四种温带森林土壤二氧化碳、甲烷和氧化亚氮通量

摘要

中高纬度森林土壤在漫长的非生长季中对重要温室气体—二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的释放或吸收在碳氮年收支中作用很大,但目前研究甚少。采用静态暗箱—气相色谱法,比较非生长季和生长季东北东部四种典型温带森林土壤表面CO2、CH4和N2O通量的时间动态及其影响因子。结果表明:整体看来,四种森林土壤在非生长季中均表现为CO2源、N2O源和CH4汇的功能。红松林、落叶松林、蒙古栎林、硬阔叶林的非生长季平均土壤表面CO2通量分别为65.5±8.1 mg m-2h-1(平均值士标准差)、70.5±10.2 mg m-2h-1、77.1±8.0 mg m-2h-1、80.5±23.5 mg m-2h-1:CH4通量分别为-17.2±4.6μgm-2h-1、-15.44±4.2μm-2h-1、-31.5±4.5μg m-2h-1、-23.6±4.1μgm-2h-1;N2O通量分别为19.3±5.1μm-2h-1、11.5±2.5μgm-2h-1、16.4±4.0μg m-2h-1、14.4±5.4μg m-2h-1。所有林型非生长季土壤表面CO2通量在春季土壤解冻前均维持在较低水平;在解冻进程中随温度升高而增大,其中红松林和落叶松林出现一个释放峰值(硬阔叶林例外)。土壤表面CO2通量与5cm深土壤温度(T5)呈极显著的指数函数关系。在隆冬时节出现CH4净释放现象,但释放强度及其出现时间因林型而异,其中以红松林的释放强度较大,高达43.6μgm-2h-1。土壤表面CH4通量与T5呈显著的负相关。土壤表面N2O通量的时间动态格局在林型间的分异较大,但在春季土壤解冻阶段均释放出N2O,而释放峰值和出现时间因林型而异。土壤表面N2O通量则与0～10cm深土壤含水量呈显著的正相关(红松林除外).生长季四种森林土壤在非生长季中均表现为CO2源和CH4汇的功能。红松林、落叶松林、蒙古栎林、硬阔叶林的生长季平均土壤表面CO2通量分别为:213.9±24.5 mg m-2h-1(平均值士标准差)、216.5±18.1 mgm-2h-1、293.2±23.1 mg m-2 h-1、349.8±25.8 mg m-2h-1;CH4通量分别为-66.0±4.8μg m-2h-1、-84.2±6.8μm-2h-1、-81.6±5.0μm-2h-1、-76.0±5.4μm-2h-1。生长季土壤表面CO2通量与5cm深土壤温度(T5)呈极显著的线性关系,而CH4通量与T5呈显著的负相关。本研究展示了非生长季温带森林土壤CO2、CH4和N2O通量对于三种主要大气温室气体的年释放量或吸收量的重要影响,并对4种温带森林生态系统土壤CO2、CH4的年通量进行了估算。