全 文 ：；z严一7
第l9卷第3期
1 999年5月
生 态 学 报
ACTA ECOl OG1CA S1NICA
Vo1．t 9．No．3
M ay，l 999
中亚热带东部三种主要木本群落
土壤呼吸的研究
黄承才一 葛 滢 常 杰 卢
一 (浙江太学生命科学学院 杭州 31O0】2)
>， -，}
蓉 徐青 山
摘要 研究中亚热带东部青冈(0⋯ “ ⋯ )常绿阔叶林、毛什(Phyllost~chyn )林和苇(C．melia
sinensis)目土壤呼嚷与土壤 温度、土壤含水率的 关东，建立 丁土壤 呼吸速率 号地表温度的模型，根据气象资料
估算 得到青 冈常绿 闲叶林、毛竹林、荣园的 年均 土壤 CO 呼 暧量，3种 群落 嵌次为24．12、30．77、28．55
t，hm -a，进一步估算出浙江 酋常绿阔叶林 毛 竹林和荼 目每年土壤 CO 排 放量 ．分别为9 27×10 、1．36×
10 、7．16× 10 t／a。
关键词 垩兰舅
I
查!苎 ’圭 型 CO2排放量
STUDIES oN THE SoIL RESPIRATIoN oF THREE
WooDY PLANT CoMMUNITIES iN THE
EAST M ID—SUBTRoPICAL ZoNE，CHINA
HUANG Cheng—Cai GE Ying CHANG Jie LU Rong XU Qing—Shan
(Cdtege of Life Sci~ce，Zhejiana Univ~siLv，Hangzhau，31O012，China)
Abstract The relations among soil respiration，soil temperature and soil moisture of ever—
green broad—leaved forest dominated by Quercus gld“c口，P， llostachys pubescens plantation
and Camellia slnensis garden in the east mid—subtropical zone were studied．The mode[of
soil respriation rate and soil surface temperature was established．The soil respiration of
evergreen broad—leaved forest，P+pubescens plantation and C，sinensis garden was estimated
from the climatic data，which were 24+12．30+77 and 28．55 t／hm a respectively．the total
amount of C02 released from the soil of the above three communities were 9．27 X 1 0 ，1．36
X i0 and 7．16 X 10 t／s in Zhejiang Province respeetively．
Key words subtropical woody community，soil respiration，CO2 release．
土壤呼吸是指土壤释放 CO 的过程，是陆地生态系统碳循环的一个重要组成部分，也是土壤碳库主要
输 出途径 全球土壤是 一个 巨太 的碳库(1．394×10 g)，是大气 CO 重要 的来源 。据估计 ，全球土壤每年
排放 C量高达68×10”g／a，由于太气 CO。是引起全球变化 的重要温室气体 ，困此 ，研究土壤 呼吸对于
* 国家 自然科学基盒资助项 目(39270141)，浙江省自然科学基金资助项目(396032
* 绍兴文理学院生化系，绍* 312000
收稿日期：1998—03—3Ot修改稿收到日~1,998 11—17 a
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3期 黄承寸等：中 l咂热带东部三种 要木本群落上壤呼吸的研究 325
探讨全球变化及其影响 ，具有十分重要的意义。
国外土壤呼吸许多研究已证实土壤呼吸与上壤温度 呈正相关 州] 国内土壤呼啦研究很步 ，倥在北京
山地温带林 区 叫” 、尖峰岭热带森林 I及东北羊草草原 。等地的土壤呼吸进行过研究，而我国中亚热带
东部的土壤呼吸尚无报道。方精云等对 中国 土壤呼吸总 C鼍作 厂估算(4．2×10 r／a)，但 由于缺乏土壤呼
吸的观测数据 ，只能依靠国外的数据类推 ；而单正军等则是依据土壤有机质矿 化速率估算土壤 CO 释放
量的·而不是土壤中净 CO 的释放量 。因此 。研究不同地区、不同植被类型的土壤呼吸已十分迫切 。本 史
研究了3种主要 术本植物群落的土壤呼吸与环境 因子的关系，建立了土壤呼吸与环境 因子的相关模型 ，从
相关模型中推算出年均土壤 CO：的呼吸量 。为我国及全球 土壤呼吸和碳平衡的估算提供基础资料。
1 自然概况
佯 地设在杭州西湖 山区(120。10 E，30。31 N)，地处我国东部湿润亚热带 季风气候 区的北部．年均温
l 6．7C·年均降水l 410mm，蒸发1253mm，降水天数为154．3d，≥10C的积温 为5101．9C．无霜期246d。本
区是 地带性常绿 阙叶林分 布区 。也适宜 毛竹 及茶等的生长 本研 究选择 丁3个 主要群落：青阿 (Q “
glauca)常绿阔叶林、毛竹(1h3,llostachys pubescens)林和茶(Camellia sinensis)园；
青 冈常绿 阔叶林有青 冈、苦}i葺(Castanopsis sclerophy[[a)，石栎 (Lithocarp“ g／abe 等，郁 闭度0 8～
0．9。凋落物厚约1．0cm．土层厚~30cm。土壤为红壤 ．pH5．0～5．4。
毛竹林伴 生少量草本植物 ，郁闭度0．7～0．8，凋落物厚约0．3cm，土层厚>50cm．土壤为红壤，pH5．0～
5·4。
茶园伴生少量草本植物 。土层厚 >50era
2 研究方法
2．1 土壤呼吸的测定
本项研 究采用便携式红外线气体分析
仪 (GXH一305)，配台 气 室 (18．8 cm×29．7
cm×12 cm)，分不 同月份，测 定土壤 呼吸。
测定时先剪去少量的绿色草本植物 ，再将气
室压在地 面上 。外加 足量粘 土砸实外 圈。
防漏气，测定 CO 浓度 (ml／m )的变化，为减
小误差，每次测3个数据 ．计算平均值。
2．2 试验处理
2．2．1 土 壤 呼 吸与 温 度 关 系 处理 在
1997—06～1998·03问，每 月雨后约3～4d．测
土壤呼吸 日变化(多云或 晴天)，每次测定重
复3次 ．在不 同天气下再测2～4次土 壤呼 吸
强度 。这样 ，既有 日变化数据 ，又有季节变 化
(包括最热和最冷)数据 ，从中分析土壤呼吸
与温度的关 系。
2．2．2 土壤呼吸与含水率关 系处理 在 l0
月中旬(土壤较干燥 )，每样地选择4个佯点，
人工均匀加水 ，使每佯点具不同古水率，20：
重复 。每 隔2～3d进行土 壤呼吸的测定 ，连
续测定两周，其间无雨 。
土壤为红壤 ，pH5．0～9．4。
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4
图1 青冈常绿阔叶林(a)、毛竹林 (b)及茶园(c)土壤 CO2呼嗳速率
的日变化和季节变化
2．2．3 环境因子的{卿定 在测定土壤呼吸 F 1 Dairy and s~sona[change~of soit respiration of evergreen
的同时 ，测定地表温度 、地 中5cm 温度 、空气 broad leaved forest dominated byQ “ ca(s)，P· 一 刚 ⋯pt
的温湿度 ，测定后 需取 土样2份 (0～ 5．ocm no“(b)andc m枷 garden(c)
． 。
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326 生 态 学 报 1 9卷
深)t带 回实验 1份测定含水率，另1份风干保存 ，待 以后进行有机物 含量分 析。
试验数据用单元、多元回归及方差分析的方法进行。
3 结果与分析
3．1 3种群落土壤呼吸的特点及异同
3种群落土壤呼吸速率 的 日变化 曲线(图1)较一致 ，呼吸速率多在12 00～14：O0为最高 ．在早晨和傍晚
时较低 {日变化幅度夏季最高 ，冬季最低 ，这些特 点均与温度的 目变化相一致 。
从 土壤呼吸速率的季节变化(图1)看 ：毛竹林和茶园的土壤呼吸速率均 为7、8、10月>l1、lZ、1、2、3月
( <0·05){青冈常绿闻叶林为7、8月>lOl>1i、12、1、2、3月份(P<0．05)．与地表温 度、地中5cm温度的
季节变化(图2)相一致；当地表温度
带地 区土壤微生物常年有活动。
月份 Month
图2 青冈常绿嗣叶林(at、毛竹林 (b)厦茶园【c)地表温度(7 ))与地中5cm温度(了15)的季节变化
Fig．2 Seasonal changes of soil sudaee temperature(7 )>and soil temperature at 5cm depth in three~omm⋯nitt —
ergreen broad—leaved forest dominated by 0．gla~a(a)，P．pubescens plantation(b)and C．sin~sis garden(c)
．
从3种群落土壤呼吸速率及各环境因子 (表1)比较看，土壤呼吸速率 为毛竹林、茶园>青 冈常绿闻叶林
(P<0．05)，地表温度 、地中5cm温度均无显著差异 ，而有机物的含量 为青冈常绿阔叶林>毛竹林 、茶园 (P
<0．01)t说 明不同群落问土壤呼 吸速率除与温度 有机物 含量有关外 ，还与其它 因子有关 ．如土壤含水率 、
土壤的容重等 。
表1 青冈常绿阔叶林、毛竹林厦茶园的土壤co 呼吸建率最相应环境困子均值的比较(1997．06～1 998—03)
Table 1 Comparaflon of the m ean values of soil respiration rate and the environment factors of evergreen
broad’leaved forest dominated by Q．咖 H∞ tP．pubescens plantation and C．sinensis garden
①Evergreen broad—leaved~rest dominated by 0．g ；@P．pubescen~p[antat[on{@C． inens／s z㈣rd ．
3．2 土壤呼吸与环境因子的关系
3．2．1 土壤呼吸与地表温度及土壤含水率的关系 尽管3种群落 的土壤呼吸有一定差异，但它们对温度
和土壤含水率的响应基本一致(图3)，回归分析结果表 明，各 群落土壤 CO 呼吸速率(R，g／m ·h)与地表温
度( t℃)有搬显著(P<0．01)的指数相关关系。
青冈常绿阔叶林 ： R=0．03371e。” 盯 r =0．83， 一75 (1)
毛竹林 } R=0．06988e。 “ =0．69 77 (2)
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3期 黄承才等：中亚热带东部三种主要木本群落土壤呼吸的研究 327
与土壤含水率问进行回归分析(图3)表 ‘o厂 a 【，；0．121B49+0．00529~
明，常绿阔叶林的土壤呼吸速率与土壤 s~i y
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含水率无明显关系。 I 『 器 “ f ．
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呼吸速率与土壤含水率、地表温度的复i } 2一=。0．81 01．9oe： ．。o-8l y，~j。-．5O4．19—1+30 ．0虬h
雾 ： 0 ．4} 壤呼吸速率与土壤含水宰均呈显著相 ⋯_． 二： ⋯『 一‘‘
’ l水! 竺 苎 譬?妻篓 兰 -地$ o 焘。 景 3 oc器 壤 巢卓so20- ⋯30i相对较小
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逐步 回归结果为土壤呼吸速 表温壅sur ‘啪 mPe 坤‘℃ 土 古水 0‘m ∞ 叽 ‘舳
： 目3青日常绿阔 a) b麟目(c CO 速率与地 登 兰 厦¨薷 土壤 嗳
土壤含水率对土壤 呼吸练合影响鞍小 ，F
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建模时可忽略。 1eaved|om t dotalnate y Q
． (a)，P． 删 plantatlon(b)．c．
很多研究者也证实t在土壤水分 含 脚 de (c)a d o1。u face tem畔L毗u托，sml m0i tur
R口=r {0 03371×24×EXP[O．093673×(3．52+0．11l 一4．549×10 +2．206×10一s
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328 生 态 学 报 1 9卷
到毛竹林 、茶园的年均 CO z呼吸量依次为3077、2855g／m’·a。
经单位换算 ，可知抗州地 区青冈常绿阔叶林、毛竹
林、茶园的土壤年均 COt呼吸量分 别为24．12、30．77、
28．55r／hm ．a，北京山地温带林的白桦林、辽东栎林、弓i
油橙林的土壤年均CO 呼吸量分别为11．32、14．31、 !
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