土壤氮水交互对马尾松和杉木COS和CO2通量的影响

摘要

羰基硫(COS)和CO2化学结构相似,且植物对COS和CO2具有共吸收特性,因此可利用COS作为示踪物来估算生态系统总初级生产力,而不同植物吸收COS和CO2对环境因子变化的响应差异较大.以南亚热带典型树种马尾松(Pinus massoniana)和杉木(Cunninghamia lanceolata)为研究对象,设置2个氮水平及3个土壤水分梯度处理.采取顶空套袋法采集气体样品,用预浓缩—气质联用仪分析样品COS浓度,同时测量植物光合参数.结果 表明:马尾松和杉木吸收COS,吸收速率均值分别为39.58-127.27 pmol m-2 s-1和0.81-66.92 pmol m-2 s-1.整体而言,施氮可促进植物吸收COS,但除施氮对马尾松COS通量有显著影响外(P＜0.05),施氮、土壤水分和两者交互作用对马尾松和杉木的COS和CO2通量及其比值均无显著性影响.施氮情况下,高土壤水分处理促进马尾松COS吸收而低土壤水分处理促进杉木COS吸收.中等土壤水分和高土壤水分条件下马尾松和杉木COS通量与气孔导度呈正相关关系.线性拟合结果表明,植物COS通量(FCOS)与CO2通量(FCO2)呈极显著正相关(P＜0.01),马尾松和杉木FCOS/FCO2值分别为1.48× 10-6和1.01×1O-6.中等土壤水分条件均可提高马尾松FCos/FCO2比值,而低土壤水分条件下施氮增加杉木FCOS/FCO2比值,高土壤水分条件下施氮降低杉木FCOS/FCO2比值.低土壤水分和高土壤水分使马尾松蒸汽压亏缺增大,促使气孔导度减小从而降低净光合速率.低土壤水分和高土壤水分下施氮导致杉木气孔导度增加从而增强净光合速率.研究结果不仅对进一步了解区域氮沉降和降水对树木COS通量及FCOOs/FCO2的影响有重要意义,而且可为模型估算总初级生产力提供区域性数据支持.