气温升高背景下沼泽湿地土壤酶活性与有机碳动态的关系研究

在全球变暖背景下，不同冻土环境湿地土壤有机碳的稳定性是一个非常值得深入探讨的问题，而与土壤微生物活性密切相关的酶活性变化是冻土区土壤有机碳积累与分解的关键。但由于土壤冻融作用变化导致的湿地生态系统碳平衡及碳源/汇关系转化过程中酶活性变化特征及对土壤有机碳动态作用机理的认识尚有许多未知之处，特别是缺乏冻融作用与酶活性变化的相关野外观测研究。本项目拟选取东北多年冻土与季节性冻土区沼泽湿地，通过野外对比定位观测和室内培养实验，研究气温升高背景下沼泽湿地土壤酶活性变化特征及其对土壤有机碳稳定性的影响，明确不同冻融环境条件下，土壤碳库动态与酶活性变化的关系，揭示气候变暖背景下冻土区湿地土壤碳库动态的关键过程机理，为寒区湿地生态系统碳管理和增汇潜力评价提供重要的基础数据和理论依据。

冻土区沼泽湿地是重要的碳库，土壤酶活性变化是冻土区土壤有机碳积累与分解的关键因素。在全球变暖背景下，土壤冻融作用变化导致的湿地生态系统酶活性变化特征及对土壤有机碳动态作用机理尚缺乏研究。本项目选取东北连续多年冻土与季节性冻土区沼泽湿地为研究对象，通过野外对比定位观测和室内培养实验，研究气温升高背景下沼泽湿地土壤酶活性变化特征及与土壤有机碳的动态关系。研究表明:从连续多年冻土区沼泽湿地至季节性冻土区沼泽湿地土壤酶活性、有机碳及活性碳组分含量显著降低，多年冻土区沼泽湿地土壤代表潜在易分解的碳库；冻融循环显著影响沼泽湿地土壤酶活性，自然冻融条件下季节冻土区小叶章沼泽湿地土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶活性与土壤微生物量碳（MBC）、溶解有机碳（DOC）含量均呈极显著正相关关系；冻融循环频次及温度对土壤酶活性影响显著，不同冻融条件下，沼泽湿地土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶活性均与MBC含量呈显著或极显著正相关关系，而只在低温冻融循环条件下，连续多年冻土沼泽湿地土壤纤维素酶活性与DOC含量呈显著正相关，表明不同冻融循环条件下，土壤酶活性与土壤微生物量碳的正反馈机制影响着沼泽湿地土壤碳组分的稳定性；温度升高显著促进了冻土区沼泽湿地土壤蔗糖酶、脲酶、纤维素酶活性，并且在温度驱动下，这三种酶活性与活性碳组分（MBC、DOC）呈显著或极显著正相关，表明气候变暖会使冻土区沼泽湿地土壤酶活性增加，提高土壤碳组分周转速率，将导致冻土区沼泽湿地土壤有机碳释放。本研究为寒区湿地生态系统碳管理和碳收支评价提供重要的基础数据和理论依据。