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东北地区落叶松人工林土壤呼吸的时空异质性研究

张宪权  
【摘要】:本文综述了森林土壤呼吸研究的理论、方法以及研究进展和主要成果。从 2004年4月份到10月份,在东北哈尔滨地区的一个典型的长白落叶松林群落利 用动态气室气体吸收法对土壤呼吸进行了测定,同时观测相应的环境因子的变 化,分析它们的相关关系。根据根系生物量和土壤呼吸的相关性外推出土壤呼吸 各组分所占总土壤呼吸的比例;分析土壤呼吸速率在时间、空间上的变化规律; 温度和土壤含水量等主要的环境因子对土壤呼吸速率变化的影响;比较土壤呼吸 速率的昼夜差异,探讨地下根系生物量与土壤呼吸速率之间的关系。结果表明: ① 落叶松人工林土壤呼吸速率昼夜变化表现为不明显的双峰曲线,最高峰在 晚上19:00,在早上7:00出现次高峰值。土壤温度成为影响土壤呼吸的昼夜变化 主要环境因子。 ② 土壤呼吸在整个生长季节中变化明显,最高的月份为7月,平均为 3. 27μmol.m-2s-1;最低的月份是四月,平均为0. 95μmol.m-2s-1。依次为7月6月 8月9月10月5月4月。土壤呼吸的月交化与温度呈极显著的正相关;与土 壤温度的相关性好于空气温度。当土壤体积含水量低于20%时土壤呼吸速率与之 成正相关;若超过20%后土壤呼吸速率与之成显著负相关。通过计算,兴安落叶 松人工林土壤一年内的呼吸总量为588 gCm-2a-1。 ③ 在春、夏和秋三个季节,落叶松林土壤呼吸速率在水平空间变化的范围分 别为0. 48-5. 93 μmol.m-2s-1、 1. 15-9. 69μmol.m-2s-1和0. 85-6. 06μmol.m-2s-1; 土壤呼吸的平均值分别为1. 73 μmol.m-2s-1、 3. 25 μmol.m-2s-1和2. 14 μmol.m-2s-1。 温度和湿度等环境因子同土壤呼吸速率之间没有明显的相关关系,土壤中根系生 物量成为落叶松林土壤呼吸在空间变化上的主要限制因子。 在这三个生长季节中,土壤呼吸速率的空间变异性系数分别为36%、47% 和35%。保证95%可靠性,在10%误差范围内所需的样方数分别为66、 85和 62;在20%误差范围内所需的样方数分别为17、 22和16个。 ④ 利用壕沟隔断法测量四种林分(落叶松、红松、樟子松和白桦林)的土壤 呼吸速率,不同处理下的土壤呼吸速率在季节变化上基本一致,都是随着温度的 升降而升降,和温度的相关性最好,同湿度也有一定的相关关系,土壤温度和湿 度成为限制土壤呼吸速率的重要因子。有根系土壤的呼吸对温度的敏感性要高。 在不同的林分中,土壤各组分的呼吸表现为:微生物呼吸占整个土壤呼吸的 比例最高,平均都在60%以上,其次是根系呼吸,约为20-30%,比例最小的是 枯枝落叶呼吸,约为10-20%。


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