模拟增温下凋落物对大青山油松人工林土壤温室气体通量的影响

摘要

大气温度的升高及凋落物的分解通过影响土壤微生物的活动,从而影响土壤呼吸。采用开顶箱式增温(Open Top Chamber,OTC),结合静态箱-气相色谱法,于2020年生长季(5—10月)野外原位观测内蒙古大青山油松(Pinus tabuliformis Carr.)人工林土壤呼吸。试验设置对照(CK)、模拟增温(W)、去除凋落物(NL)、模拟增温+凋落物去除(WNL)4个处理4次重复,同时测定了大气温湿度、土壤温湿度及土壤理化性质。结果表明,(1)增温处理1年后,大气温度、土壤5、10和20 cm处的温度分别较对照增加了1.21、0.50、0.43和0.57℃;土壤5、10和20 cm的含水量分别较对照降低了5.4%、7.1%和6.4%。(2)大青山油松人工林土壤CO_(2)通量变化范围为224.19—601.15 mg·m^(−2)·h^(−1);CH_(4)通量范围为−28.45—−90.2μg·m^(−2)·h^(−1);N_(2)O通量范围为3.94—10.78μg·m^(−2)·h^(−1)。整个生长季4种处理下土壤均表现为CO_(2)、N_(2)O的排放源、CH_(4)的吸收汇。(3)对照和模拟增温处理下土壤CO_(2)通量与大气温度和土壤温度(0—5、5—10、10—20 cm)呈极显著正相关(P<0.01),与土壤TN(0—10 cm)呈极显著负相关(P<0.01),与土壤TN(10—20 cm)呈显著负相关(P<0.05);土壤CH4通量仅在W处理下与大气湿度呈显著负相关(P<0.05);土壤N_(2)O通量在W处理下与土壤TN(0—10、10—20 cm)呈显著负相关(P<0.05)。由此可见,气候变化及地表凋落物层是影响森林土壤呼吸的重要因素;基于100 a时间尺度计算温室气体全球综合增温潜势,模拟增温和凋落物处理下土壤温室气体的排放对气候变暖具有正反馈作用。