区分森林土壤呼吸组分是了解生态系统碳循环的重要环节。该文以福建省三明市格氏栲自然保护区米槠(Castanopsis carlesii)人工林和邻近的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,于2012年8月至2013年7月,采用LI-8100开路式土壤碳通量系统,通过挖壕沟方法,测定了土壤呼吸及异养呼吸的速率,同时测定了5 cm深处的土壤温度和0–12 cm深处的土壤含水量。利用指数模型和双因素模型,分析土壤呼吸及其组分与土壤温度和土壤含水量的关系,同时计算了土壤呼吸各组分在土壤呼吸中所占的比例,并分析了不同森林类型对土壤呼吸及其组分的影响。结果表明:米槠人工林和杉木人工林土壤呼吸及其组分的季节变化显著,均呈单峰型曲线,与5 cm深处的土壤温度呈极显著正相关关系。土壤温度可以分别解释米槠人工林土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸变化的70.3%、73.4%和58.2%,可以解释杉木人工林土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸变化的77.9%、65.7%和79.2%。土壤呼吸及其组分与土壤含水量没有相关关系。米槠和杉木人工林自养呼吸的年通量分别为4.00和2.18 t C·hm–2·a–1,占土壤呼吸年通量的32.5%和24.1%;异养呼吸年通量分别为8.32和6.88 t C·hm–2·a–1,分别占土壤呼吸年通量的67.5%和75.9%,米槠人工林土壤呼吸及其组分的年通量都大于杉木人工林。
陆地森林土壤是重要的大气甲烷(CH4)汇,大气氮(N)沉降增加对森林土壤CH4吸收速率影响突出。运用静态箱-气相色谱法对中亚热带天然林土壤CH4吸收速率对模拟N沉降的响应进行连续3a的观测;试验作3种N处理,分别为对照(CK,0 kg N·hm-2·a-1)、低氮(LN,50 kg N·hm-2·a-1)和高氮(HN,100 kg N·hm-2·a-1),每种处理重复3次,每个月采集气体1次,同时测定0—5 cm土壤温度和0—12 cm土壤含水量;分析不同N沉降水平土壤CH4吸收速率的差异、动态变化以及对土壤含水量和土壤温度响应,并探讨N沉降对土壤理化性质的影响。结果显示:天然林土壤(CK)平均CH4吸收速率为(-62.78±14.39)μg·m-2·h-1,LN和HN土壤平均CH4吸收速率分别下降了30.21%、7.24%,CK、LN和HN处理土壤CH4吸收速率季节变化趋势相似;观测期间土壤CH4吸收速率对LN响应达到显著水平(P<0.05),对HN响应则不显著(P>0.05);LN、HN处理前两年对土壤CH4吸收速率抑制作用均不显著(P>0.05),但在第3年LN极显著降低了土壤CH4吸收速率(P<0.01),HN处理对土壤CH4吸收速率的影响则在第3年表现为显著抑制作用(P<0.05),表明土壤CH4吸收速率对N沉降的响应随着N沉降时间的持续呈抑制效应加剧的趋势。相关分析表明:CK与HN土壤CH4吸收速率与土壤温度和土壤含水量均有显著相关性(P<0.05),但LN土壤CH4吸收速率仅与土壤含水量显著相关(P<0.05),表明土壤含水量是控制各N沉降处理土壤CH4吸收速率动态的主要环境因子。此外,LN、HN处理下土壤pH均极显著降低(P<0.01),但LN土壤pH极显著低于HN(P<0.01);LN处理极显著提高了土壤C/N比(P<0.01),HN处理则相反;LN和HN处理对土壤NH+4-N、NO-3-N、可溶性总N(TDN)、可溶性有机碳(DOC)、地面凋落物量、地下0—10 cm细根生物量影响均不显著(P>0.05),表明一定时期内N沉降首先引起了土壤pH和土壤C/N比的显著变化。
