温度和凋落物品质对土壤有机质分解过程中的碳同位素分馏影响

地下碳储量的变化对陆地生态系统的碳储存和碳释放起着关键作用, 定量认识地下碳库的动态变化对预测未来大气CO2浓度和气候变化均有重要的意义。地下碳库的变化主要与土壤有机质的分解有关。由于在土壤有机质分解过程中存在碳同位素分馏,因此借助于碳同位素的研究人们能够获得地下碳库动态变化过程中的许多重要信息,例如，已经证实在土壤C动态模型中加上碳同位素分馏能够更好地确定一些与地下生态过程有关模型参数，从而提高了模型预测的准确性。然而有机质分解过程中的碳同位素分馏程度由什么决定，与温度以及原始的有机质输入物（凋落物）品质和类型有什么关系？目前还不清楚。本项目试图通过在中国大陆沿400mm年降雨线从北至南布置土壤剖面，采集土壤和凋落物样品进行碳同位素、碳、氮含量和木质素含量分析，验证温度和凋落物品质是否对有机质分解过程中的碳同位素分馏产生影响并揭示它们之间的关系。

通过本项目的研究发现：1）土壤有机质分解过程中存在的碳同位素分馏能够解释90%的土壤有机碳同位素随深度的变化，从而表明有机质分解过程中存在的碳同位素分馏是导致土壤碳同位素随深度变正的最主要原因；2）土壤水分和底物（凋落物）的品质特性对土壤有机碳分解过程中的碳同位素分馏系数有显著影响，而温度没有明显影响。由于同位素分馏系数与土壤有机质分解速度存在紧密正相关，因此，上述结果表明，温度对土壤有机质周转速度没有影响，而土壤水分增加能够促进有机质分解; 具有高品质特性（即有高纤维素含量、低木质素含量和低C/N比值）的底物（凋落物）具有较快的周转速度。