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土壤碳库作为陆地生态系统中最大的碳库,是陆地植物及土壤动物和微生物生存的养分库,而土壤对有机碳的矿物保护和团聚体保护,使得有机碳固存在土壤中,这对于减缓大气CO2浓度上升有重要意义[1]。而土壤有机碳的含量取决于其积累与分解的速率[2]。凋落物作为植物生长发育过程中的产物,其分解后残留在土壤中的有机碳是土壤碳库重要的来源之一[3]。研究者对凋落物分解做了很多研究,包括凋落物的分解及养分释放,主要有分解的过程、分解过程中状态的变化[4-8],还有不同类型、不同性状的凋落物或植物残体的分解[9-12],以及影响凋落物分解的因素研究[13-14]。影响凋落物分解的因素主要分为内在因素、气候因素、土壤因素等[15],而研究发现凋落物的分解还依赖于土壤动物[16]、土壤微生物多样性[17]等。蚯蚓作为典型的大型土壤动物,其生存所需来自土壤,但是又通过摄入土壤和凋落物或再分配等活动直接或间接影响土壤[18],对土壤的肥力和理化性质等的变化发挥不可小觑的作用。研究表明,蚯蚓对凋落物和有机质腐烂的影响强烈依赖于蚯蚓生态型和多样性,且蚯蚓生态型的高度多样性加速了凋落物的质量损失和有机质的腐烂[19]。
目前可以明确的信息是蚯蚓通过影响凋落物的分解为土壤碳库做出了巨大贡献,但是对于不同蚯蚓类群对土壤碳库的影响的研究过于单一,且研究大多集中于对土壤碳库总体的变化的阐明,缺少关于不同生态类型蚯蚓及其交互作用对凋落物源碳在土壤不同组分的分配规律的影响的研究。稳定碳同位素技术是研究土壤碳循环,探究土壤碳转化、分配的高效又科学的方法之一[20],用其标记植物后,可用来示踪植物残体有机碳在土壤中的转化与分配。因此,本研究采用稳定碳同位素技术,以不同生态类群蚯蚓和杨树叶凋落物为研究对象,结合室内培养实验,研究凋落物源碳在蚯蚓作用下在土壤中的转化与分配规律,揭示凋落物源碳在蚯蚓作用下在土壤中的去向,为深入研究不同生态型蚯蚓对杨树人工林土壤固碳增汇潜力的影响提供理论依据和数据支撑。
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