东北主要温带树种树干呼吸的时间动态及其影响因子

摘要

揭示树干呼吸(Rw)的时空变化规律及其影响因子,不但是模拟和估测森林碳收支的重要内容,而且对解释森林生产力的变化有重要意义。采用红外气体分析法于2008年5-9月份测定了自然条件下东北东部山区4个主要树种(红松Pinus koraiensis,兴安落叶松Larix gmelinii,白桦Betula platyphytta,水曲柳 Fraxinus mandshurica)的Rw日进程,探索其Rw及其温度敏感系数(Q10)的时间变化格局及其影响因子。此外,采用红外气体分析法于2008年与2009年5-10月份测定了自然条件下东北东部山区10个主要树种。除上述4个树种外,还以山杨(Populus davidiana)、胡桃楸(Juglans mandshurcia)、春榆(Ulmus propinqua)、蒙古栎(Quercus mongolica)、紫椴(Tilia amurensis)、五角槭(Acer mono)为研究对象,测定其Rw的季节动态,旨在分析2008年与2009年Rw的季节变化及比较年际间Rw与Q10的种内种间差异及其影响因子。主要结果如下:
　　 树种、径级、月份及其交互作用均显著地影响Rw。测定期间Rw的总体平均值分别为:兴安落叶松(3.69μmol·m-2·S-1)、水曲柳(3.24μmol·m-2·s-1)、白桦(1.64μmol·m-2s)-1、红松(1.62μmol·m-2·s-1)。4个树种的Rw的日变化(7月除外)大体上与树干温度(Tw)变化一致,呈单峰曲线格局,但峰值出现时间因树种和月份而异,Rw比Tw滞后2-6 h。7月份的Rw对Tw的响应不明显,呈现S型或无峰的日变化格局。Rw日平均的季节变化基本与Tw和物候节律相符,呈单峰模式。虽然树种之间Q10的差异显著(波动在1.09-2.95之间),但所有树种Q10的季节变化格局一致,均在8月份达到最低值,9月份反弹达到最大值。而除白桦之外,同一树种不同个体的Rw与其胸径之间呈显著的正相关关系,但这种关系的形式和相关程度却随树种而异。
　　 树种、径级、月份、年际及其交互作用均显著地影响Rw。2008年与2009年大多数树种生长季的Rw和Tw存在显著的指数函数关系,Rw对Tw响应的敏感程度因树种和年际而异。10个树种Rw季节变化基本与Tw和物候节律相符,呈单峰模式,二者多于生长季中期(6、7月份)达到峰值。除红松和蒙古栎外,其余树种2008年的R10均大于2009年,而10个树种2009年的Q10均大于2008年(其平均Q10=3.08是2008年Q10=1.65的1.87倍)。同一树种不同个体的Rw与其胸径之间有显著的正相关关系(除2008年的白桦、2008年与2009年的胡桃楸外),但这种关系的形式和相关程度却随树种和年际而异。
　　 兴安落叶松、水曲柳、山杨、胡桃楸、春榆与紫椴2008年的基于树干表面积的碳消耗量、生长季及全年呼吸环的碳消耗量均值及其9株样木全年碳消耗量均大于其2009年,这与2008年各树种生长季Rw的均值大于其2009年这一结果相符;其余树种与之不符。红松、兴安落叶松、蒙古栎、紫椴与五角槭的碳消耗量与DBH呈显著的正相关关系,但二者之间关系的形式和相关程度亦随树种和年际而异。
　　 上述研究均表明,在构建森林碳循环机理模型时,应考虑Rw及其温度敏感性随树种与时间的变化特性。此外,树干呼吸碳消耗量亦有随树种与时间变化的特性。