摘要: 土壤呼吸(Rs)是陆地生态系统碳循环过程的重要组成部分。温度敏感性(Q10)是生态系统碳释放强度与模拟全球变暖之间的关键参数，有关Q10的研究一直是生物地球化学循环和陆地生态系统碳平衡研究的重要领域。但关于水分如何改变土壤性质和微生物群落特征... 展开 土壤呼吸(Rs)是陆地生态系统碳循环过程的重要组成部分。温度敏感性(Q10)是生态系统碳释放强度与模拟全球变暖之间的关键参数，有关Q10的研究一直是生物地球化学循环和陆地生态系统碳平衡研究的重要领域。但关于水分如何改变土壤性质和微生物群落特征，进而影响根系呼吸和土壤微生物呼吸的温度敏感性仍不明确。因此，本研究以新疆艾比湖流域典型稀盐盐生植物白刺为研究对象,系统分析了在水分梯度下白刺叶、茎、不同径级细根(极细细根,＜0.5mm;中等细根,0.5-1mm;较粗细根,1-2mm)等功能性状、土壤理化性质、微生物群落特征的变化规律，并对微生物进行功能预测，进而探究水分对土壤呼吸温度敏感性的影响。主要结论如下: (1)三个自然水分梯度(A,13.74％;C,5.87％;E,2.44％)的土壤呼吸、土壤自养呼吸(Ra)、土壤异养呼吸(Rh)、土壤凋落物呼吸(RI)的变异程度多为中等变异。细根呼吸Q10沿水分梯度的变化规律为:A(2.56)＞C(1.64)＞E(1.37);微生物呼吸Q10沿水分梯度的变化规律为:A(1.50)＞C(1.29)＞E(1.03),均呈现出随水分的降低显著减少的趋势（P＜0.05)。 (2)白刺的部分功能性状沿水分梯度变化差异显著(P＜0.05),包括:茎干物质含量(SDMC)、叶片磷含量(LPC)、茎氮含量(SNC)、茎磷含量(SPC)、根氮含量(RNC)、根磷含量(RPC);其中，在中水分梯度中，白刺叶、茎N、P含量均显著较低，SDMC显著高于其他水分样地(P＜0.05)。三径级细根的功能性状中，比根面积(SRA)和根干物质含量(RDMC)随径级的增加而显著减小(P＜0.05);根碳含量(RCC)随径级的增加而显著增加(P＜0.05);Q10(极细细根)受根氮含量(RNC)、SRA影响显著;Q10(中等细根)受RCC、RNC、SRA显著影响(P＜0.05)。 (3)沿土壤水分梯度的降低，土壤水盐含量(SWC、SSC)和土壤有机碳含量(SOC)、土壤总氮含量(TN)、硝态氮(NN)、总磷含量(TP)、速效磷含量(AP)、pH、极细砂粒、黏粒、土壤酶活性(β-葡萄糖苷酶:β-GC;脲酶:UE;碱性磷酸酶:AKP;蔗糖酶:SC)呈显著降低的趋势。Rs、Ra、RI均与SOC、TN和NN、TP和AP、土壤水盐含量呈极显著正相关关系;Rs和RI均与酶活性(β-GC、UE、AKP)呈显著正相关，Ra与酶活性(UE、AKP)呈显著正相关;此外，Rs、Ra、Rh均与土壤粒径显著相关。三径级细根Q10均与SWC、SOC、TN、AN、NN呈显著正相关关，Q10(极细细根)还与TP、AP、UE、AKP、土壤水分特征(SWC、pH、SSC)呈极显著正相关，与黏粒呈极显著负相关;Q10(中等细根)与AP、酶活性(AKP、UE、SC)、土壤水盐含量呈显著正相关关系。综合对比土壤因子与微生物呼吸Q10的关系，土壤水分特征、土壤磷含量(TP、AP)、酶活性(β-GC、AKP、UE)是影响土壤微生物呼吸Q10的最重要因素。 (4)土壤水分对白刺根际土壤细菌群落群落组成(NMDS:stress=0.052;PERMANOVAR:R2=0.24,P=0.03)影响显著，样方之间的细菌群落存在明显的分离，说明三个样地之间的白刺根际土壤细菌组成结构差异较大，且水分适中的中水分梯度微生物群落多样性组成最丰富。水分对非根际土壤细菌组成的影响较大(NMDS:stress=0.035;PERMANOVAR:R2=0.41,P=0.005)。其中，低水分梯度的土壤微生物群落多样性组成最丰富。 (5)三个水分梯度中共有的门为放线菌门、变形菌门、厚壁菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门等;其中，高、中水分中放线菌门、变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、酸杆菌门等相对丰度较高，低水分梯度中芽单胞菌门、绿弯菌门、迷踪菌门、Entotheonellaeota等相对丰度较高。筛选与Q10相关的门可以发现，低水梯度中绿弯菌门、放线菌门、变形菌门相对丰度较高。FAPROTAX功能注释显示，化能异养功能、有氧化能异养为绝对优势功能，高、中水分的芳香族化合物降解功能较强。 (6)根际土壤细菌群落门水平上，Q10(极细细根)与蛭弧菌门呈显著正相关，与Sumerlaeota呈显著负相关，Q10(较粗细根)与变形菌门呈极显著正相关，与NB1-j呈显著正相关。非根际土壤细菌群落门水平上，硝化螺旋菌门、迷踪菌门、Entotheonellaeota、未分类门均与Q10具有显著负相关性。 (7)在极细细根呼吸温度敏感性的最优结构方程模型中，各因子对Q10的解释度为0.96。其中:土壤化学性质与模块6、微生物丰度对Q10的直接影响标准总效应分别为0.66、0.16、0.26;在中等细根呼吸温度敏感性的最优结构方程模型中，各因子对Q10的解释度为0.75。其中:土壤化学性质与模块6对Q10的直接影响标准总效应分别为0.72、0.48;在较粗细根呼吸温度敏感性的最优结构方程模型中，各因子对Q10的解释度为0.73。土壤化学性质与模块3对Q10的直接影响标准总效应分别为0.56、0.46。在解释微生物呼吸温度敏感的最优结构方程模型中，各因子对Q10的解释度为0.58。其中:土壤微生物丰度、酶活性对Q10的直接影响标准总效应分别为0.49、0.38,土壤水分特征、土壤粒径、土壤化学性质对Q10的间接影响标准总效应分别为0.36、0.25、0.42。 收起