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在全球变化的背景下,陆地生态系统的碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注。净生态系统生产力(Net Ecosystem Production,NEP)包含了地上和地下组分的碳输入和输出,已经成为一个生态系统碳循环的核心概念。本文综述了国内外最近的NEP研究进展,分析了各种影响因子对NEP的可能影响。运用净生态系统生产力为评价生态系统碳源/碳汇的指标,以在中国南方广泛种植的桉树人工林为研究对象,在鹤山森林生态系统野外科学观测研究站选取了两个林龄的桉树人工林(2年林和24年林)并设置了一系列的试验来研究其NEP的时空动态及相关的生态系统特征和过程。本文的假设是:(1)桉树人工林的净生态系统生产力具有时空变异性,并且由于桉树快速生长的特性表现为幼年林大于老年林;(2)灌草对净初级生产力的贡献可能很大,并且在两个林龄下所占的比例有差异;(3)土壤呼吸和土壤微生物群落受到冠层植物和林下灌草功能群的强烈影响。
运用乔木环割和灌草去除方法,结合生物观测的数据分析表明:(1)2年林和24年林都为较强的碳汇,并且幼年林显著大于老年林,分别为1337.30和420.15g C m-2y-1;冠层植物地上部分生物量的增长和灌草生物量的增长作用显著;但是碳的现存量表现为24年林大于2年林,分别为24360g Cm-2和212069 Cm-2;(2)灌草生物量增量在2年林和24年林中占净初级生产力的比重分别为33.9%和14.1%;(3)土壤呼吸,土壤温度和土壤水分都表现出了显著的季节动态,且夏季土壤呼吸量大于冬季。去除灌草处理显著减少土壤呼吸,环割处理只显著减少2年林的土壤呼吸。灌草的根系呼吸在2年林和24年林占总的土壤呼吸比重分别为16-29.5%和10.9-36.3%,在测定及区分土壤呼吸组分时应该考虑林下灌草的影响;(4)灌草功能群在人工林中维持土壤微生物群落和驱动物质循环方面的作用显著。灌草去除显著影响土壤微生物群落,减缓凋落物的分解,并且这种效应与去除灌草后间接改变的土壤微环境显著相关。土壤微生物对灌草去除的处理在不同的林龄下表现出不同的响应,可能是灌草在幼林和老林中所扮演的角色不同所导致。坏割处理一般没有显著的效应,这与桉树的萌发特性和土壤中菌根之间的相互作用相关。