论文部分内容阅读
华北石质山区是华北平原的重要生态屏障,一直是退耕还林等林业生态工程建设的重点区域。本文以该区刺槐(Robinia pseudoacacia)、侧柏(Platycladus orientalis)和栓皮栎(Quercus variabilis)3种典型人工林分为例,采用基于红外动态分析法为原理的Li-8100土壤呼吸自动分析仪,结合AR5土壤温湿度自动采集系统,研究并分析了暖温带山区典型人工林土壤呼吸的变化特征,旨在进一步丰富暖温带山地人工林生态系统碳通量观测数据,为全球气候变化的预测提供参考,并为华北山区林业生态工程建设的深入评估提供科学依据,对评价其它类似气候区或山区土地利用方式条件下的土壤呼吸效应的研究具有重要的借鉴作用。现得到如下结论:(1)刺槐、侧柏和栓皮栎3种人工林在生长季的土壤呼吸速率(SRR)和根呼吸(Rroot)均明显高于非生长季,且在非生长季,SRR和Rroot的日变化不明显。而在生长季,SRR和Rroot的日变化较为明显,表现为单峰波动特征。3种人工林SRR和Rroot的季节变化特征明显。其中,SRR大体上都是于2月左右达到全年最低值。从次年3月上旬开始,SRR迅速增加直至7月达到最大值,此后又开始逐渐下降。Rroot的季节变化大体上都是从2005年11月开始显著地降低,在非生长季达到全年最低值。从次年3月上旬开始,Rroot迅速增加直至在生长季的6、7月达到最大值,此后又开始逐渐下降。刺槐全年的土壤呼吸速率SRR的平均值为2.52μmol?m-2s-1,侧柏为2.08μmol?m-2s-1,栓皮栎为1.45μmol?m-2s-1。3种人工林根呼吸占土壤呼吸的比重在生长季要明显大于在非生长季,在全年有较大的变化,在非生长季达到最低值,此后逐渐上升,至6月左右达到最大值,接下来又开始下降。刺槐人工林根系土壤呼吸平均值为1.16μmol?m-2s-1占土壤总呼吸的比重RS/SS为46.09%,侧柏为0.98μmol?m-2s-1和47.11%,栓皮栎为0.77μmol?m-2s-1和52.88%。(2)刺槐、侧柏和栓皮栎3种人工林各层次土壤温度(Ts)与土壤呼吸速率(SRR)间都存在极显著的指数相关关系(p<0.01)。刺槐的土壤呼吸速率SRR与土壤20cm温度相关性最好,侧柏SRR与土壤10cm温度相关性最好,栓皮栎SRR与土壤15cm温度相关性最好。刺槐的Q10值从表层(0cm)至地下20cm依次为:2.20、2.28、2.34、2.40和2.48;侧柏依次为:2.19、2.47、2.61、2.89和2.99;栓皮栎依次为:2.51、2.59、2.72、2.80和2.94,3种人工林的Q10值都是随土层的加深而增大。土壤表层(0-20cm)含水量(SW)与刺槐、侧柏和栓皮栎3种人工林的SRR和Rroot的相关性表现为:在土壤含水量较低的情况下(如侧柏样地),SRR和Rroot由温度和水分共同决定;而在土壤含水量全年较高情况下(如刺槐和栓皮栎样地),则SRR和Rroot主要由温度来决定。(3)刺槐、侧柏和栓皮栎3种人工林土壤5cm温度与根呼吸速率(Rroot)间都存在极显著的指数相关关系(p<0.01)。刺槐根呼吸的Q10值为:2.38,侧柏为:2.71,栓皮栎依次为:3.05。3种人工林根系呼吸Q10都比5cm土壤呼吸(SRR)的Q10值更高。