川中丘陵區(qū)不同林地土壤呼吸及枯落物分解釋放CO-,2-特征研究.pdf

1、全球變暖是人類(lèi)所面臨的最嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題之一，并日益成為公眾和科學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。研究表明，溫室氣體如CO2、CH4和N2O等在大氣中濃度的上升是全球氣候變暖的主要原因。其中CO2是最重要的溫室氣體，它對(duì)全球變暖的貢獻(xiàn)率達(dá)60％以上。 CO2的源匯失衡引起氣候異常等一系列嚴(yán)重的問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了巨大的威脅。近幾十年來(lái)，中國(guó)政府積極推行天然林保護(hù)工程、退耕還林工程和大規(guī)模植樹(shù)造林活動(dòng)，使得我國(guó)森林覆蓋率不斷提高，

2、人工林面積不斷加大。同時(shí)，人工造林活動(dòng)提供了一種降低CO2釋放的潛在減緩措施，可用以抵消各國(guó)承諾的溫室氣體減排指標(biāo)。川中丘陵區(qū)地處長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障的最前沿，具有特殊的生態(tài)敏感性，杞木，青岡，柏樹(shù)是該地區(qū)3種典型人工林地，尤其是自20世紀(jì)70年代以來(lái)陸續(xù)營(yíng)造的大面積柏樹(shù)林，目前已成為長(zhǎng)江上游防護(hù)林的主體模式。 本文通過(guò)長(zhǎng)期連續(xù)的野外定位觀測(cè)和采樣分析，研究川中丘陵區(qū)3種典型林地土壤CO2排放以及其枯枝落葉分解釋放CO2特征、影響因

3、素。對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)含量及枯枝落葉有機(jī)碳進(jìn)行了測(cè)定，計(jì)算了枯枝落葉碳回歸量以及對(duì)林地表層土壤碳庫(kù)的增入量。主要結(jié)論如下： (1)川中丘陵區(qū)3種典型林地土壤呼吸速率具有明顯的季節(jié)變化，均表現(xiàn)為夏秋季較高，而春冬季較低的特點(diǎn)。青岡、杞木、柏樹(shù)各林地土壤CO2年平均排放通量，有枯枝落葉處理分別為352.3mg·mg·m-2·h-1、287.8mg·m-2·h-1、257.1mg·m-2·h-1；無(wú)枯枝落葉處理分別為269.5mg·m-2

4、·h-1、273.6mg·m-2·h-1、237.6mg·m-2·h-1?？傮w水平上都表現(xiàn)為有枯枝落葉覆蓋土壤呼吸速率高于無(wú)枯枝落葉覆蓋的土壤，青岡枯枝落葉等對(duì)土壤呼吸存在著屏蔽作用。 (2)土壤溫度和土壤濕度是影響林土壤呼吸速率的主要環(huán)境因素，其中土壤溫度是關(guān)鍵因子，土壤溫度對(duì)各林地的土壤呼吸的影響程度不同，但是都可以用一個(gè)指數(shù)模型很好的模擬，在0.01水平下極顯著正相關(guān)，并在此基礎(chǔ)上用Q10值來(lái)表示土壤呼吸隨溫度升高的變化情況，本研

5、究中青岡，杞木，柏樹(shù)的Q10值分別是2.17，1.93，1.83。土壤濕度對(duì)土壤呼吸的影響表現(xiàn)出一定的季節(jié)性，夏季溫度較高時(shí)，土壤呼吸速率與土壤濕度之間呈現(xiàn)拋物線(xiàn)性相關(guān)，在土壤體積含水量達(dá)到30％左右之前，土壤呼吸逐漸增強(qiáng)，之后隨著土壤濕度的增加，土壤呼吸逐漸減弱。其他季節(jié)濕度和土壤呼吸關(guān)系不明顯。 (3)不同季節(jié)的土壤呼吸日變化模式不同，冬春兩季隨著土壤溫度的升高，土壤呼吸速率逐漸增大，分別在土壤溫度達(dá)到最大值左右出現(xiàn)土壤呼吸

6、的峰值；而夏秋兩季的土壤呼吸日變化的曲線(xiàn)波動(dòng)不規(guī)則，其中青岡，杞木兩種林地表現(xiàn)的尤為明顯。 (4)丘陵區(qū)三種供試林地(青岡、榿樹(shù)、柏樹(shù))枯枝落葉層年平均呼吸速率分別為28.75 mg·m-2·h-1，84.97 mg·m-2·h-1， 42.59mg·m-2·h-1，對(duì)林地CO2排放總量的貢獻(xiàn)率分別是：10.22％，24.53％，16.76％。各林地枯枝落葉層呼吸速率均隨呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化特征，均表現(xiàn)為夏秋季較高而春冬季較低。青

7、岡、柏樹(shù)兩種枯枝落葉呼吸速率呈現(xiàn)單峰曲線(xiàn)波動(dòng)，杞木呈雙峰曲線(xiàn)波動(dòng)，各林地枯枝落葉層呼吸速率之間差異達(dá)到極顯著。 林地枯枝落葉層呼吸速率與氣溫，土壤溫度，降雨量之間相關(guān)性較好，青岡，杞木枯枝落葉層呼吸速率與溫度和降雨量之間呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)模式；柏樹(shù)林地枯枝落葉層與溫度之間呈指數(shù)增長(zhǎng)，與降雨量之間呈線(xiàn)性增長(zhǎng)。 (5)在測(cè)定期間，川中丘陵區(qū)3種典型林地(青岡、杞木、柏樹(shù))枯枝落葉對(duì)林地土壤碳庫(kù)的碳輸入分別為：16.90，11.78，

8、5.14 t·hm-2·a-1，碳回歸率分別為96.09％，85.30％，86.78％。土壤碳庫(kù)年增量分別為：10.66 t·hm-2·a-1、5.55 t·hm-2·a-1、1.54 t-hm-2·a-1，3種林地枯枝落葉在土壤碳庫(kù)全年碳平衡上表現(xiàn)為匯，碳匯功能表現(xiàn)為闊葉林大于針葉林。 本研究中柏林地作為長(zhǎng)江上游防護(hù)林的主體模式，面積較大，種植于20世紀(jì)70～80年代，處于中林齡階段，其碳匯功能不明顯，從另外一個(gè)側(cè)面反映，如果