凋落物对亚热带4种森林土壤呼吸的影响

摘要

在湖南省森林植物园对樟树、马尾松、枫香及樟树-马尾松混交林4种森林类型采取了去除和添加凋落物处理，对其凋落物量、土壤呼吸、土壤温、湿度进行了为期1年(2011年9月-2012年8月)的定点观测，分析了在不同凋落物处理下土壤呼吸与环境因子的动态特征，研究结果将对揭示森林生态系统碳通量及其驱动机制提供基础数据。
　　 (1)4种森林年凋落物量:樟树-马尾松混交林（4478.14kg·hm-2·a-1）＞枫香（4297.58kg·hm-2·a-1）＞马尾松(3405.12kg·hm-2·a-1)＞樟树(3264.94kg·hm-2·a-1)。
　　 (2)各森林土壤呼吸的年动态均呈单峰变化趋势，最小值出现在2-3月。土壤呼吸的年均值表现为樟树（2.49μmolCO2m-2·s-1）＞混交林（2.3μmolCO2m-2·s-1）＞枫香(1.68μmolCO2m-2·s-1)＞马尾松（1.66μmolCO2m-2·s-1）。
　　 (3)凋落物对4种森林的土壤呼吸有显著影响。去除凋落物4种森林土壤呼吸速率均呈下降趋势，樟树、马尾松、枫香和樟树-马尾松混交林年均值分别为1.94、1.39、1.52、1.77μmolCO2m-2·s-1，与同林分对照相比分别下降59.12％、26.12％、16.12％、53.45％;添加凋落物4种森林土壤呼吸速率均呈上升趋势，樟树、马尾松、枫香和樟树-马尾松混交林年均值分别为2.85、1.94、2.34、2.6μmolCO2m-2·s-1，与同林分对照相比分别上升36.16％、28.18％、66.18％、30.12％;添加、去除凋落物和对照三者之间土壤呼吸的差异性显著（P＜0.05）。
　　 (4)年均土壤呼吸速率与年累积排放量均呈现:樟树林(2.49μmolCO2m-2·s-1，34.54t·hm-2·a-1)＞樟树-马尾松混交林（2.3μmolCO2m-2·s-1，31.92t·hm-2·a-1）＞枫香林(1.68μmolCO2m-2·S-1，23.3t·hm-2·a-1)＞马尾松林(1.66μmolCO2m-2·s-1，23.03t·hm-2·a-1);每种林分中年均土壤呼吸速率和年积累量均呈现出:添加凋落物＞对照＞去除凋落物。
　　 (5)各森林不同凋落物处理下土壤呼吸速率与5cm土壤温度呈显著指数相关(P＜0.01），回归关系方程为:R=aebt，其判定系数R2范围是0.595～0.847;与5cm土壤湿度的回归方程:R=a1W+b1其判定系数R2均在0.001～0.106之间。
　　 土壤温度、湿度对土壤呼吸影响的双因素模型方程:R=aebTWc，4种森林的土壤温度、湿度共同解释了不同处理方式下土壤呼吸速率变化的60.5％～85％，其相关系数略高于单独分析土壤温度、土壤湿度与土壤呼吸速率之间的相关性。表明温度和湿度的交互作用对土壤呼吸产生显著影响。
　　 (6)樟树、马尾松、枫香及樟树-马尾松混交林4种森林土壤呼吸Q10值分别为1.87、1.59、1.64、1.97;去除凋落物分别为2.02、1.53、1.85、2.01;添加凋落物分别为2.04、2.08、1.87、1.98;除马尾松去除凋落物处理外，均表现出凋落物处理的Q10值增加了2％-30.8％，且所有的Q10值均在1.5-2.1之间。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 土壤呼吸概述

1．3 土壤呼吸研究进展

1．4 土壤呼吸的测量方法

1．5 凋落物对土壤呼吸的影响

1．5．1 对微生物呼吸的影响

1．5．2 对根系呼吸的影响

1．6 水热因子对土壤呼吸的影响

1．6．1 土壤温度的影响

1．6．2 土壤湿度的影响

1．7 研究目的和意义

2 研究地概况与研究方法

2．1 研究地概况

2．2 研究内容

2．3 技术路线图

2．4 研究方法

2．4．1 样地设置

2．4．2 土壤呼吸数据的测量

2．4．3 凋落物的收集及测定

2．4．4 数据处理方法

3 结果与分析

3．1 四种森林的年凋落物量

3．2 凋落物处理对不同森林土壤呼吸季节动态影响

3．2．1 针阔(樟树和马尾松)混交林

3．2．2 马尾松林

3．2．3 樟树林

3．2．4 枫香林

3．3 四种森林生态系统土壤呼吸的比较

3．3．1 自然条件下土壤呼吸的比较

3．3．2 添加凋落物土壤呼吸的比较

3．3．3 去除凋落物土壤呼吸的比较

3．4 凋落物对土壤呼吸的贡献

3．5 四种森林年均土壤呼吸速率与年累积量

3．6 土壤呼吸速率与水热因子的关系

3．6．1 与土壤温度的关系

3．6．2 与土壤含水率的关系

3．5．3 土壤温度、湿度对土壤呼吸影响的双因素模型分析

3．7 土壤呼吸速率的Q10值

4 讨论

4．1 四种森林土壤呼吸的比较

4．2 凋落物对4种森林生态系统的影响

4．2．1 土壤呼吸对凋落物处理的响应特征

4．2．2 凋落物对土壤呼吸的影响机理

4．3 土壤水热因子对土壤呼吸的的影响

4．3．1 土壤温度对土壤呼吸的影响及Q10值的变化

4．3．2 土壤含水率对土壤呼吸的影响

5 结论

6 创新点与研究展望

6．1 创新点

6．2 研究展望

参考文献

附录 (攻读学位期间的主要学术成果)

致谢