森林演替和气候变暖对暖温带天然次生林植物根系呼吸的交互效应

摘要

为了揭示森林演替和气候变暖及交互过程对森林土壤自养呼吸和森林不同层次植物根系呼吸的影响,以关帝山不同演替阶段4种天然次生林(杨桦阔叶落叶林、油松针阔混交林、华北落叶松林和云杉林)为研究对象,于2016—2019年利用Li—6400便携式分析仪观测每种林型不同层次植物根系呼吸和土壤自养呼吸生长季的变化规律;同时采用温室加热法,模拟增温对土壤自养呼吸及各组分的影响。结果表明:(1)根系呼吸速率和土壤自养呼吸速率随演替的进行而降低。乔木层根系呼吸对土壤自养呼吸的贡献率随演替进行则显著上升,而灌木层和草本层的贡献率则显著下降。(2)增温显著提高了不同演替阶段自养呼吸速率,提高幅度为8.48%~8.76%,并随演替进行而升高。森林不同层次植物根系呼吸速率对增温的响应程度不同,其中增温显著提高了草本层和灌木层植物根系呼吸速率,提高幅度分别为10.88%~14.00%和8.37%~15.26%,而对乔木层植物根系呼吸速率作用则不显著。增温降低了土壤自养呼吸和乔木层根系呼吸的贡献率,则提高了草本层根系呼吸对土壤自养呼吸的贡献率。(3)增温和演替没有改变土壤自养呼吸及各组分在生长季变化规律,但演替和增温对土壤自养呼吸、草本层和灌木层植物根系呼吸有显著的耦合效应。综上所述,森林土壤自养呼吸和根系呼吸速率随演替进行具有降低的趋势,土壤自养呼吸速率、灌木层和草本层植物根系呼吸速率对增温响应程度显著,并且对演替和增温的交互过程有显著的耦合效应,为气候变暖背景下森林更新过程对森林土壤碳排放影响的研究提供数据支持和理论依据。