灘地楊樹林土壤呼吸對模擬氮沉降與淹水的響應(yīng).pdf

1、在20世紀(jì)末，中國已經(jīng)成為全球三大氮沉降區(qū)之一。活性氮的生成和沉降速率的增加強烈影響了生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)，因此森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對氮沉降的響應(yīng)成為了極為重要的科學(xué)問題。土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分，也是土壤碳庫向大氣輸出碳的唯一途徑和大氣CO2重要的源。研究土壤呼吸對于確定陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳源與匯的關(guān)系對全球氣候變化有重要意義。本文以長江中下游灘地楊樹人工林為對象，通過定位模擬氮沉降實驗的方法，研究灘地楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)土壤呼

2、吸的變化特征和土壤呼吸各組分對幾種氮沉降量濃度的短期響應(yīng)，揭示碳氮循環(huán)過程間的相互聯(lián)系和影響，為預(yù)測在氮沉降量增加的情況下灘地楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳通量的變化提供理論依據(jù)和參考，為楊樹生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展和科學(xué)經(jīng)營管理提供依據(jù)。模擬氮沉降水平分別為對照(0kgN·hm-2·a-1)、低氮（5kgN·hm-2·a-1）、中氮(10kgN·hm-2·a-1)和高氮（20kgN·hm-2·a-1）。本文的主要研究結(jié)果如下:
　　 (1

3、)長江中下游灘地楊樹人工林土壤呼吸有明顯的日變化特征，呈現(xiàn)單峰變化趨勢，土壤呼吸速率在13:00～15:00間達到最大值，2:00～5:00間達到最小值。氮添加增強了土壤呼吸的晝夜變化。
　　 (2)土壤呼吸及其各組分均有明顯的季節(jié)變化特征，由于試驗地發(fā)生淹水現(xiàn)象而呈現(xiàn)雙峰曲線特征。6月和7月由于地下水位的上升而呈現(xiàn)下降趨勢，8月土壤呼吸達到最大值，在2012年12月～2013年1月間達到最小值。楊樹人工林年均土壤呼吸速率為3.

4、21μmol·m-2·s-1，土壤呼吸量為11.47 tC·hm-2·a-1，相當(dāng)于每年排放出CO2的量為42.06t·hm-2。土壤微生物呼吸占土壤總呼吸的比例平均為65.23％，根系呼吸所占比例為34.77％。
　　 (3)各處理土壤總呼吸季節(jié)變化與各層次土壤溫度都呈顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤根呼吸與各層次土壤溫度的相關(guān)性明顯低于土壤總呼吸與土壤微生物呼吸。5cm深處土壤溫度和土壤呼吸及其各組分相關(guān)性最大，其可以解釋土壤總呼吸、土

5、壤微生物呼吸和根系呼吸季節(jié)變化的比例分別為50.5％～71.0％、51.5％～73.9％、35.7％～63.2％。
　　 (4)對照組土壤總呼吸、土壤微生物呼吸與根呼吸的Q10值分別為2.54、2.72和1.94。中氮處理促進了土壤總呼吸、土壤微生物呼吸和植物根呼吸的溫度敏感性。高氮水平降低了土壤呼吸及其各組分的溫度敏感性，低氮水平降低了土壤總呼吸和土壤微生物呼吸的溫度敏感性，促進了根呼吸的敏感性。
　　 (5)對照組、

6、低氮水平處理組、中氮水平處理組和高氮水平處理組的土壤總呼吸速率的年均值分別為3.21μmol·m-2·s-1、2.82μmol·m-2·s-1、2.82μmol·m-2·s-1、2.72μmol·m-2·s-1，相當(dāng)于每年排放出的CO2的量分別為42.06 t·hm-2、37.06 t·hm-2、36.20 t·hm-2、35.69 t·hm-2。低氮、中氮和高氮處理每年排放的CO2量減少的幅度分別為12.35％，14.45％和15.7

7、3％。模擬氮沉降顯著抑制了楊樹人工林土壤呼吸作用。
　　 (6)對照組、低氮水平處理組、中氮水平處理組和高氮水平處理組的土壤微生物呼吸的年均值分別為2.12μmol·m-2·s-1，2.05μmol·m-2·s-1，1.96μmol·m-2·s-1，1.99μmol·m-2·s-1。相當(dāng)于每年排放出CO2的量分別為27.85 t·hm-2、26.98 t·hm-2、25.24 t·hm-2、25.95 t·hm-2。低氮、中氮和

8、高氮處理每年排放的CO2量減少的幅度分別為3.23％，9.70％，7.07％，減少的幅度明顯小于土壤總呼吸。模擬氮沉降抑制了土壤微生物呼吸作用，模擬氮沉降對土壤微生物呼吸的影響不顯著。
　　 (7)對照組、低氮水平處理組、中氮水平處理組和高氮水平處理組的根呼吸的年平均值分別為1.09μmol·m-2·s-1、0.77μmol·m-2·s-1、0.86μmol·m-2·s-1、0.75μmol·m-2·s-1。相當(dāng)于每年排放的CO

9、2的量分別為14.22 t·hm-2、10.08 t·hm-2、10.96 t·hm-2、9.97 t·hm-2。低氮、中氮和高氮處理每年排放的CO2量減少幅度分別為30.31％、23.81％、31.07％，減少幅度明顯高于土壤呼吸與土壤微生物呼吸。模擬氮沉降對根系呼吸有顯著的抑制作用。
　　 (8)淹水對土壤總呼吸、土壤微生物呼吸和根系呼吸的影響一致。在豐水季節(jié)，水位持續(xù)上漲，土壤呼吸明顯減弱。到灘地完全淹沒在水中后，土壤呼吸