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红树林生态系统由于具有高净初级生产力、对全球变化极为敏感等特点,因此,它对全球碳源汇作用的贡献成为近年来新的研究方向。红树林地表土壤呼吸是碳循环的重要部分,是生态系统主要的碳流失方式。同时,红树林土壤通常处于缺氧状态,又受到周期性潮汐侵袭,因此地表通常分布有特殊的通气器官——呼吸根。呼吸根是连接地下根与空气的通道,是氧气和二氧化碳进出的通道。因此,红树林地表释放的CO2通量是土壤呼吸和呼吸根呼吸的共同作用。
本文针对红树林生态系统的特殊生境和适应特征,采用原位测定法分别对厦门无瓣海桑(Sonneratia apetala)、漳江口白骨壤(Avicennia marina)、海口无瓣海桑(Sonneratia apetala)、海口白骨壤(Avicennia marina)、海口海莲(Bruguiera sexangula)等五种群落的土壤呼吸和呼吸根CO2通量进行测定。测定过程中通过建立相关的转化模型,最终实现对各红树群落的土壤呼吸、群体呼吸根和地表总CO2通量大小进行估算和比较,并分析其影响因子。研究结果表明:
1.五种群落的土壤呼吸平均值波动范围为0.19-0.75μmol·m-2·s-1。土壤呼吸与土壤温度(表面以下5cm处)呈显著相关关系(p<0.01),响应曲线为抛物线型。土壤呼吸在23-25℃达到峰值,25℃以下的Q10值为2.8,接近于全球Q10的中间值;土壤呼吸与土壤总碳含量呈显著正相关关系(p<0.01)。
2.单个呼吸根呼吸速率受到温度的影响,呈显著指数相关关系(p<0.01),呼吸的Q10值为2.1。单个呼吸根呼吸速率与呼吸根表面积、基径、体积、干重均显著相关。整体上看,表面积和单个呼吸根呼吸速率的相关性最佳。因此本文将呼吸根表面积作为变量因子,建立模型用以估测呼吸根的呼吸速率。
3.在厦门无瓣海桑、漳江口白骨壤、海口白骨壤、海口海莲和海口无瓣海桑林内,群体呼吸根CO2释放通量依次为0.39、0.31、0.73、1.55、1.41μmol· m-2· s-1,且与地下根生物量显著相关(p<0.05)。在厦门无瓣海桑、漳江口白骨壤、海口白骨壤、海口海莲和海口无瓣海桑林内,地表总CO2释放通量依次为0.58、0.94、1.26、2.30、2.14μmol·m-2·s-1。
4.在厦门无瓣海桑、海口白骨壤、海口白骨壤、海口海莲和海口无瓣海桑林内,群体呼吸根CO2释放通量依次为该群落土壤呼吸的2.05、0.49、1.38、2.07、2.17倍,对地表总CO2释放通量的贡献依次达到67.2%、33.0%、58.0%、67.4%和68.5%。
5.本实验证明,呼吸根是红树林生态系统碳循环的重要组成部分,对红树林生态系统地表CO2通量做出了较大贡献;同时,当纳入呼吸根的CO2释放通量时,红树林地表CO2通量会明显增高,甚至在某些情况下仅次于热带雨林。