凋落物呼吸温度敏感性的变化特征及其影响因素

发布时间：2019-11-15 23:25

【摘要】：地表凋落物呼吸是土壤呼吸的一个重要组成部分,研究凋落物呼吸温度敏感性的变化特征及其影响因素对准确理解地区的土壤碳循环具有重要意义.本研究在黄土高原南部的一个典型人工刺槐林内(Robinia pseudoacacia L.),通过地表凋落物控制试验(对照处理,去除凋落物处理、倍增凋落物处理),研究凋落物呼吸温度敏感性的年际(2009~2013年)变化特征及其驱动因素.凋落物呼吸温度敏感性的年际差异显著(P0.05):在对照处理下,其最小值为4.15,最大值为6.67,均值为5.10,变异系数为19%;在倍增凋落物处理下,其变化于1.17~6.52之间,均值为3.36,变异系数高达56%.凋落物呼吸温度敏感性的年际变异与年平均土壤水分、地表凋落物量以及二者的交互作用密切相关(P0.01),同时对凋落物呼吸温度敏感性的贡献呈现出土壤水分大于地表凋落物量的趋势(对照处理:2.68和2.04;倍增凋落物处理:1.37和0.69).此外,地表凋落物倍增后,凋落物呼吸温度敏感性却减少了34%(3.36和5.10).同时,在对照处理下,大约有超过50%的地表凋落物碳滞留在该刺槐林生态系统中[215 g·(m~2·a)~(-1)和113 g·(m~2·a)~(-1)],但在倍增处理下,仅有24%的地表凋落物碳滞留在该林地生态系统中[430 g·(m~2·a)~(-1)和326 g·(m~2·a)~(-1)],即在该人工刺槐林生态系统中地表凋落物的增加未必意味着土壤有机碳储量的增加.因此,探究地表凋落物控制措施、土壤水分、地表凋落物量和凋落物呼吸温度敏感性之间的关系对准确理解地区的土壤碳循环具有重要意义.
【图文】：

凋落物,土壤温度,水分,凋落物量

环境科学38卷吸，对于个别观测日出现负的地表凋落物呼吸在计算累积凋落物呼吸时该具体观测日的凋落物呼吸按照0计算［9，16］．利用SigmaPlot10.0软件的线性回归模型拟合年平均土壤水分和地表凋落物量对凋落物呼吸温度敏感性的影响．图1不同凋落物处理下的土壤温度和水分Fig．1Soiltemperature/moistureforthedifferentsurfacelittercontrolmeasures地表凋落物量和年平均土壤水分对凋落物呼吸温度敏感性的交互影响由下列方程获得［9］:F=β7W+β8L+β9WL+β10(8)式中，F为凋落物呼吸温度敏感性，W为年平均土壤水分，L为地表凋落物量，β7、β8、β9和β10是拟合系数．为了单独量化年平均土壤水分和地表凋落物量对凋落物呼吸温度敏感性的贡献，在方程(8)的基础上通过方程(9)、(10)计算地表凋落物量和年平均土壤水分的标准化回归系数(β)，，地表凋落物量和年平均土壤水分β值的大小即可以反映出二者对凋落物呼吸温度敏感性贡献的大小［9］:βW'=β7×(W'/F')(9)βL'=β8×(L'/F')(10)式中，βW'和βL'分别是年平均土壤水分和地表凋落物量的β值，W'和L'分别是年平均土壤水分和地表凋落物量的标准偏差，F'是拟合的凋落物呼吸温度敏感性的标准偏差．2结果与分析2.1不同凋落物处理下的土壤微气候差异不同凋落物处理下的土壤温度具有相似的季节变化趋势，且这种变化趋势与大气温度的变化趋势基本一致，均呈现出夏季大于其它季节的趋势(图1)．此外，不同凋落物处理下的平均土壤温度呈现出倍增凋落物处理＞对照处理＞去除凋落物处理的趋势(14.92℃、14.76℃和14.27℃)，但各处理间的差异没有达到统计显著水平(P＞0.05)．不同凋落物处理下的土壤水分具有相似

凋落物,土壤呼吸,土壤温度,动态变化趋势

:［4.05μmol·(m2·s)－1］和［1.91μmol·(m2·s)－1］;LA:［4.76μmol·(m2·s)－1］和［2.40μmol·(m2·s)－1］;LＲ:［3.50μmol·(m2·s)－1］和1.76［μmol·(m2·s)－1］)．此外，不同地表凋落物处理下的土壤呼吸速率呈现出LA＞LCK＞LＲ的趋势(表1:［3.34μmol·(m2·s)－1］、［2.72μmol·(m2·s)－1］和［2.41μmol·(m2·s)－1］;［1035g·(m2·a)－1］、［833g·(m2·a)－1］和［709g·(m2·a)－1］)．图2不同地表凋落物处理下的土壤呼吸/凋落物呼吸Fig．2Soil/surfacelitterrespirationforthedifferentsurfacelittercontrolmeasures凋落物呼吸的动态变化趋势与大气或者土壤温度的变化趋势基本一致(图1和2)，呈现出夏季大于其他季节的趋势［倍增凋落物处理:1.51μmol·(m2·s)－1和0.58μmol·(m2·s)－1;对照处理:0.79μmol·(m2·s)－1和0.31μmol·(m2·s)－1］，且不同地表凋落物处理下的凋落物呼吸速率呈现出倍增凋落物处理＞对照处理的趋势［表1:1.03μmol·(m2·s)－1和0.51μmol·(m2·s)－1;326g·(m2·a)－1和113g·(m2·a)－1］．2.3凋落物呼吸的影响因素土壤温度对凋落物呼吸的影响用指数关系模型进行拟合，且土壤温度可以解释59%～85%(对照处理)和34%～67%(倍增凋落物处理)的凋落物呼吸变异性(表2)．表1不同地表凋落物处理下的累积土壤呼吸/凋落物呼吸1)Table1Annualcumulativesoil/surfacelitterrespirationinforthedifferentsurfacelittercontrolmeasures年份累积土壤呼吸/g·(m2·a)－1累积凋落物呼吸/g·(m2·a)

【参考文献】

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【共引文献】

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