雨并未影响土壤呼吸；刘源月等(2010)研究表明,模拟酸雨在短期内就能抑制土壤呼吸,而且重度酸雨(pH2.5)使土壤呼吸持续减弱；欧阳学军等(2005)的结果表明,一定的酸化累积促进CO2排放,当累积到某值时又抑制CO2的排放。本研究中,模拟酸雨抑制了季风林的土壤呼吸,抑制效应随着处理时间的延长而逐渐显著,且只有高强度模拟酸雨T3处理在湿季显著的抑制了土壤呼吸。

模拟酸雨对土壤呼吸的抑制作用可能与其胁迫下土壤酸化从而导致土壤微生物活性和凋落物分解速率下降有关。本研究样地CK样方的土壤为强酸性土壤(pH值小于4),而经过25个月的模拟酸雨处理,土壤pH值显著降低,这表明原本酸化严重的土壤酸化加剧,这与刘源月等(2010)热带和亚热带森林的模拟酸雨结果类似。一方面,土壤呼吸与土壤有机物的转化与循环密切相关,有赖于专性微生物活化才能完成,酸化的土壤由于H＋的毒害作用,从而改变了土壤分解者微生物的种类,结构以及生物活性(Falappi et al,1994)。高志红等(2004)指出各种微生物都有最适宜的pH范围,pH过低会对微生物活性产生抑制作用。本研究中模拟酸雨降低了土壤微生物量碳、氮含量,这表明土壤微生物活性受到抑制,从而抑制了微生物异氧呼吸。另一方面,凋落物分解过程是土壤呼吸的一个重要途径,土壤微生物活性的降低会导致凋落物分解速率的降低,因此导致凋落物分解产生的CO2减少(Wolters,1991)。Raich＆Schlesinger(1992)估算的全球土壤呼吸通量约为68 Pg Cűa-1,其中50 Pg Cűa-1来自于凋落物和土壤有机质分解,因此凋落物数量及其分解速率在很大程度上影响着土壤CO2通量(Wan et al,2007)。邓琦等(2007)的研究结果表明,松林、混交林和季风林的凋落物对土壤呼吸年平均贡献率分别为36.35 、33.29 和27.82 ,这证明了凋落物的碳输入是鼎湖山森林土壤呼吸的一个重要的影响因素。本研究中,模拟酸雨减缓了季风林优势树种锥栗叶凋落物的分解速率,从而抑制凋落物CO2的释放,这与马元丹等(2010)在亚热带和温度森林的研究结果相一致。

土壤温度和土壤湿度是影响土壤呼吸的两个最主要环境因子。在热带和亚热带的森林,土壤呼吸与土壤温度和土壤湿度的关系一般分别用指数回归方程和直线回归方程来描述(Sotta et al,2004；Cleveland＆Townsend,2006)。本研究不同处理下的土壤呼吸速率均与土壤温度呈显著的指数回归关系,与土壤湿度呈显著的直线回归关系,这种土壤温度和土壤湿度对土壤呼吸共同控制的关系与本区域雨热同期的季风气候有关(Kong et al,1997)。模拟酸雨对土壤呼吸的抑制效应主要出现在湿季,这是由于本区域湿季水热充沛,植物光合作用较强,根系生长较旱季旺盛,微生物活性较高,因此酸雨在湿季对它们的抑制作用会更明显(Yang et al,2004；张勇等,2011)。另外,我们发现模拟酸雨影响了土壤呼吸对温度的响应,表现为Q10值在酸处理下有下降的趋势,表明模拟酸雨减低了土壤呼吸的温度敏感性,这与北亚热带天然次生林的模拟酸雨结果一致(Yang et al,2004),推测原因可能是由于土壤pH值的改变引起根系呼吸强度、土壤酶活性的改变而导致(谢小赞等,2009)。

由于土壤在短期内对酸雨具有一定的缓冲能力,所以在实验的初期模拟酸雨没有显著降低土壤pH值,而随着模拟酸雨处理的时间延长这种下降效应才变得显著,这与刘菊秀等(2003a)的研究结果相应,表明模拟酸雨下森林的土壤酸化是个逐渐累积的过程。同时,土壤呼吸影响因子,包括土壤微生物活性和凋落物分解速率对模拟酸雨的响应也随着酸处理时间的延长而逐渐显著,因此,森林土壤呼吸对模拟酸雨的响应也呈现相同的规律。此外,土壤微生物活性和凋落物分解速率大体上是在强酸雨T3处理下才达到处理效应的显著水平,相应地,只有T3处理显著地抑制了土壤呼吸速率。

根据本研究结果,在酸雨日益严重的南亚热带地区,森林土壤呼吸速率的降低将有利于土壤有机碳的积累,这可能是成熟森林可持续积累有机碳的机理之一(Zhou et al,2006)。但酸雨对土壤生态系统的影响是个长期累积的过程,本试验两年多的模拟酸雨喷淋可能仍比较短,而且对土壤微生物量碳、氮含量和凋落物分解速率的测定也比较初步,未来在继续探讨酸雨对土壤呼吸的长期效应同时,应该对土壤理化性质发生的变化进行长期和连续的监测分析,以使研究结果能够更好地说明酸雨对土壤呼吸产生的综合影响。

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Effects of simulated acid rain on soil respiration in a monsoon evergreen broad-leaved forest at Dinghushan Nature Reserve

LIANG Guo-Hua1,WU Jian-Ping2,3,XIONG Xin2,3,WU Xiao-Ying1,CHU Guo-Wei2,ZHOU Guo-Yi2,Zeng Ren-Sen1,ZHANG De-Qiang2∗

(1.South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China；2.South China Botanical Garden,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510650,China；3.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China)

Determining the effects of elevated acid rain on forest soil respiration can provide useful information for under-standing of the process of carbon cycle of forest ecosystem and its response to global change.Therefore,a simulated acid rain(SAR)experiment was conducted in a monsoon evergreen broad-leaved forest at the Dinghushan Nature Reserve.SAR treatments included CK(the local lake water,pH4.5),T1(pH4.0),T2(pH3.5),T3(pH3.0)with three replicates.SAR experiments were initiated in June 2009 and were sprayed twice a month during the study period.Re-sponses of soil respiration to SAR were studied from April 2010 to March 2012 with a LI-8100 soil CO2efflux system.The results showed that mean annual soil respiration rates for the CK,T1,T2,and T3 treatments were(3.07±0.08),(3.06±0.17),(2.78±0.29),(2.56±0.08)μmolűm-2űs-1,respectively,and the T3 treatment was significant lower than the CK and T1 treatments(P<0.05),indicating that soil respiration was depressed under SAR.These negative effects were evident in the warm-wet seasons(P<0.05),but not in the cool-dry ones.In addition,by analyzing the an-nual soil respiration of each year,we found that these negative effects had been strengthened over time with significant difference among treatments occurred only in the second year.The depression of soil respiration may be related to the re-duction of heterotrophic respiration and CO2production from litter caused by soil acidification under SAR,as we found that soil pH value and soil microbial biomass carbon and nitrogen significantly decreased after exposure to SAR for two years；and litter decomposition rate was also depressed during the study period.Coincide with the situation of soil respi-ration,the negative effects SAR on these index had been strengthened over time with significant differences among treat-ments mostly occurring in the later stage of the study period.Furthermore,we found the effects of SAR on the tempera-ture response of soil respiration,with a decline in Q10during the study period,suggesting that SAR would decrease the temperature sensitivity of soil respiration.According to the results of this study,soil carbon in forests of subtropical Chi-na would accumulate as the reduction of soil respiration under the continued acid rain in the future.

simulated acid rain,soil respiration,soil pH value,soil microbial activities,litter decomposition,monsoon evergreen broad-leaved forest

Q948.113

A

1000-3142(2016)02-0145-09

10.11931/guihaia.gxzw201504032

梁国华,吴建平,熊鑫,等.模拟酸雨对鼎湖山季风常绿阔叶林土壤呼吸的初期影响[J].广西植物,2016,36(2):145－153

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2015-04-23

2015-08-07

广东省科技计划项目(2014A020216031)；中国博士后科学基金(2014M552207)；国家自然科学基金(31500353,31428001,41430529) [Supported by Guangdong Science and Technology Development(2014A020216031)；Science Foundation for Post Doctorate Rescarch of China (2014M552207)；National Natural Science Foundation of China(31500353,31428001,41430529)]。

梁国华(1985-),男,广东江门人,博士,主要从事森林生态学研究,(E-mail)lianggh＠scbg.ac.cn。

∗通讯作者:张德强,研究员,博士生导师,主要从事陆地生态系统对全球变化的响应与适应研究,(E-mail)zhangdeq＠scib.ac.cn。