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土壤呼吸也称为土壤表面CO2通量(Rs),包括根呼吸和基础呼吸。是陆地生态系统C循环的一个重要组成部分。因此,本研究主要以相同立地条件下落叶松(Larixgmelinii)和水曲柳(Fraxinusmandshurica)人工林为研究对象,主要采用动态红外线气体分析法测定落叶松和水曲柳人工林林地土壤呼吸速率,对两种林地分别进行了施肥处理,通过测定对照和施肥林地的土壤呼吸速率、土壤温度,比较两种林分平均土壤呼吸速率的差异以及林地土壤呼吸速率的季节性变化,探讨土壤温度、 处理对土壤呼吸速率的影响,并且通过林地日气温(地上2.0m处)和土壤(5cm和10cm土壤深处)温度的测定,对两种林地的土壤表面CO2年通量进行估算。研究结果表明:
在生长季节内,落叶松人工林的平均土壤呼吸速率为2.51μmolCO2·m-2·s-1;水曲柳林分的平均土壤呼吸速率为3.13μmolCO2·m-2·s-1,两林分的平均土壤呼吸速率差异显著(p<0.05),水曲柳林分的平均土壤呼吸速率比相同立地条件下的落叶松林分高20%;另外两种林分的土壤呼吸速率都表现出明显的季节性变化,从5月份(春季)逐渐升高到8月份(夏季)的最高,随后下降,10月份(秋季)的土壤呼吸速率在整个生长季中最低。
施肥对水曲柳和落叶松林地土壤平均呼吸速率存在不同程度的影响:在生长季节内:施肥导致两个树种林分土壤平均呼吸速率显著降低,与对照(不施肥)相比,水曲柳降低25.8%(p<0.05),落叶松降低34.9%(p<0.05)。在施肥处理的样地上:水曲柳和落叶松林地土壤呼吸具有明显的季节变化,落叶松和水曲柳林地各月的平均土壤呼吸速率均低于对照林地。施肥处理并没有改变两个树种间的平均土壤呼吸速率差异:在施肥样地上,落叶松林分的平均土壤呼吸速率比相同条件下的水曲柳林分低20%左右。施肥处理使两种林地的土壤表面CO2年通量降低。
两个树种土壤呼吸速率的季节变化与土壤5cm和10cm处温度的季节变化有显著(p<0.005)指数相关(R2>0.93),5cm处的相关性要高于10cm处的。两种林分的土壤呼吸速率度对温度的敏感系数Q10不同,落叶松林地5cm和10cm处土壤呼吸温度系数Q10分别为3.05和3.29;水曲柳林地的分别为2.45和2.60。水曲柳林地土壤呼吸温度系数Q10(2.45~2.62)明显低于落叶松Q10(3.02~3.29)。但是,施肥处理并没有引起两个树种林分内土壤呼吸温度系数(Q10)的改变。
落叶松和水曲柳林地的土壤表面CO2年通量存在明显差异:水曲柳林地的土壤表面CO2年通量比落叶松林地高,5cm土壤温度处计算的土壤表面CO2年通量高25.1%,10cm温度处的高20%。我们得到落叶松和水曲柳林地的年平均土壤表面CO2通量分别为:554.1gC·m-2·a-1和692.0gC·m-2·a-1(10cm处)和515.4gC·m-2·a-1和687.8gC·m-2·a-1(5cm处)。这表明阔叶林和针叶林的土壤表面CO2通量存在明显的差异。