長白山闊葉紅松林退化生態系統的土壤呼吸作用

劉麗杰

（吉林省長白山保護開發區管理委員會科學院，安圖133613）

森林當中的土壤呼吸作用是整個陸地土壤呼吸作用中的重要環節，占總量的80%左右。自人類工業革命以來，生產力的快速發展使得資源消耗量和污染量急劇增加，農業和工業活動對于生態環境的干擾過大，導致陸地土壤呼吸作用發生變化，其中改變最為嚴重就要數平原和森林土壤呼吸作用了。

1 研究地區

研究選擇的地點為我國東北長白山自然保護區，其屬于溫帶大陸性山地氣候，一年當中的平均氣溫為2.4℃左右，但是在每年的7～8月之間可以達到18.5℃左右，年平均降水量在707.6mm左右，雨季一般是在6～9月之間，土壤的性質為白漿土，肥力較大，并且腐殖質的含量非常高，適合各類喬木、灌木和花卉的生長。同時該地區的土壤分層明顯，最上層為落葉層，其下依次為腐殖質層、過渡層、沉淀層、母質層，整個土層常年處于濕潤狀態，厚度可以達到1m左右，土壤的持水量較大，有機物含量較大。

2 研究方法

利用便攜式紅外氣體分析儀對取自實驗地點的土壤的呼吸速率進行測定，共采集五個不同地區的土壤，每個地區土壤采集面積為4m2，并且在每個區域內均布置一個高5cm，直徑為10cm的呼吸環。采用每間隔15天采集一次樣本的方法，每次的采集時間為10～14點之間，對土壤當中的co2含量進行測量。每個地區的測量次數應不少于3次。但是由于便攜式紅外氣體分析儀對0℃以下的土壤呼吸效率難以測量，因此對于較高海拔地區的土壤不進行處理。

在測量每個實驗地區的同時，還應利用便攜式光合作用分析儀對附近的土壤和空氣溫度進行測量，包括地下0.5cm、10cm、15cm以及20cm的范圍，空氣溫度是在地面1m距離以外測量。

3 結果分析

從實驗結果當中可以看出，各地區的土壤呼吸速率在樹木生長季節當中的波動幅度較大，大致上為單峰型曲線，其中闊葉紅松林和楊樺林的波動曲線較為相似。在生長季節的早期 （6月），由于長白山地區的溫度較低，使得各實驗區域的土壤呼吸速率差異較小，但隨著溫度不斷地提升，各林帶之間的土壤呼吸速率差異開支逐漸擴大，闊葉紅松林帶的土壤呼吸速率在7月下旬時達到峰值 （8.59），而楊樺林則是在1個月之后達到峰值 （9.63）。在此之后，由于長白山地區的高溫季節已過，氣溫會逐漸下降，各林區當中的土壤呼吸速率也會呈現下降趨勢。其中蒙古櫟林區土壤呼吸速率的波動性最大，在7月時會呈現一個低谷值，但是在15天后就會達到峰值。而硬闊葉林的土壤呼吸率會在6月中旬即達到一個相對較高的數值，并且處于緩慢上升狀態，直到兩個月后才達到峰值。各地區土壤呼吸速率從大到小以此為：楊樺林、蒙古櫟林、闊葉紅松林、硬闊葉林、無林地區。

同時，各實驗地區的土壤溫度也會隨著季節的變化有較明顯的變化，但不同地區的同一層次土壤溫度差異較小，但濕度存在較大的差異。土壤的呼吸速率會隨著降水量和植被類型發證較大的變化，但是闊葉紅松林受降雨量影響較小，而蒙古櫟林和無林地區所降水影響較大。闊葉紅松林和楊樺林的土壤呼吸速率與土壤下5cm處的溫度呈正比，二者同時增加或降低，蒙古櫟林的土壤呼吸速率則與土壤下10cm處的溫度呈正比。這主要是由于土壤淺層的微生物新陳代謝情況較為活躍，使得土壤的呼吸作用增加，而土壤下5～10cm處是微生物活動最佳的范圍，能夠有效證明這一觀點。

另外，土壤下的濕度也與土壤呼吸速率有著一定的聯系，其中闊葉紅松林、楊樺林、蒙古櫟林的土壤呼吸速率與土壤下10cm處濕度呈正比，而硬闊葉林土壤的呼吸速率則與土壤下5cm處的濕度成正比。這種情況也有可能是與土壤當中的微生物活性有關。

4 討論

長白山地區的闊葉紅松林在不同的退化生態系統當中土壤的呼吸作用均不相同，其中包括土壤本身的溫度、濕度。當該地區處于生長季時，其土壤呼吸頻率最高，土壤的溫度也最高，濕度較大，而到了冬季，則土壤呼吸速率嚴重下降。這種現象除了與植物本身的生長規律有直接關系外，與土壤當中的微生物活性也有著較大的關聯，二者之間呈正相關。

[1]王旭，周廣勝，蔣延玲，賈丙瑞，王風玉，周莉.山楊白樺混交次生林與原始闊葉紅松林土壤呼吸作用比較.植物生態學報，2012,10（03）：38-39.

[2]林麗莎，韓士杰，王淼，王躍思.溫度與土壤含水量對闊葉紅松林土壤呼吸影響.遼寧工程技術大學學報，2012,11（02）：126-127.

[3]蔣延玲，周廣勝，趙敏，王旭，曹銘昌.長白山闊葉紅松林生態系統土壤呼吸作用研究.植物生態學報，2011,10（03）：29-31.

[4]周廣勝，王玉輝，蔣延玲，楊利民.陸地生態系統類型轉變與碳循環.植物生態學報，2013,10（02）：47-48.