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五种温带森林非生长季土壤呼吸的研究

杨阔  
【摘要】: 以往的土壤呼吸(Rs)研究绝大多数集中于生长季,而对非生长季Rs的研究很少。冬季Rs是生态系统呼吸中的重要组成部分,并且能显著地影响碳收支。春季土壤解冻过程是中高纬度地区森林生态系统Rs年内变化的一个关键时期,但此期间Rs的时间动态规律及其控制机理尚不清楚。本研究以我国东北东部5种温带森林(蒙古栎(Quercus mongolica)林、杨桦(Populus davidiana—Betula platyphylla)林、硬阔叶林、红松(Pinus koraiensis)林和落叶松(Larix gmelinii)林)为研究对象,采用静态箱—气相色谱法测定非生长季时期Rs动态及其相关的环境因子。主要研究结果如下: 冬季不同林型的Rs变化没有明显的规律,基本上在冬季末期达到最大值,其中只有硬阔叶林的Rs与土壤温度的变化一致,其余林型的Rs变化格局与土壤温度的关联性不大。与生长季相比,冬季的Rs与土壤温度和含水量的之间的关系不是很紧密(R2=0.266—0.422)。Rs年通量从大到小依次为:硬阔叶林2114.90 g·m-2yr-1;杨桦林1989.66 g·m-2yr-1;蒙古栎林1860.88 g·m-2yr-1;红松林1435.56 g·m-2yr-1和落叶松林1934.59 g·m-2yr-1。各自对应的冬季Rs通量在年通量中所占的比例分别为:9.63%;10.19%;13.08%;12.78%和10.13%。冬季时期不同林型Rs的Q10值从大到小依次为:硬阔叶林12.5;落叶松林10.5;杨桦林6.8;红松林4.6和蒙古栎林2.4。除了蒙古栎林和红松林冬季和全年的Q10值比较接近外,其余林型的Q10值在冬季时普遍大于生长季的。 在土壤解冻过程中,Rs受林型、解冻时期及其交互作用的显著影响。红松林、落叶松林、硬阔叶林、杨桦林和蒙古栎林的Rs变化范围依次为:10.0—196.0 mg·m-2·h-1,5.8—217.1 mg·m-2·h-1,9.7—382.1 mg·m-2·h-1,15.8—269.0 mg·m-2·h-1和35.9—262.5mg·m-2·h-1。Rs的平均值随着解冻的进程而增大,其变化趋势大致与土壤温度的变化相吻合。土壤温度极显著地影响Rs(R2=0.46—0.77),而土壤含水量对Rs的影响则因林型和土壤深度而异。5种林型的土壤呼吸温度系数(Q10)依次为:落叶松林10.9,硬阔叶林7.1,红松林6.5,杨桦林4.3和蒙古栎林2.3。进一步的研究应该集中研究非生长季时期Rs的控制机制,尤其是Rs与土壤微生物种群动态及其活性之间的关系。


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