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林作為研究對象，對不同林齡木麻黃純林進行土壤呼吸比較研究。結果表明：總呼吸速率大小相近，在2.62-4.02μmolm^-2#8226;s^-1左右；五個樣地的異養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，幼林和中林的異養呼吸略大于成熟林，土壤異養呼吸在不同林齡之間差異不顯著。

[關鍵詞] 木麻黃 人工林 土壤呼吸

土壤呼吸是土壤釋放CO₂ 的過程，是陸地生態系統碳循環的重要組成部分。全球土壤是一個巨大的碳庫，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]。據估計，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，即使土壤呼吸發生微小變化也會引起大氣中CO₂濃度的明顯改變。森林是陸地生態系統的主體，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土壤碳貯量和碳釋放有較大影響。在中國規模巨大的人工林中，沿海各種防護林占有相當大的比重。木麻黃作為東南沿海地區的主要造林樹種，在防風固沙、改造生態環境方面發揮著難以替代的巨大作用。相信隨著國家沿海防護林體系的不斷完善，木麻黃林在沿海的規模、地位和作用會越來越突出[6-9]。

對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行比較研究，有助于我們對整個濱海沙地不同發育階段的木麻黃人工林生態系統的碳動態變化規律進行更深入和全面的了解，為深入探討沿海防護林生態系統對碳平衡作用提供參考依據。

本試驗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塊樣地在四個不同季節的土壤呼吸日動態。

1 試驗地概況

試驗地設在福建省沿海中部惠安縣崇武鎮赤湖防護林場(118°55′ E，24°55′ N)，屬南亞熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫19.8℃；年均降水量1 029mm，年均蒸發量2 000 mm；夏季(7-9月)多臺風和暴雨天氣，秋季東北風強盛，8級以上的大風天達105 d，年平均風速7.0 m#8226;s^-1，干濕季明顯。土壤為均一性風積沙土，沙土層厚度80-100 cm。

2 材料與方法

試驗地設置在6年、17年、19年、19年和31年生的5個木麻黃人工純林內，幼林一個，中齡林三個，成熟林一個，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，在樣地內隨機設置三個50cm×50cm的小樣方作為土壤呼吸測定點，同時在每個小樣方的附近設置一個1m×1m的小樣方進行根排除處理后作為土壤異養呼吸測定點。這樣每個樣地共有6個呼吸點，3個用來測定土壤總呼吸，3個用來測定土壤異養呼吸。

采用排除根系法（也稱作開溝法）進行土壤呼吸分離，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生長，然后把溝填平。根據經驗，挖溝在開始觀測3～4個月前進行，即在2006年1月份就把溝挖好，待到2006年5月份才開始呼吸測定，這樣測得的樣方內的土壤呼吸就是扣除了根系呼吸的土壤異養呼吸。

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土壤呼吸自動測量系統方法進行晝夜24小時測定變化。每2小時測定一次，連續測定3min，3次重復，取平均值；測定前一天將樣方內的綠色草本層從根部剪斷撿凈，測定時盡量選取晴朗天氣，每次測定前進行儀器的調零校準。

3 結果與分析

3.1 不同林齡下日均異養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的異養呼吸速率和總呼吸速率在五個樣地中偏大，其它三個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律的差異

由圖1～圖4可以看出，總體來說五個樣地的土壤異養呼吸的日變化規律基本一致。中林2樣地的土壤異養呼吸量在全年中均比其它幾個樣地的呼吸量大，同時可以注意到，幼林和中林2樣地的異養呼吸日變化曲線變異大于其它三個樣地，因為幼林和中林2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地面，從而使地面溫度變化幅度大，相應地就影響到土壤溫度的變化幅度。中林1、中林3以及成林因為林分郁閉較好，使溫度因子不會向幼林和中林1那樣變化劇烈。但是總體來說，這五個樣地的日變化基本一致。

4 小結

本實驗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。總的說來，在呼吸速率上，五個樣地的異養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樣地的異養呼吸日變化曲線變異稍微大于其它三個樣地，但是總體來說，五個樣地的日變化規律基本一致，穩定在72.73％左右，變化幅度為68.59%～76.87%，而且土壤異養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。

參考文獻

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