不同林齡木麻黃人工林的土壤呼吸比較分析

[摘要] 以惠安縣木麻黃沿海防護(hù)林作為研究對(duì)象，對(duì)不同林齡木麻黃純林進(jìn)行土壤呼吸比較研究。結(jié)果表明：總呼吸速率大小相近，在2.62-4.02μmolm^-2#8226;s^-1左右；五個(gè)樣地的異養(yǎng)呼吸速率平均值分別為2.05、2.70、2.90、2.01和2.20μmolm^-2#8226;s^-1，幼林和中林的異養(yǎng)呼吸略大于成熟林，土壤異養(yǎng)呼吸在不同林齡之間差異不顯著。

[關(guān)鍵詞] 木麻黃 人工林 土壤呼吸

土壤呼吸是土壤釋放CO₂ 的過程，是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分。全球土壤是一個(gè)巨大的碳庫，其碳貯量約1 500 Pg，分別是陸地植被和大氣的2倍和3倍[1]。據(jù)估計(jì)，全球土壤每年向大氣釋放碳68～100 Pg[2]，是化石燃料燃燒排放碳量的10倍以上。因此，即使土壤呼吸發(fā)生微小變化也會(huì)引起大氣中CO₂濃度的明顯改變。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，其土壤碳貯量約占全球土壤的73％[3-5]。森林采伐及采伐后的土地利用方式變化對(duì)土壤碳貯量和碳釋放有較大影響。在中國(guó)規(guī)模巨大的人工林中，沿海各種防護(hù)林占有相當(dāng)大的比重。木麻黃作為東南沿海地區(qū)的主要造林樹種，在防風(fēng)固沙、改造生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮著難以替代的巨大作用。相信隨著國(guó)家沿海防護(hù)林體系的不斷完善，木麻黃林在沿海的規(guī)模、地位和作用會(huì)越來越突出[6-9]。

對(duì)濱海沙地立地條件差別不大的不同林齡的木麻黃樣地的土壤呼吸進(jìn)行比較研究，有助于我們對(duì)整個(gè)濱海沙地不同發(fā)育階段的木麻黃人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳動(dòng)態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行更深入和全面的了解，為深入探討沿海防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)碳平衡作用提供參考依據(jù)。

本試驗(yàn)中比較研究了立地條件差別不大的幼林樣地1塊、中林樣地3塊以及成熟林樣地1塊共5塊樣地在四個(gè)不同季節(jié)的土壤呼吸日動(dòng)態(tài)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在福建省沿海中部惠安縣崇武鎮(zhèn)赤湖防護(hù)林場(chǎng)(118°55′ E，24°55′ N)，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫19.8℃；年均降水量1 029mm，年均蒸發(fā)量2 000 mm；夏季(7-9月)多臺(tái)風(fēng)和暴雨天氣，秋季東北風(fēng)強(qiáng)盛，8級(jí)以上的大風(fēng)天達(dá)105 d，年平均風(fēng)速7.0 m#8226;s^-1，干濕季明顯。土壤為均一性風(fēng)積沙土，沙土層厚度80-100 cm。

2 材料與方法

試驗(yàn)地設(shè)置在6年、17年、19年、19年和31年生的5個(gè)木麻黃人工純林內(nèi)，幼林一個(gè)，中齡林三個(gè)，成熟林一個(gè)，分別記為幼林、中林1、中林2、中林3和成林。株行距2.0m×2.0m，樣地面積為20m×20m，在樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置三個(gè)50cm×50cm的小樣方作為土壤呼吸測(cè)定點(diǎn)，同時(shí)在每個(gè)小樣方的附近設(shè)置一個(gè)1m×1m的小樣方進(jìn)行根排除處理后作為土壤異養(yǎng)呼吸測(cè)定點(diǎn)。這樣每個(gè)樣地共有6個(gè)呼吸點(diǎn)，3個(gè)用來測(cè)定土壤總呼吸，3個(gè)用來測(cè)定土壤異養(yǎng)呼吸。

采用排除根系法（也稱作開溝法）進(jìn)行土壤呼吸分離，即在1m×1m的小樣方四周挖掘深度為70～100cm、寬度為50cm的壕溝，將玻璃纖維薄片放入溝中以阻止根向樣方內(nèi)生長(zhǎng)，然后把溝填平。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，挖溝在開始觀測(cè)3～4個(gè)月前進(jìn)行，即在2006年1月份就把溝挖好，待到2006年5月份才開始呼吸測(cè)定，這樣測(cè)得的樣方內(nèi)的土壤呼吸就是扣除了根系呼吸的土壤異養(yǎng)呼吸。

在2006年7月份、2006年10月份、2007年1月份和2007年4月份的四天用Licor-8100土壤呼吸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)方法進(jìn)行晝夜24小時(shí)測(cè)定變化。每2小時(shí)測(cè)定一次，連續(xù)測(cè)定3min，3次重復(fù)，取平均值；測(cè)定前一天將樣方內(nèi)的綠色草本層從根部剪斷撿凈，測(cè)定時(shí)盡量選取晴朗天氣，每次測(cè)定前進(jìn)行儀器的調(diào)零校準(zhǔn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林齡下日均異養(yǎng)呼吸量和總呼吸量的差異

由表1可見，總的說來，中林1與中林2的異養(yǎng)呼吸速率和總呼吸速率在五個(gè)樣地中偏大，其它三個(gè)樣地的土壤呼吸速率相差無幾。

3.2 不同林齡下木麻黃樣地土壤呼吸日變化規(guī)律的差異

由圖1～圖4可以看出，總體來說五個(gè)樣地的土壤異養(yǎng)呼吸的日變化規(guī)律基本一致。中林2樣地的土壤異養(yǎng)呼吸量在全年中均比其它幾個(gè)樣地的呼吸量大，同時(shí)可以注意到，幼林和中林2樣地的異養(yǎng)呼吸日變化曲線變異大于其它三個(gè)樣地，因?yàn)橛琢趾椭辛?樣地里面有明顯的林窗，在天氣晴好的情況下，中午太陽可以直接照射到達(dá)地面，從而使地面溫度變化幅度大，相應(yīng)地就影響到土壤溫度的變化幅度。中林1、中林3以及成林因?yàn)榱址钟糸]較好，使溫度因子不會(huì)向幼林和中林1那樣變化劇烈。但是總體來說，這五個(gè)樣地的日變化基本一致。

4 小結(jié)

本實(shí)驗(yàn)比較研究了立地條件差別不大的幼林樣地1塊、中林樣地3塊以及成熟林樣地1塊共5塊樣地的土壤呼吸作用?？偟恼f來，在呼吸速率上，五個(gè)樣地的異養(yǎng)呼吸速率平均值分別為2.05、2.70、2.90、2.01和2.20μmolm^-2#8226;s^-1；總呼吸速率在五個(gè)樣地分別為2.62、3.72、4.02、2.67和3.10 μm olm^-2#8226;s^-1。幼林和中林2樣地的異養(yǎng)呼吸日變化曲線變異稍微大于其它三個(gè)樣地，但是總體來說，五個(gè)樣地的日變化規(guī)律基本一致，穩(wěn)定在72.73％左右，變化幅度為68.59%～76.87%，而且土壤異養(yǎng)呼吸所占比例在不同林齡林分之間的差異也不是非常明顯。

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