凋落物对土壤呼吸的作用.docx

凋落物对土壤呼吸的作用土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库碳储量高达1500Pg［1］是大气中碳储量的2倍约为植被中储存量的3倍［2－4］。据估算全球土壤呼吸释放CO2通量约为68Pg•a－1其中50Pg•a－1来自于凋落物和土壤有机质分解［1］。研究发现:温带阔叶混交林地上凋落物呼吸占总呼吸的37%［5］在热带森林中地上凋落物呼吸占总呼吸的33%［6］。研究表明去除凋落物后土壤呼吸年均值降低了19%［7］。同凋落物移除相比凋落物输入数量加倍导致土壤呼吸明显增加［8］。凋落物的输入可以增加矿质土壤微生物量［9］并且促进微生物呼吸［10］其释放的可溶性有机碳又能促发激发效应［11－12］。因此凋落物是土壤呼吸的一个重要组成部分对土壤呼吸产生直接影响。哀牢山中山湿性常绿阔叶林地表几乎为植被凋落物所覆盖厚度一般3～7cm。目前还未见有关该类森林内凋落物对土壤呼吸及其温度敏感性影响的报道为此在哀牢山中山湿性常绿阔叶林内设置了对照和去除凋落物两种处理通过测定这两种处理的土壤呼吸速率进而估算凋落物输入对土壤呼吸的贡献为全面了解亚热带常绿阔叶林土壤碳排放提供基础数据。1试验地概况研究样地位于中国科学院哀牢山森林生态系统定位站(哀牢山北段国家级自然保护区核心区的徐家坝地区)地处东经101度01'北纬24度32'。该地区年均气温为11．0℃年降水量1947mm干季(12——4月)、湿季(5——11月)分明85%以上的降水集中在湿季。地表几乎为植被凋落物所覆盖厚度一般3～7cm;土壤腐殖质呈棕黑色厚达10～15cm;矿质土层质地疏松以团粒结构为主。表土层透水性良好涵养水源的能力很强;有机质质量分数较高含氮量丰富;C/N比适中土壤呈酸性(pH＜5);阳离子交换量较高高于水平地带的黄棕壤。优势树种主要有景东石栎(Lithocarpuschintungensis)、云南越桔(Vacciniumduclouxii)、滇木荷(Schimanoron-hae)等林下主要以箭竹(Sinarundinarianitida)为主［13］。2研究方法在站区的中山湿性常绿阔叶林内随机选取4块10mx10m样地在样地内随机选取2个1mx1m的小样方分别作为对照(CK)和去除凋落物处理。在去除凋落物处理的上方搭建高1m尺寸为1mx1m的去凋棚防止新鲜凋落物进入。在每个小样方中心放置一个外径为200mm的PVC管(与自制的外直径为200mm的PVC管呼吸箱相配套)。采用Li－840(Li－CorLincolnNEUSA)气体分析仪测定土壤呼吸速率(Rs)同时在呼吸箱周围5cm处取5个点分别用6310针式温度计和TDR(TimeDomainReflectometer)测量地下5cm和0～5cm处土壤温度(Ts)和土壤体积含水量(Ws)取5个点的均值作为该点的土壤温度和土壤体积含水量并且用6310针式温度计和气压计记录当时的气温(Ta)和气压(P)以供土壤呼吸速率计算时使用。土壤呼吸速率按照下面公式进行计算:Rs=VPRST•dcdt。式中:V为呼吸箱体积(m3);S为呼吸箱底面积(m2);R为气体常数(8．314Pa•m3•K－1•mol－1);T为呼吸箱内空气温度(K);P表示呼吸箱内气压(Pa);dc/dt表示观测时间内呼吸箱内CO2体积分数随时间的变化率。采用单因子指数模型分别拟合土壤呼吸与土壤温度和土壤水分的关系即Rs=aebTsRs=aebWs式中:a和b为拟合后的常数项;Rs为土壤呼吸;Ts为土壤温度;Ws为土壤水分。采用Rs=aebTsWcs双因子模型拟合土壤呼吸与土壤温度和土壤水分的关系式中:a、b和c为拟合后的常数项b和c分别为温度敏感系数和水分敏感系数;Rs为土壤呼吸;Ts为土壤温度;Ws为土壤水分。土壤呼吸对温度的敏感性通常用Q10表示即土壤温度增加10℃后土壤呼吸速率增加的倍数通过Rs=aebTs和Q10=e10b模型来计算其数值。CK与去除凋落物处理两处理之差为凋落物呼吸速率(Rsl)。用SPSS18．0进行指数回归和偏相关分析并采用独立样本T检验进行差异性检验;用Sigma-plot11．0进行作图。3结果与分析3．1凋落物对土壤温度、湿度的影响CK和去除凋落物处理的土壤5cm处温度(Ts)无显著差异(图1(A))两者全年温度变化范围分别为3．5～15．6℃和3．7～15．6℃。月均最低值均出现在1月份分别为4．7℃和4．9℃月均最高值均出现在9月份均为15．4℃;年均值均为11．4℃。两处理的土壤0～5cm处土壤体积含水量(Ws)无显著差异(图1(B))两者全年土壤水分变化范围分别为2．2%～45．4%和2．1%～43．7%。月均