【摘 要】
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森林土壤呼吸是森林生态系统的主要CO2源,其小的变化不但会引起大气中CO2浓度的变化,而且也会影响到森林土壤C的储存能力。气候变暖及氮沉降是当前全球性的两大环境问题,其对
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森林土壤呼吸是森林生态系统的主要CO2源,其小的变化不但会引起大气中CO2浓度的变化,而且也会影响到森林土壤C的储存能力。气候变暖及氮沉降是当前全球性的两大环境问题,其对土壤呼吸的影响愈来愈受人们关注。为揭示亚热带森林土壤呼吸对全球变暖和氮沉降的响应,本研究在福建三明森林生态系统和全球变化研究站陈大镇观测点建立杉木幼苗微型小区(2 m ×2m),设置了模拟土壤增温和模拟氮沉降的双因子试验,共6种处理,即对照(CT)、低氮(LN)、高氮(HN)、增温(W)、增温+低氮(WLN)和增温+高氮(WHN),各5个重复。本研究对各处理小区的土壤呼吸及其组分进行为期1年的动态观测,着重探讨了土壤增温和施氮及其交互作用对土壤呼吸及其组分的影响及机制。结果表明:(1)每个处理(CT、HN、LN、W、WHN和WLN)的土壤呼吸速率(总呼吸、自养呼吸和异养呼吸)均有明显的季节动态变化,整体上呈单峰变化,其中土壤总呼吸速率、异养呼吸速率和自养呼吸速率的变化范围分别为0.54μmol·m-2·s-1～2.80 μmol·m-2·s-1、0.08 μmol·m-2·s-1～1.92 μmol·μm-2·s-1 和 0.11μmol·m-2·s-1～1.19 μmol·m-2·s-1。(2)土壤温度可以解释土壤呼吸及其组分季节变化的15%-74%,土壤含水量亦与土壤呼吸速率季节变化呈显著线性关系,但土壤温度和土壤含水量仅能共同解释部分处理的土壤呼吸及其组分的季节变化。(3)双因素方差分析表明,增温对土壤总呼吸及其组分均没有显著影响,但施氮对土壤总呼吸及其组分均有显著影响,增温和施氮的交互作用对土壤异养呼吸和自养呼吸均有显著影响,但对土壤总呼吸没有显著影响。与对照相比,各处理的平均土壤总呼吸速率没有显著变化,但单独增温处理促进了土壤异养呼吸,抑制了自养呼吸;增温+施氮处理(WHN、WLN)则显著抑制土壤异养呼吸,但促进了自养呼吸(特别是WLN处理)。(4)土壤总呼吸年通量大小为W(614.85 gC·m-2.a-1)>CT、560.80 gC·m-2·a-1)>HN(549.60 gC·m-2·a-1)>WLN(547.44 gC·m-2·a-1)>LN(536.20 gC·m-2·a-1)WHN(534.51 gC·m-2·a-1)。相关分析表明,不同处理间土壤总呼吸及其组分的年通量仅与土壤有效磷含量相关。研究结论表明氮添加可以减缓或抵消土壤增温对土壤有机碳分解的促进作用,从而增温和氮沉降的交互作用有利于缓解全球变暖的正反馈作用。
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