4种温带森林非生长季土壤二氧化碳、甲烷和氧化亚氮通量

摘要

中高纬度森林土壤在漫长的非生长季中对重要温室气体--二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的释放或吸收在碳氮年收支中作用很大,但目前研究甚少.采用静态暗箱-气相色谱法,比较研究东北东部4种典型温带森林土壤表面CO2、CH4和N2O通量在非生长季中的时间动态及其影响因子.结果表明:4种森林土壤在非生长季中整体上均表现为CO2源、N2O源和CH4汇的功能.红松林、落叶松林、蒙古栎林、硬阔叶林的非生长季平均土壤表面CO2通量分别为(65.5±8.1)mgm-2h-1(平均值±标准差)、(70.5±10.2)mg m-2h-1、(77.1±8.0)mg m-2 h-1、(80.5±23.5)mg m-2 h-1;CH4通量分别为(-17.2±4.6)μgm-2h-1、(-15.4±4.2)μg m-2h-1、(-31.5±4.5)μg m-2h-1、(-23.6±4.1)μg m-2h-1;N2O通量分别为(19.3±5.1)μgm-2 h-1、(11.5±2.5)μg m-2 h-1、(16.4±4.0)μg m-2 h-1、(14.4±5.4)μg m-2 h-1;其中非生长季土壤表面CO2总排放量分别为143.4 g m-2、162.8 g m-2、189.9 g m-2、252.7 g m-2,分别占其年通量的7.3%、10.6%、8.4%和8.5%.所有林型非生长季土壤表面CO2通量在春季土壤解冻前均维持在较低水平;在解冻进程中随温度升高而增大.土壤表面CO2通量与5cm深土壤温度(T5)呈极显著的指数函数关系.在隆冬时节出现CH4净释放现象,但释放强度及其出现时间因林型而异,其中以红松林的释放强度较大,高达43.6μg m-2h-1.土壤表面CH4通最与T5呈显著的负相关.土壤表面N2O通量的时间动态格局在林型间的分异较大,但在春季土壤解冻阶段均释放出N2O,而释放峰值和出现时间因林型而异.土壤表面N2O通量与0-10cm深土壤含水量呈显著的正相关(红松林除外).研究展示了不同温带森林类型的土壤水热条件对其非生长季土壤CO2、CH4和N2O通最的重要影响,但这3种温室气体的林型间分异的生物学机理尚需进一步研究.