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全球变暖已是一个不争的事实.森林生态系统碳循环如何对其响应和适应已引起生态学家的广泛关注。土壤呼吸、树干呼吸等过程的机制与规律研究对于深入理解生态系统碳循环与气候变化的反馈机制具有重要的意义。本文依托鸡公山自然保护区,以火炬松林、马尾松林和麻栎林为研究对象,对树干呼吸、土壤呼吸等进行了连续两年的测定,系统分析了树干呼吸和土壤呼吸的影响因子,并估算了生态系统总呼吸。主要结论如下:
(1)本研究发现麻栎,马尾松和火炬松平均树干呼吸分别为1.87±0.14、1.12±0.14和0.90±0.10μmolm-2s-1。麻栎的树干呼吸明显高于其它两个常绿针叶树种。三个树种的树干呼吸均随着树干温度的变化而变化,树干温度可以解释树干呼吸季节变化的77-85%。麻栎,马尾松和火炬松三个树种树干呼吸的表观Q10值分别为2.24、1.76和1.63。
(2)树干温度测定深度显著影响树干呼吸的温度敏感性(Q10值)。研究发现,随着测定深度的增加,树干呼吸的Q10值从0cm的1.41增加到了7cm时的2.09。树干呼吸和树干温度之间拟合方程的决定系数最高,而且树干呼吸和树干温度之间不存在滞后效应时的测定深度是树干温度的最佳测定深度。本研究发现3cm深是马尾松测定树干温度的最佳深度。
(3)火炬松林,麻栎林和马尾松林三个生态系统估算的年土壤呼吸分别为781.10±45.66、617.36±82.68和400.75±88.66gCm-2year-1。研究发现温度解释了土壤呼吸季节变率的57-94%。此外,还发现校正到15℃下的土壤呼吸随着土壤含水量的增加呈现先增加后减少的趋势。土壤水分不仅影响土壤呼吸还影响土壤呼吸的温度敏感性。当排除受干旱影响的数据后,火炬松土壤呼吸的年Q10值从1.82增加到2.27,马尾松林土壤呼吸的年Q10值从2.03增加到2.18。
(4)断根和去凋落物处理显著降低了土壤呼吸,同时也改变了土壤微环境。研究结果还表明各组分土壤呼吸的Q10值存在很大差异。干旱可以改变各组分呼吸对温度的响应。在排除受干旱影响的数据后,火炬松根呼吸和有机质呼吸的表观Q10值分别为2.77和2.20,马尾松对应的Q10值分别为2.27和2.14,当考虑受干旱影响的数据后,根呼吸的Q10值接近甚至低于有机质呼吸的Q10值。
(5)估算的火炬松林、马尾松林和麻栎林的年生态系统呼吸总量分别为993.5、803.7和1085.2gCm-2year-1。火炬松林叶呼吸、树干与树枝呼吸和土壤呼吸所占的百分比分别为32%、11%和67%,马尾松对应的值为31%、20%和49%,麻栎林对应值分别为26%,16%和58%。温度和水分共同影响生态系统呼吸,考虑双因子几乎可以解释生态系统呼吸的所有变率。