山西太岳山针阔叶混交林土壤呼吸速率研究

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森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分,在全球碳循环研究中有着极其重要的作用,其动态变化将对全球碳平衡产生深远的影响,精确测定土壤呼吸速率并定量其与环境因子间的相互关系已成为全球变化研究中基本且紧要的问题。2008年生长季6~10月间,在太岳山选择典型针阔叶混交林(主要树种有辽东栎、油松和落叶松)按不同坡位、坡向在林内设置样地,利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对土壤呼吸速率及其环境影响因子的生长季变化动态进行了连续定位观测,并取0~10cm和10~20cm土层土壤,测定土壤有机碳、全氮和全磷含量。分析群落土壤呼吸速率随坡向、坡位和林分类型的变异规律,并对土壤温度、土壤含水量、近地面气温和空气相对湿度以及土壤有机质含量与土壤呼吸速率的相关性进行分析。结果如下:(1)在生长季内针阔叶混交林群落土壤呼吸速率的变化动态呈明显的单峰曲线,7月中下旬土壤呼吸速率达到最大值3.25μmolCO2·m-2·s-1,平均土壤呼吸速率为2.11μmolCO2·m-2·s-1。(2)阳坡群落的土壤呼吸速率高于阴坡群落,但差异不显著(p>0.05),同一坡向不同坡位群落土壤呼吸速率间没有明显差异,总体显示上坡位群落的土壤呼吸速率要略高于中坡和下坡。(3)土壤呼吸速率与10cm土壤温度和近地面气温间都呈显著指数关系(p<0.05),它们分别可以解释土壤呼吸速率生长季变化的98.2%和95.4%,土壤呼吸速率基于10cm土壤温度和近地面气温的温度敏感性Q10值分别为3.35和2.2,说明土壤呼吸速率对于10cm土壤温度变化更敏感,相关性更好。该地区土壤呼吸速率与土壤含水量间没有明显的相关性。(4)群落0~20cm土层土壤有机碳、全氮和全磷平均含量分别为:20.39g/kg、1.72g/kg、0.26g/kg。生长季平均土壤呼吸速率与0~10cm土层土壤有机碳、全氮和全磷含量均达显著线性正相关(p<0.05);与10~20cm土层土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关,与全磷含量相关不明显。平均土壤呼吸速率与0~10cm土层土壤有机碳、全氮和全磷含量的相关性高于与10~20cm土层的相关性。(5)不同林型间土壤呼吸速率也有显著差异,辽东栎林土壤呼吸速率显著高于油松林和辽东栎落叶松混交林(p<0.05),后两者间差异不显著。综上所述,土壤温度、近地面气温、土壤有机质含量和林分类型是该地区土壤呼吸速率变化的主要影响因素。
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