大兴安岭北部兴安落叶松林土壤呼吸及其对凋落物的响应

发布时间：2020-08-29 10:03

　　森林土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,其动态变化规律对全球碳循环起着重要作用。大兴安岭北部林区地处我国寒温带地区,其地带性植被是以兴安落叶松林为优势建群种的明亮针叶林,本研究以本地区落叶松纯林、白桦-落叶松林、樟子松-落叶松林、杜鹃-落叶松林和杜香-落叶松林这5种主要类型的兴安落叶松林为对象,利用LI-6400对不同类型兴安落叶松林土壤呼吸及其组分进行观测研究,同时对土壤10 cm温度(T10)和湿度(W10)进行了同步测定,分析5种类型兴安落叶松林土壤呼吸及其呼吸组分的季节动态特征、各呼吸组分对土壤总呼吸的贡献率以及T10、W10和凋落物对土壤呼吸的影响。以期为进一步阐明我国寒温带地区碳释放及对地区气候的影响提供科学依据。研究结果如下:(1)5种类型兴安落叶松林土壤总呼吸(Rs)、异养呼吸(Rh)和根呼吸(Rr)都具有明显的单峰曲线季节动态,且峰值都出现在8月;观测期平均Rs波动在4.71～7.41μmol/(m2·s)之间,呼吸速率的大小表现为:樟子松-落叶松林杜香-落叶松林白桦-落叶松林落叶松纯林杜鹃-落叶松林,且差异显著(P0.05);平均Rr表现为杜香-落叶松林樟子松-落叶松林白桦-落叶松林杜鹃-落叶松林落叶松纯林,波动范围为1.97～3.15μmol/(m2-s);平均Rh波动在3.80～5.56μmol/(m2·s)之间,其中樟子松-落叶松林最大,而杜鹃-落叶松林最小。在异养呼吸中,以矿质土壤呼吸(Rm)为主,观测期5种类型兴安落叶松林平均Rm表现为樟子松-落叶松林白桦-落叶松林落叶松纯林杜香-落叶松林杜鹃-落叶松林,波动范围为2.98～4.85 μmol/(m2·s);凋落物呼吸(R1)的呼吸速率较低,平均R1波动在0.70～1.22μmol/(m2·s),表现为杜香-落叶松林落叶松纯林白桦-落叶松林杜鹃-落叶松林樟子松-落叶松林。(2)不同类型的兴安落叶松林土壤呼吸及其组分之间存在差异,在观测期内,杜鹃-落叶松林的Rs明显小于与其他类型的兴安落叶松林(P0.05),与樟子松落叶松林的差异达极显著(P0.01),樟子松-落叶松林的Rs也明显大于落叶松纯林的Rs(P0.05),而其他类型的兴安落叶松林之间Rs的差异不显著(P0.05);落叶松纯林的Rr与樟子松-落叶松林和杜香落叶松林之间差异也显著(P0.05);杜鹃-落叶松林的Rh在整个观测期内明显小于其他类型的兴安落叶松林(P0.05),与与樟子松落叶松林的差异也达极显著水平(P0.01);樟子松-落叶松林的Rm在观测期内明显大于杜香-落叶松林和杜鹃-落叶松林(P0.05),而R1在5种类型的兴安落叶松林中并没有表现出明显的差异(P0.05)。(3)5种类型的兴安落叶松林中,土壤各呼吸组分对总呼吸的贡献率有差异。其中Rh对Rs的贡献最大,观测期Rh在Rs中所占的比例均值在61.84%～71.76%之间;Rm是Rh的主要部分,5种类型的兴安落叶松林Rm贡献率均值在46.28%～58.18%之间,而R1贡献率的均值较小,为8.34%～15.57%。Rr对Rs的贡献率较小,观测期内Rr的平均贡献率在28.24%～38.16%之间。Rr的贡献率是Rr贡献率的2倍,因此,异养呼吸是土壤呼吸的主体。在观测期内,虽然不同类型的兴安落叶松林各土壤呼吸组分的贡献率有差异,但差异并不显著(P0.05)。(4)5种类型的兴安落叶松林土壤10 cm温度(T10)和湿度(W10)分别与土壤呼吸(Rs)的拟合结果表明:Rs与T10呈显著正相关指数关系(P0.05),T10可以解释Rs季节性变化的43.6%～57.0%,5种类型兴安落叶松林Rs对T1o变化的反应敏感,温度敏感性指数(Q10)为2.29～3.29。不同类型的兴安落叶松林Rs对W10变化的响应有所差异,其中白桦-落叶松林、樟子松-落叶松林、杜香-落叶松林的土壤呼吸与10 cm处土W10存在显著的负相关(P0.05),但相关性系数都很小,W10只能解释这3种类型兴安落叶松林土壤呼吸季节性变化的10.6%、11.6%和24.3%,远低于温度对呼吸的影响;而杜鹃-落叶松林和落叶松纯林的土壤呼吸与W10相关性不显著(P0.05)。这说明温度是土壤呼吸的主要影响因子,而湿度对土壤呼吸的影响较小。(5)5种类型兴安落叶松林凋落物对土壤呼吸的影响比较复杂,凋落物的去除不影响土壤呼吸的季节动态规律,但去除凋落物后,土壤呼吸会降低,而此时土壤总呼吸却会增大,增幅为10.49%～17.94%;凋落物的去除可以使5种类型兴安落叶松林的T10升高0.11℃～0.53℃,使白桦-落叶松林、杜鹃-落叶松林和落叶松纯林的W10分别增加了 4.01%、22.55%和3.29%,而樟子松-落叶松林和杜香-落叶松林的W10则分别减小了 16.00%和9.03%;去除凋落物后,土壤呼吸与T10的相关性更高,此时T10可以解释5种类型兴安落叶松林土壤呼吸季节动态的56.2%～62.4%,但是土壤呼吸的温度敏感性会降低,5种类型兴安落叶松林的Q1o在2.15～3.03之间。凋落物的去除与否,W10都对土壤呼吸的影响不大。这进一步说明,土壤湿度并不是这一地区土壤呼吸的主要影响因素。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S714
【部分图文】：

兴安落叶松林,土壤呼吸速率,土壤呼吸,呼吸速率

３．１邋５种类型的兴安落叶松林土壤呼吸的季节动态逡逑在观测期内，５种类型兴安落叶松林土壤呼吸的季节变化明显，均呈单峰曲线变化规逡逑律，即在８月初的呼吸速率最高，６月和９月的呼吸速率较低（图１）。在观测期内，５逡逑种类型兴安落叶松林月平均土壤总呼吸速率表现为：ＺＬ＞ＤＸＬ＞ＢＬ＞Ｌ＞ＤＪＬ。５种类型兴逡逑安落叶松林土壤呼吸在观测期前期呼吸速率增长缓慢，Ｌ和ＤＸＬ的土壤呼吸在６月１３逡逑日至７月１３日这一个月内增长比较缓慢，分别只增长了邋４．５７％和２４．２１％；邋ＺＬ、ＤＪＬ和逡逑ＢＬ增长较快，增长率分别为５１．６３％、８０．８９％和８０．７８％，而ＤＪＬ的土壤呼吸在６月１３逡逑日至６月２４日基本不变，此后土壤总呼吸速率均在８月初达到最大值，此时较６月的最逡逑小值增长了邋１．３６倍；５种类型兴安落叶松林观测期土壤呼吸速率的最大值依次为ＺＵ１１．７５逡逑（ｉｍｏｌ／邋（ｍ２邋ｓ）邋）邋＞ＤＸＬ邋（１０．７２ｎｍｏｌ／邋（ｍ２邋ｓ）邋）邋＞ＢＬ邋（１０．５８（0ｍｏｌ／邋（ｍ２邋ｓ）邋）邋＞Ｌ邋（１０．０７ｎｍｏｌ／逡逑（ｍ２ｓ）邋）邋＞ＤＪＬ邋（７．６４ｐｍｏＶ（ｍ２＿ｓ）），其中邋ＺＬ邋与邋ＤＪＬ邋差异显著（Ｐ＜０．０５）；同时邋ＤＸＬ逡逑与Ｄ几之间也表现出显著差异（尸＜０．０５），而其他林型之间差异均不显著（Ｐ＞０．０５）。逡逑此后随着生长季的结束和气温的降低，５种类型兴安落叶松林土壤呼吸速率逐渐降低，至逡逑９月１８日降幅分别为３２．１８￣６０．６４％。５种类型兴安落叶松林土壤呼吸速率最小值均出现逡逑在６月

【参考文献】