《中亚热带不同常绿阔叶林群落土壤呼吸及其影响因素研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中亚热带不同常绿阔叶林群落土壤呼吸及其影响因素研究（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要 中文摘要 森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳储存库，对环境保护、维持全球碳循 环和人类持续发展都具有极其重要的作用，为揭示中亚热带森林生态系统的土壤呼 吸变异及碳排放量特征，本文选择福建省建瓯市万木林自然保护区六种( 罗浮栲、 浙江桂、米槠、细柄阿丁枫、观光木和沉水樟) 天然常绿阔叶林为研究对象，利用 L i 8 1 0 0 对其土壤呼吸速率进行为期一年( 2 0 0 9 ) 的野外定位观测研究，结果表明土 壤呼吸呈明显季节变化趋势，夏季高，冬季低。单因素模型( R = a e b T 或R = a 矿) 拟 合发现土壤湿度与土壤呼吸速率未达到显著相关( p 如0 5 ) ，土壤温度与
2、土壤呼吸 速率达到显著相关( p 沙漠灌木丛、沼泽和湿地以及苔原( R a i e he ta 1 ，1 9 9 2 ) 。不同植被类型 的土壤呼吸差异中草地土壤呼吸速率最大，其次是森林，最小的是农田( R a i c h e t a l ， 1 9 9 2 ) 。不同土地利用方式下则是云杉人工林 冷杉原始林 农用地( 褚金翔，2 0 0 6 ) ； 绪论 王凤文等( 2 0 0 9 ) 研究皖西大别山区3 种林分类型土壤呼吸发现混交林 杉木林 麻 栎林；尉海东和马祥庆( 2 0 0 6 ) 研究发现不同森林类型的土壤呼吸作用强弱存在显 著差异，表现为楠木人工林 杉木人工林 马尾松人工林；而即
3、使是生长在相同土壤 上针叶林的土壤呼吸速率也比阔叶林的低约1 0 ( W e b e r , 1 9 9 0 ；H u d g e n s & Y a v i t t ， 1 9 9 7 ) ，不仅如此，H u d g e n s 等( 1 9 9 7 ) 还观察到阔叶林的土壤呼吸速率也比附近 松树人工林高，鼎湖山的季风常绿阔叶林土壤呼吸也比马尾松林高( 易志刚等， 2 0 0 3 ；Y ie ta 1 ，2 0 0 7 ) ，但是也有研究表明针叶林和阔叶林的土壤呼吸速率之间没有 显著差异( R a i c h P o t t e r , 1 9 9 5 ) 。 2 3 5 营林措施对土壤呼吸
4、的影响 采伐对土壤呼吸影响的结果差异较大。有的研究认为采伐后土壤呼吸下降 N a k a n ee ta 1 ，19 8 6 ；F e r n a n d e z ，1 9 9 3 ；王旭，2 0 0 7 ；N o u r b a k h s h ，2 0 0 7 ；) 。S t r i e g l 和 W i c k l a n d ( 1 9 9 8 ) 发现采伐后第一个生长季北美短叶松( P i n u sb a n k s i a n aL a m b ) 林土 壤呼吸约比未采伐的北美短叶松成熟林( 6 0 9 0 年生) 低了4 0 ，在皆伐后的数年中， 更新林木和地面植物的重新定居
5、以及皆伐后的数年里采伐剩余物的分解使土壤呼吸 增加了4 0 ( S t r i e g & W i c k l a n d ，2 0 0 1 ) ，他们认为这主要由于采伐后表层土壤自养和 异养呼吸下降、微生物及酶活性降低以及根系德大量死亡。有些研究则是研究发现 采伐后土壤呼吸速率增加( O h a s h ie ta 1 ，1 9 9 9 ；L o n d oe ta 1 ，1 9 9 9 ；罗辑等，2 0 0 0 ；) ， 认为是皆伐后细根分解产生的C 0 2 明显增加的原因( L y t l e & C r o n a n ，1 9 9 8 ) 。但还有 些研究报道认为采伐措施对土壤呼吸速
6、率并没有明显的影响( E d m o n d se ta ，2 0 0 0 ； V e r m e s M y r o l d ，1 9 9 2 ；T o l a n d Z a k ，1 9 9 4 ；杨玉盛等，2 0 0 5 ；R a n n i ke ta 1 ，2 0 0 2 ； N o u v e l l o ne ta 1 ，2 0 0 8 ) ，这可能是采伐后根系呼吸的减弱与土壤微生物呼吸的增加相 抵消引起的。 2 4 土壤呼吸测定方法 从2 0 世纪初开始，人类活动对土壤呼吸的影响逐渐引起社会各界的广泛关注， 其中土地利用方式对土壤呼吸的影响十分显著，例如不同的土地利用方式改变
7、了地 表植被、土壤通透性，使得土壤有机质含量等发生改变，相应的土壤呼吸也大不相 同。随之而来的是寻找某种合适的方法来测定土壤呼吸的速率。但由于生态系统的 复杂性和多样性，虽有一些测定方法各具优点与局限性。目前主要使用的方法有直 福建师范大学硕士学位论文 接法和间接法两种，且技术都在不断发展与完善中。 2 4 1 间接法 间接法是指根据其他指标如A T P 等含量来推算呼吸值( R o b e r t ，1 9 8 5 ) 。但它需 建立所测指标与土壤呼吸之间的定量关系，而这种关系一般只适用于特定的生态系 统中，具有较大的时间局限性。另外还必须建立参数模型或者机理模型，并据此推算 土壤呼吸值(
8、M c k a n e ，1 9 9 7 ) 。对于直接测定无法进行大尺度的研究，可使用间接法。 目前模拟生态系统动态和全球变化的众多模型中都包含有土壤呼吸模块( M c k a n e ， 1 9 9 7 ) ，因此间接的推算法也是一种重要方法。 2 4 2 直接法 直接测定土壤呼吸的方法基本可以分为静态气室法、动态气室法和微气象法， 其中静态气室法包括静态碱液吸收法和静态密闭气室法。静态碱液吸收法是利用碱 液吸收C 0 2 形成碳酸根，再用重量法或者中和滴定法计算出剩余的碱量，从而求出 C 0 2 的排放量，操作简便，适合也为操作，有利于多次重复，尤其是空间异质性大 的土壤呼吸，但测定精度
9、不理想；密闭气室法是用气象色谱仪或者红外分析仪测定 C 0 2 的浓度，计算出C 0 2 的排放速率，可连续监测，但取样要求高，成本高；动态 气室法分为动态密闭气室法和开放气流红外C 0 2 分析法，二者都能够比较准确的测 定c c h 的真实值，因此它更适用于测定瞬时和整段时间C 0 2 的排放速率，但在野外 使用受到一定的限制；微气象法( 涡度相关法) 不受生态系统类型的限制，适合测 定大尺度内C 0 2 的排放，其次对土壤系统几乎不造成干扰，要求的土壤条件要相对 简单，但其测定土壤C 0 2 排放的准确度很大程度上受到大气、土壤表面和仪器设备 的影响( 陈全胜等，2 0 0 3 ；K i
10、 n g & H a r r i s o n , 2 0 0 3 ) 。目前虽然动态气室法对气室内外 压力差很敏感，但一般认为它能较地反映土壤呼吸的真实速率，因此结合便携式红 外分析仪是今后的主导方向。 2 5 本研究侧重解决的问题 大气中C 0 2 增量的两个主要来源是化石燃料的燃烧和土地利用的变化。目前人 类的经济发展还无法离开化石燃料，因此，减少森林砍伐、湿地开垦，调整或改变 土地利用方式以及减少人为干扰，将会减缓温室气体的排放，增加森林的碳吸收能 力。研究不同天然林群落森林土壤呼吸的变化规律对于日后的森林经营有名莲要的 绪论 指导意义。 鉴于此，我们在福建省建瓯万木林自然保护区进行了为
11、期1 年的定位观测研究， 对6 种不同天然林群落的土壤呼吸及相关环境因子( 土壤湿度和土壤温度等) 进行 了测定和研究。研究的主要目的在于： ( 1 ) 揭示不同天然林群落土壤呼吸的季节动态及其影响因子； ( 2 ) 揭示相同气候条件下生物因素对不同天然林群落土壤呼吸年释放量影响的相对 重要性，以期为本区森林类型的管理以及土壤碳的合理利用提供基础数据。 福建师范大学硕士学位论文 1 2 第一章试验地概况及研究方法 第一章试验地概况及研究方法 1 试验地概况 试验地位于我国最早的自然保护区之一，福建省建瓯市万木林自然保护区 ( 2 7 “ 0 3 N ，1 1 8 。0 9 E ) ，地处武夷山
12、脉东南，鹫峰山脉西北。主山脊呈南北走向，海 拔2 3 4 - - 5 5 6m 。万木林面积1 8 9 时，地貌类型为典型的东南低山丘地貌，中亚热带 季风气候。距试验地较近的建瓯市年均气温1 9 6 ，极端最低气温7 3 。C ，极端最 高气温3 8 7 。C ，年均降水量1 6 7 0 咖，集中在春夏两季，年均蒸发量1 4 6 6m m ，相 对湿度7 7 ，全年无霜期2 7 7 天。2 0 0 9 年的气温和降雨量格局见图1 1 。土壤为山 地红壤，呈酸性，p H 值5 1 左右。植被为中亚热带常绿阔叶林，据历史记载，万木 林在1 3 3 4 年造杉木林，1 3 9 9 年封禁，历时6 0
13、 0 年自然演替成为中亚热带顶级群落。 区内森林覆盖率达9 4 1 4 ，蓄积量4 2 8 1 41 1 1 3 ，诸多植物群落共存于万木林中，其中 以喜暖的樟科、木兰科、壳斗科、杜英科、山茶科、山矾科和金缕梅科等为主。区 中的优势种主要有米槠( C a s t a n o p s i sC a r l e s i O 、罗浮栲( C a s t s a n o p s i s fa b r O 、浙江桂 ( C i n n a m o m u mc h e k i a n g e n s e ) 、木荷( S c h i m as u p e r b a ) 、细柄阿丁枫( A l t i
14、n g i a g r a c i l i p e s ) 等。 3 0 0 2 5 0 Q 2 0 0 昌 圃嘲 1 5 0 膣 潋1 0 0 5 0 O l234 567S91 0l l1 2 月份 图卜l 试验地2 0 0 9 年气温和降雨量格局 F i g 1 - 1A i rt e m p e r a t u r ea n dr a i n f a l lp a t t e r n sf o rt h es t u d ya r e a 月降雨量月平均温度 3 5 3 0 2 5 2 0p 埒孕 l O 5 O 福建师范大学硕士学位论文 本研究选取其中6 种天然林为研究对象，其基本概
15、况如下： ( 1 ) 沉水樟群落样地坡向2 7 0 0 ，坡度4 0 0 ，海拔2 8 0 m 。生长环境较湿润，水 热条件优越，林分郁闭度较高。沉水樟( C i n n a m o m u nm i c r a n t h u m ) 在高达乔木中占 主要地位，是为群落建群种。此外乔木层中还有薄叶山矾( S y m p l o c o sa n o m a l a ) 、 杜英、华杜英( E l a e o c a r p u sc h i n e n s i s ) 、光叶山矾( S y m p l o c o sl a n c i f o l i as i e be t Z U C O
16、) 、 水团花( A d i n ap i t u t i f e r u ) 、猴欢喜等树种。灌木层主要树种为山矾、新木姜子 ( N e o l i t s e a ) 、榕叶冬青( I l e x r i c o i d e aH e m s l ) 和细枝柃( E u r y al o q u a i a n a ) 。草本层 及层外植物丰富。草本层主要有狗脊厥( W o o d w a r d i a j a p o n i c a ) 、草珊瑚( S a r c a n d r a g l a b r aN a k a i ) 、土砂仁( A l p i n i a j a p o n i c aM i q ) 、黑莎草( G a h n i at r L r t i sN e e s ) 、福建 莲座厥( A n g i o p t e r i sf o k i e n s i s ) 、贯众( R h i z o m aD r y o t e r i sC r a s
