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土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,是碳丢失的重要环节,其微小变化都会引起大气CO2浓度的较大改变。研究土壤呼吸有助于加深对全球碳循环以及全球气候变暖的认识。尽管土壤呼吸在全球碳循环和气候变化中处于中心地位,但对其了解是最少的。
土地利用是影响土壤呼吸的重要因素之一。对不同土地利用类型下CO2通量的长期观测有助于理解陆地生态系统的碳循环及其控制机理,有助于评价生态系统碳循环及其对未来气候变化的响应。在西双版纳地区对季节雨林和橡胶林的土壤呼吸已有研究,但对亚热带季风气候下茶园的研究还未见报道。这势必会对评价这一地区的土壤固碳能力和碳循环造成影响。
为了解西双版纳山地地区不同土地利用类型下土壤呼吸的变化规律和影响因素,我们于2010年11月至2011年11月采用Li-8100便携式呼吸测量室对西双版纳勐宋地区的古树茶园、台地茶园和次生林中的土壤呼吸速率及其相关因素进行了定位观测,并分析了其日、季节变化特征及其影响因素,得出以下结论:
(1)3种土地利用类型下土壤呼吸速率日变化具有显著的差异性(P<0.05),日变化格局不同;古树茶和台地茶样地因结构相对简单,土壤温湿波动较大,土壤呼吸变化较大;土壤呼吸速率日最高值大多出现在14:00~16:00,对大气温度变化的反应有滞后性。
(2)土壤呼吸和土壤温湿度均有明显的季节变化,其变化趋势相似;旱雨季交错期是土壤呼吸速率和土壤温湿度变化最剧烈的阶段,与在热带季节雨林中得到的结论相同;台地茶的季节波动最大。
(3)土壤呼吸速率年均值表现为古树茶园(3.20 umol·m-2s.1)<台地茶园(4.10umol·m-2s.1)<次生林(4.44 umol·m-2s-1),与热点雨林的测量结果相近。
(4)3种土地利用类型土壤呼吸速率均与土壤湿度(0~10 cm)和空气日均温具有显著相关性;Q10在不同土地利用类型下具有显著的差异性;台地茶样地的Q10较高,表明其土壤呼吸对温度的变化更敏感;由于土壤水分的限制,旱季的Q10低于雨季的Q10;土壤湿度过高和过低都会阻碍土壤呼吸的进行;降水和除草会引起土壤呼吸较大的波动。