全 文 ：第 49 卷 第 5 期
2 0 1 3 年 5 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49，No. 5
May，2 0 1 3
doi:10．11707 / j．1001-7488．20130504
收稿日期: 2012 － 11 － 08; 修回日期: 2013 － 02 － 15。
基金项目: 2011 年教育部新世纪优秀人才支持计划(DB － 168) ; 2012 年福建省杰出青年科学基金项目(2060203)。
* 黄志群为通讯作者。
采伐剩余物管理措施对杉木人工林土壤呼吸的影响*
胡振宏1，2 范少辉3 黄志群1，2 何宗明4 余再鹏1，2 王民煌1，2 翁贤权5
(1．湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地 福州 350007; 2．福建师范大学地理科学学院 福州 350007;
3．国际竹藤中心 北京 100102; 4．福建农林大学林学院 福州 350002;
5．福建省南平市峡阳国有林场 南平 353005)
摘 要: 对中国亚热带地区 5 种采伐剩余物管理措施(收获采伐剩余物和地被层、全树收获、仅收获树干和树皮、
采伐剩余物加倍以及炼山)下杉木人工林的土壤呼吸进行定位研究。结果表明: 处理 15 年后 5 种采伐剩余物管理
措施对杉木林全年和不同季节的土壤呼吸速率、土壤温度以及土壤湿度均没有显著影响; 土壤呼吸速率呈明显的
季节动态，最高值出现在 2012 年 6 月(3. 09 μmolCO2· m
－ 2 s － 1，5 种处理平均值)，最低值则出现在 2012 年 2 月
(0. 69 μmolCO2·m
－ 2 s － 1 ); 土壤呼吸速率主要受土壤温度的驱动，土壤温度能解释土壤呼吸速率变化的 55. 8% ～
72. 6% ; 5 种处理样地之间土壤呼吸 Q10值和年通量差异均不显著，处理样地的平均值分别为 2. 14 和 701. 17
gC·m － 2 ; 采伐剩余物管理措施对 0 ～ 10 cm 土层冷水、热水和 2 mol·L － 1 KCl 溶液浸提的土壤可溶性有机碳含量没
有显著影响; 冷水和 2 mol·L － 1 KCl 溶液浸提的土壤可溶性有机碳含量分别与取样月份和年均土壤呼吸速率显著
正相关(P ＜ 0. 05)。
关键词: 采伐剩余物管理; 土壤呼吸; 温度; 湿度; 土壤可溶性有机碳
中图分类号: S714. 5; S750 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2013)05 － 0024 － 06
Effects of Harvest Residue Management on Soil Respiration of Chinese Fir Plantations
Hu Zhenhong1，2 Fan Shaohui3 Huang Zhiqun1，2 He Zongming4 Yu Zaipeng1，2
Wang Minhuang1，2，Weng Xianquan5
(1 ． Cultivation Base of State Key Laboratory of Humid Subtropical Mountain Ecology Fuzhou 350007; 2 ． College of Geographical Science，
Fujian Normal University Fuzhou 350007; 3 ． International Center for Bamboo and Rattan Beijing 100102; 4 ． Forestry College，
Fujian Agriculture and Forestry University Fuzhou 350002; 5 ． Xiayang State Forest Farm of Fujian Province Nanping 353005)
Abstract: We measured monthly soil respiration ( R s ) in a 15 year-old replanted Chinese fir plantation which was
located in subtropical China and subjected to five harvest residue management treatments． The treatments included: whole
tree harvest plus forest floor removal，whole tree harvest，stem only harvest，double the residue，and burning the residue．
Repeated measures ANOVA showed that harvest residue management had little effects on R s rate，soil temperature and soil
moisture in the whole year or four different seasons． Soil respiration displayed obvious seasonal dynamics，with the
maximum happening in June 2012 (3. 09 μmol CO2·m
－ 2 s － 1，averaged from five treatments) and the minimum happing in
February 2012 (0. 69 μmol CO2·m
－ 2 s － 1 ) ． Soil temperature was found to be the most important factor controlling the
temporal pattern of soil respiration，accounting for 55. 8% － 72. 6% of variations in R s rate． There were no significant
differences in temperature sensitivity of R s(Q10 ) and annual soil CO2 emission among treatments，and the mean values of
five treatments were 2. 14 and 701. 17 gC·m － 2，for Q10 and annual soil CO2 emission． Harvest residue treatment had no
significant effects on dissolved organic carbon (DOC) concentrations (0 － 10 cm depth) extracted by water，hot water or
2 mol·L － 1 KCl． DOC concentrations extracted by water and 2 mol·L － 1 KCl were correlated positively with annual R s rate
and the R s rate in the given month when soil samples were collected，respectively．
Key words: harvest residue management; soil respiration; temperature; moisture; soil dissolved organic carbon
第 5 期 胡振宏等: 采伐剩余物管理措施对杉木人工林土壤呼吸的影响
土壤碳储量是陆地植被碳储量的 2 ～ 3 倍，而土
壤呼吸是陆地生态系统向大气释放 CO2的第二大途
径(Luo et al．，2006)，每年由土壤呼吸过程释放到
大气中的 CO2是化石燃料燃烧释放的 10 倍以上
(Peng et al．，2009)。森林作为陆地生态系统的主
体，维持着全球 86% 的植被碳库和 73% 的土壤碳
库(Lal，2005)。随着人工林种植面积不断扩大，人
工林在全球碳循环中占据了越来越重要的位置
(Lal，2005; Huang et al．，2012)。在中国，森林碳汇
主要来自人工林的贡献(方精云等，2001)。人工林
在减缓全球气候变化中的地位举足轻重，而人工林
的经营与管理是实现和增强其碳汇功能的重要途径
( Jandl et al．，2007; 闫美芳等，2010)。
土壤呼吸主要与土壤生物活动和土壤孔隙中气
体的扩散有关，后两者均受到土壤性质和植被类型
的影响(Luo et al．，2006)。根呼吸和根际微生物呼
吸是土壤呼吸的主要来源，其次为地上和地下凋落
物(凋落物叶、木质残体和死亡根系)及土壤有机质
的矿化(Trumbore，2000; Schaefer et al．，2009)。研
究表明，土壤呼吸具有高度的时空变异性 ( Bond-
Lamberty et al．，2010)。时间尺度上土壤呼吸主要
受土壤温湿度及两者交互效应的控制 ( Luo et al．，
2006; Vincent et al．，2006)，而在空间尺度上，主要
通过生物因子(细根生物量、土壤有机质含量、土壤
微生物量及植被生产力等)和非生物因子(土壤温
湿度、土壤孔隙度和近地面大气状况等)对土壤呼
吸产生影响 ( Bond-Lamberty et al．，2010; Sheng et
al．，2010)。近年来，随着对温室气体排放的重视，
做了很多有关土壤呼吸的研究工作，包括全球尺度
土壤呼吸的研究，不同纬度带、不同生态系统、不同
森林类型以及不同土地利用下土壤呼吸的研究
(Vincent et al．，2006; Bond-Lamberty et al．，2010;
Sheng et al．，2010)。森林采伐剩余物管理是人工林
营造时常见的经营措施(Huang et al．，2012)，关于
采伐剩余物管理措施对人工林土壤呼吸的影响，以
往的研究大多关注造林初期的影响，而对造林较长
时间( ＞ 10 年)后的影响还很少报道。
中国亚热带地区与全球同纬度地区相比，森林
生态系统生产力高、碳储量大，生态过程对气候变化
的响应多样(陈光水等，2005)，被誉为回归线上的
“绿洲”。鉴于种植面积、木材生产量和木材用途等
方面的情况，杉木(Cunninghamia lanceolata)是该区
最重要的人工造林树种之一(Huang et al．，2012)，
而国内有关杉木林采伐剩余物管理的研究还未见报
道。本研究在杉木中心产区福建省南平市峡阳国有
林场，基于以往立地管理措施对杉木人工林生长和
土壤理化性质等方面的长期定位研究(Huang et al．，
2012)，对 5 种采伐剩余物管理措施下 15 年生杉木
人工林土壤呼吸、土壤温湿度进行为期 1 年的观测，
并同期分析 0 ～ 10 cm 土层冷水、热水和 2 mol·L － 1
KCl 溶液浸提的土壤可溶性有机碳含量，以探讨采
伐剩余物管理措施对杉木林土壤呼吸的影响，为研
究亚热带地区森林管理措施对人工林碳排放的影响
提供理论基础。
1 研究区概况
试验地位于福建省南平市峡阳 国有林场
(117°59 E，26°48 N)，属于武夷山系南伸支脉，海
拔200 ～ 260 m，坡度 28° ～ 36°。本区属中亚热带海
洋性季风气候，年平均气温 19. 5 ℃，1 月平均气温
9. 7 ℃，7 月平均气温 28. 7 ℃，极端最低气温和最高
气温 分 别 为 － 5. 8 ℃ 和 41 ℃。年 均 降 水 量
1 653 mm，降雨集中在 3—8 月，年平均蒸发量 1 143
mm，年平均相对湿度 83%。根据南平市延平区气
象站测量的气象数据，2011 － 07—2012 － 06 试验地
月降雨量和月平均气温见图 1。试验地土壤均为绿
泥片岩发育的轻黏质山地红壤，表层疏松，土层深
厚，土壤肥沃，但均含有少量的石砾。林下常见植被
主要 有 观 音 座 莲 ( Angiopteris fokiensis )、狗 脊
( Woodwardia japonica )、五 节 芒 ( Miscanthus
floridulus)和芒萁(Dicranopteris dichotoma)等。试验
地前茬为 29 年生一代杉木纯林。试验地为杉木纯
林，概况见表 1。
图 1 2011 － 07—2012 － 06 期间试验地月
平均气温和月降雨量
Fig． 1 Monthly precipitation and mean air temperature between
July 2011 and June 2012 at study site
2 研究方法
随机区组设计试验地，共设 4 个区组，每个区组
设 5 个处理小区，小区面积为 600 m2 (Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ区组小
52
林 业 科 学 49 卷
区为 20 m × 30 m，Ⅳ区组小区为 24 m × 25 m)。1996
年 10 月一代杉木林皆伐后进行采伐剩余物处理，
1997 年 1 月造林后不再进行处理，造林密度为每小区
150 株(2 500 株·hm － 2 )，5 个处理分别为: 收获采伐
剩余物和地被层(BL0); 全树收获(BL1); 仅收获树
干和树皮(BL2); 采伐剩余物加倍，将 BL1 处理中的
采伐剩余物移放至此小区(BL3); 炼山，将采伐剩余
物和地被层火烧(SB)。试验地一代杉木林皆伐后产
生的采伐剩余物生物量约为26. 1 Mg·hm － 2，地被层
生物量约 9. 9 Mg·hm － 2。
表 1 4 个区组 0 ～ 10 cm 土层土壤理化性质和杉木生长情况
Tab． 1 Soil physical and chemical properties of soil in 0 ～ 10 cm layer and Chinese fir plantation growth at four blocks
区组
Block
土壤全碳
Soil total C /
( g·kg － 1 )
土壤全氮
Soil total N /
( g·kg － 1 )
土壤 C /N 值
Soil C /N
value
土壤 pH 值
Soil pH
value
土壤密度
Soil density /
( g·cm － 3 )
树高
Tree
height /m
DBH / cm
Ⅰ 25. 5 1. 76 15. 49 4. 65 1. 01 ± 0. 05 16. 2 ± 0. 75 19. 8 ± 0. 73
Ⅱ 30. 3 1. 71 16. 32 4. 61 0. 91 ± 0. 02 15. 3 ± 0. 50 17. 7 ± 0. 62
Ⅲ 25. 0 1. 71 14. 37 4. 72 1. 04 ± 0. 05 14. 1 ± 0. 44 16. 2 ± 0. 54
Ⅳ 27. 9 1. 76 15. 88 4. 29 0. 92 ± 0. 05 15. 7 ± 0. 49 18. 0 ± 0. 97
2011 年 7 月在每个试验小区沿对角线分布 5
个 PVC 材质的土壤环，土壤环内径 20. 0 cm、高
6 cm，将土壤环底部削尖后埋入地下 3 cm，为便于
环内土壤更好地与外部土壤进行水汽交换，将埋入
地下部分侧边钻 4 个直径为 0. 5 cm 的圆孔。土壤
环在试验小区设置 24 h 后开始第 1 次测量，此后土
壤环位置保持不动，并在每次测量前齐地剪除环内
绿色植物。2011 － 07—2012 － 06，每月中旬选取 2
～ 3 天，尽可能选择晴朗无风的天气，利用 Li-8100
开路式土壤碳通量观测系统(Li-8100，Li-cor 公司，
美国)观测土壤呼吸速率，每个土壤环测定时间设
为2 min。根据研究结果，亚热带杉木人工林上午
9:00—12:00 土壤呼吸速率与一天的平均值较接近
(Sheng et al．，2010)，故每次测量均选择此时段。
在每次测量土壤呼吸速率的同时，利用数字式
瞬时温度计(AM － 11T，Avalon 公司，美国)测定地
下 10 cm 深处的土壤温度和离地 1 m 高的气温，采
用时域反射仪 ( TDR) (Model TDR300，Spectrum 公
司，美国)测定地下 0 ～ 12 cm 土层土壤体积含水量。
为了减少土壤水分测定的误差，将烘干法测得的土
壤湿度和与 TDR300 测定的结果进行对照，并建立 2
者之间的一元线性方程 W = 0. 735 1W0 + 7. 396 5
(R2 = 0. 896 1)来校正 TDR300 测量的数值，式中 W
为烘干法测量的土壤湿度，W0为仪器测量的土壤
湿度。
2011 年 8 月在每个试验小区沿对角线分布 12
个样点，用内径 3. 7 cm 的土钻钻取 0 ～ 10 cm 土层
土样，风干后过 2 mm 筛，先后用冷水、热水和
2 mol·L － 1KCl 溶液浸提该层土壤可溶性有机碳含
量，方法参见文献 ( Jones et al．，2006 )。具体步骤
为: 称取 10 g 风干土样于 50 mL 离心管中，在室温
状态下加入 40 mL 去离子水，将水土混匀后放置在
转速为 270 r·min － 1的摇床上震荡 30 min，之后再放
入离心力为 2 600 g 的离心机中离心 10 min，待离心
完成后将上清液过 0. 45 μm 孔径滤器并提取分析。
冷水浸提完成后再将土样先后继续进行热水和
2 mol·L － 1 KCl 溶液浸提，浸提过程与冷水浸提过程
类似，热水浸提须将土样放入 80 ℃热水中恒温放置
18 h 后进行提取。所有滤液中的有机碳含量测定
均在总有机碳分析仪 ( TOC-VcpH，Shimadzu 公司，
日本)上进行。土壤全碳、全氮含量采用碳氮元素
分析仪(Vario Max，Elementar 公司，德国)测定; pH
值采用电位法测量; 土壤密度采用环刀法测定。
为分析土壤温度和土壤湿度对土壤呼吸的影
响，分别选择双因素关系模型和单因素关系模型进
行拟合:
R = ae bT Wc; R = ae bT; R = aWb。
式中: R 为土壤呼吸速率; T 为 10 cm 深处土壤温
度，W 为 0 ～ 12 cm 土层土壤含水量，a，b 和 c 为待定
参数。
Q10值采用指数关系模型 Q10 = e
10 b进行计算。
以每月测定的土壤呼吸速率代表该月平均土壤
呼吸速率，通过累加计算求得当年土壤呼吸年通量。
采用 重 复 测 量 方 差 分 析 方 法 ( Repeated-
measures ANOVA)分析不同处理样地的土壤呼吸速
率、温度和湿度的差异显著性，用 Pearson 相关分析
检验土壤呼吸速率与土壤温度、湿度以及同期土壤
可溶性有机碳含量之间的关系。以上所有数据分析
均在 SPSS16. 0 软件上完成。
3 结果与分析
3. 1 不同采伐剩余物管理措施样地土壤呼吸速率
及其月动态
不同处理样地全年平均土壤呼吸速率为1. 72 ～
62
第 5 期 胡振宏等: 采伐剩余物管理措施对杉木人工林土壤呼吸的影响
2. 01 μmolCO2·m
－ 2 s － 1，重复测量方差分析表明: 采
伐剩余物管理措施对杉木林土壤呼吸速率的影响在
α = 0. 05 水平上不显著。对 4 个季度土壤呼吸速率
的分析发现，采伐剩余物管理措施在春季 ( 3—5
月)、夏季(6—8 月)、秋季(9—11 月)和冬季(12—2
月)对土壤呼吸速率的影响在 α = 0. 05 水平上不显
著(表 2)。
表 2 不同处理样地 4 个季节土壤呼吸速率
重复测量方差分析
Tab． 2 Repeated-measures ANOVA results of soil
respiration rates in four seasons under
different treatments
季节 Season 样本数 Sample number P
春季 Spring 60 0. 379
夏季 Summer 60 0. 144
秋季 Autumn 60 0. 303
冬季 Winter 60 0. 612
由图 2 可知，5 个处理样地土壤呼吸速率月动
态趋势相同，不同月份呼吸速率变化幅度较大，最大
值出现在 6 月，最小值出现在 2 月。从 2011 年 7 月
开始，各处理样地土壤呼吸速率不断下降，在同年 9
月开始回升并出现一个峰值，此时 5 个处理样地的
平均值为 3. 08 μmolCO2·m
－ 2 s － 1。10 月份土壤呼吸
速率继续下降，并在 2011 － 12—2012 － 02 保持较低
水平，2 月呼吸速率达到最低值，其平均速率为 0. 69
μmolCO2·m
－ 2 s － 1。2012 年 3 月份土壤呼吸速率开
始不断上升，6 月份 5 个处理样地土壤呼吸速率差
异较明显，但方差分析未发现显著差异，其平均值为
观测期间的最大值，达 3. 09 μmolCO2·m
－ 2 s － 1。5 个
处理样地土壤呼吸年通量差异不显著，其平均值为
701. 19 gC·m － 2。杉木林土壤呼吸速率大致以 2012
年 1 月为时间轴呈对称分布，且不同季度土壤呼吸
速率差异显著(图 2)。
3. 2 杉木林土壤呼吸速率与土壤温湿度和气温的
关系
观测期间，5 个处理样地土壤温度和土壤湿度
的变化趋势均较一致 (图 2 )，各处理样地在 α =
0. 05 水平差异不显著。土壤湿度随月份动态变化，
但不同季节土壤湿度在 α = 0. 05 水平差异不显著。
相关性分析表明(表 3): 5 个处理样地，土壤呼吸速
率与土壤温度极显著正相关(P ＜ 0. 01); 土壤呼吸
速率与土壤湿度除在 SB 样地显著正相关外( P ＜
0. 05)，在其他样地相关性均不显著。指数模型回
归分析显示，土壤温度可以解释土壤呼吸速率变化
的 55. 8% ～ 72. 6%，土壤湿度不能较好地通过方程
拟合土壤呼吸速率的变化，双因素关系模型拟合结
图 2 不同处理样地土壤呼吸速率、温度和湿度的月动态
Fig． 2 Monthly variation of soil respiration rate，temperature，
and moisture under different treatments
果与仅考虑土壤温度的单因素模型差别不大(表
4)。Q10值是指示土壤呼吸温度敏感性的重要参数，
通过方程拟合表明，5 个处理样地土壤温度 Q10值差
异不大，其变化范围为 1. 88 ～ 2. 32，5 个处理样地离
地 1 m 高处气温 Q10值变化范围为 1. 65 ～ 1. 92，低
于土壤温度计算结果，说明土壤呼吸对土壤温度的
敏感性要高于气温的。
表 3 不同处理土壤呼吸速率与土壤温度和
土壤湿度的相关性①
Tab． 3 Correlations between soil respiration rate and soil
temperature or soil moisture under different treatments
处理
Treatment
相关系数 Correlation coefficient
土壤温度 Soil temperature 土壤湿度 Soil moisture
BL0 0. 853＊＊ 0. 210
BL1 0. 750＊＊ 0. 627
BL2 0. 828＊＊ 0. 560
BL3 0. 838＊＊ 0. 405
SB 0. 832＊＊ 0. 775 *
①* : P ＜ 0. 05; ＊＊: P ＜ 0. 01。下同 The same below．
3. 3 土壤呼吸速率与土壤可溶性有机碳含量的
关系
在 α = 0. 05 水平上，采伐剩余物管理措施对 3
种方式浸提的土壤可溶性有机碳含量均没有显著影
72
林 业 科 学 49 卷
响。处理样地冷水、热水和 2 mol·L － 1 KCl 溶液浸提
的土壤可溶性有机碳含量平均值分别为 189. 83，
370. 83 和 487. 90 mg·kg － 1，占土壤全碳的比例分别
为 0. 77%，1. 51%和 1. 99%。将 5 个处理样地不同
方式浸提的可溶性有机碳含量分别与全年平均土壤
呼吸速率和取样月份土壤呼吸速率进行相关性分
析，全年平均土壤呼吸速率与 2 mol·L － 1 KCl 提取的
可溶性有机碳含量显著正相关 (R2 = 0. 484)，取样
月份土壤呼吸速率与冷水提取的可溶性有机碳含量
显著正相关(R2 = 0. 532)。
表 4 土壤呼吸速率与土壤温度、湿度和气温回归模型及 Q10值
Tab． 4 Regression model of soil respiration rate among soil temperature，soil moisture and Q10 value
处理
Treatment
y = aebT Wc y = aebT y = aWb Q10
a b c R2 a b R2 a b R2
BL0 0. 204 0. 082 0. 212 0. 732 0. 408 0. 081 0. 726 0. 122 0. 824 0. 044 2. 25a
BL1 0. 102 0. 084 0. 395 0. 572 0. 367 0. 084 0. 558 1. 089 0. 194 0. 004 2. 32a
BL2 0. 242 0. 078 0. 199 0. 691 0. 462 0. 078 0. 685 0. 835 0. 262 0. 006 2. 18a
BL3 0. 398 0. 063 0. 110 0. 681 0. 564 0. 063 0. 679 0. 653 0. 323 0. 014 1. 88a
SB 0. 334 0. 076 0. 060 0. 710 0. 406 0. 076 0. 709 0. 321 0. 081 0. 001 2. 14a
4 结论与讨论
不同处理样地年均土壤呼吸速率为 1. 72 ～
2. 01 μmolCO2·m
－ 2 s － 1，年通量为 651 ～ 762 gC·
m － 2，这个结果与热带和亚热带地区很多研究结果
相近(Raich et al．，1995; Yan et al．，2006; Sheng et
al．，2010)。本研究中，采伐剩余物管理措施对杉木
林全年、不同季节土壤呼吸速率以及土壤呼吸年通
量在 α = 0. 05 水平上均没有显著影响。Mariani 等
(2006 ) 对 加 拿 大 云 杉 ( Picea asperata ) 和 山 杨
(Populus davidiana)的研究发现，采伐剩余物管理实
施 3 年后对土壤微生物呼吸有显著影响 ( P ＜
0. 05)，7 年后影响变得不显著。亚热带地区，水热
条件较好，可能采伐剩余物归还的有机碳大部分通
过呼吸作用被转移出了生态系统 ( Powers et al．，
2005; 杨玉盛等，2005)，因而造林一定时间后不同
处理样地土壤呼吸差异减小。杨玉盛等 (2005)发
现，杉木在皆伐初期 4 个月里与对照样地土壤呼吸
速率差异显著，而 1 年后差异变得不显著。
研究表明，土壤呼吸主要由矿质土壤呼吸、枯枝
落叶层呼吸和根呼吸组成 ( Schaefer et al．，2009)。
此外，研究发现土壤呼吸与表土层碳含量、凋落物归
还量和根系生物量均显著正相关 ( Yan et al．，
2006)。对本试验区地下碳库的研究表明，在杉木
林 15 年生时不同处理样地 0 ～ 40 cm 土层之间碳储
量没有显著差异(Huang et al．，2012)，同时不同处
理样地 0 ～ 10 cm 土层土壤可溶性有机碳含量差异
亦不显著。本试验地不同处理样地多年凋落物归还
量间不存在显著差异(Huang et al．，2012)，不同处理
样地杉木根呼吸对土壤呼吸的贡献没有差异。
土壤温度和湿度作为驱动土壤呼吸速率变化的
两个重要因子，在不同的气候和地形条件下对土壤
呼吸的主导作用有变化(Davidson et al．，1998)。研
究表明，亚热带地区土壤温度对土壤呼吸的影响比
土壤湿度的影响更显著(陈光水等，2005; 王超等，
2011)。本研究表明本区土壤呼吸主要受土壤温度
的控制。指数模型回归分析显示，土壤温度可以解
释土壤呼吸速率变化的 55. 8% ～ 72. 6%，而土壤湿
度不能较好地通过方程拟合土壤呼吸速率的变化，
双因素关系模型拟合结果与仅考虑土壤温度的单因
素关系模型拟合结果相比差别不大。本区地处湿润
的中亚热带地区，受海洋性季风气候影响，全年降雨
量较充沛，水分不是本区的限制性因素 ( Sheng
et al．，2010)。本研究中，不同季节土壤湿度差异不
显著，但土壤温度却随季节显著变化，这是造成土壤
呼吸速率变化主要受土壤温度控制的重要原因。虽
然炼山样地与其他处理样地在很多指标上差异不显
著，但其土壤可溶性有机碳、全碳、全氮和矿质氮含
量均表现为最低(Huang et al．，2012)，土壤养分含
量较低可能会造成土壤呼吸更易受到外部环境因子
的影响(Luo et al．，2006)，因而表现为炼山样地土
壤呼吸速率与土壤湿度显著正相关(P ＜ 0. 05)。
研究表明，土壤温度和湿度只有处在相互协调
的条件下，才会有利于土壤微生物和根系的生长代
谢活动(Davidson et al．，1998; Vincent et al．，2006)，
亚热带地区土壤呼吸速率一般在春末或夏初达到顶
峰( Sheng et al．，2010; 陈光水等，2005)。本研究
中，春季土壤温度不断上升，此时雨季不断补充土壤
水分，使得土壤温度和湿度相互协调，驱动了土壤呼
吸速率的上升，并在 6 月份土壤呼吸速率最大。夏
季土壤温度继续升高，而此时雨季已结束，土壤水分
难以与土壤温度相互协调，土壤呼吸速率受此影响
会表现为下降。初秋土壤温度与土壤湿度再次相互
协调，土壤呼吸速率可能短暂升高(王超等，2011)，
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第 5 期 胡振宏等: 采伐剩余物管理措施对杉木人工林土壤呼吸的影响
本研究表现为 9 月份土壤呼吸速率再次出现峰值。
本研究中不同处理样地 3 种方式浸提的土壤可
溶性有机碳含量差异不显著，这可能与不同处理样
地凋落物归还量和森林生物量差异不显著有关
(Huang et al．，2012)。研究表明，人为改变森林地
表有机质输入短期内会影响土壤可溶性有机碳含量
(Park et al．，2002; Jandl et al．，1997)，但有关长期
样地的研究大多未观测到显著差异 (Vanguelova et
al．，2010)。本研究中，冷水浸提的可溶性有机碳含
量与取样月份土壤呼吸速率显著正相关，2 mol·L － 1
KCl 浸提的可溶性有机碳含量与年均土壤呼吸速率
显著正相关。与热水和盐溶液浸提的可溶性有机碳
相比，冷水浸提的可溶性有机碳更易被微生物利用
(Rousk et al．，2010)，分解更新速率相对较快，因而
短期内土壤呼吸速率与冷水浸取的可溶性有机碳含
量显著正相关(Park et al．，2002)。
参 考 文 献
陈光水，杨玉盛，王小国，等 ． 2005． 格氏栲天然林与人工林根系呼
吸季节动态及影响因素 ． 生态学报，25(8) : 1941 － 1947．
方精云，陈安平 ． 2001． 中国森林植被碳库的动态变化及其意义 ．
植物学报，43(9) : 967 － 973．
王 超，杨智杰，陈光水，等 ． 2011． 万木林保护区毛竹林土壤呼吸
特征及影响因素 ． 应用生态学报，22(5) : 1212 － 1218．
闫美芳，张新时，江 源，等 ． 2010． 主要管理措施对人工林土壤碳
的影响 ． 生态学杂志，29(11) : 2265 － 2271．
杨玉盛，陈光水，王小国，等 ． 2005． 皆伐对杉木人工林土壤呼吸的
影响 ． 土壤学报，42(4) : 584 － 590．
朱 凡，王光军，田大伦，等 ． 2010． 杉木人工林去除根系土壤呼吸
的季节变化及影响因子 ． 生态学报，30(9) : 2499 － 2506．
Bond-Lamberty B，Thomson A． 2010． Temperature-associated increases
in the global soil respiration record． Nature，464 ( 7288 ) : 579 －
582．
Davidson E A，Belk E，Boone R D． 1998． Soil water content and
temperature as independent or confounded factors controlling soil
respiration in a temperate mixed hardwood forest． Global Change
Biology，4(2) : 217 － 227．
Huang Z，He Z，Wan X，et al． 2013． Harvest residue management
effects on tree growth and ecosystem carbon in a Chinese fir
plantation in subtropical China． Plant and Soil，364(1 /2) : 303 －
314．
Jandl R，Lindner M，Vesterdal L，et al． 2007． How strongly can forest
management influence soil carbon sequestration． Geoderma，137(3 /
4) : 253 － 268．
Jones D L，Willett V B． 2006． Experimental evaluation of methods to
quantify dissolved organic nitrogen ( DON) and dissolved organic
carbon (DOC) in soil． Soil Biology and Biochemistry，38(5) : 991
－ 999．
Lal R． 20005． Forest soils and carbon sequestration． Forest Ecology and
Management，220(1 /3) : 242 － 258．
Luo Y，Zhou X． 2006． Soil respiration and the environment． London:
Academic Press，79 － 92．
Mariani L，Chang S X，Kabzems R． 2006． Effects of tree harvesting，
forest floor removal， and compaction on soil microbial biomass，
microbial respiration，and N availability in a boreal aspen forest in
British Columbia． Soil Biology and Biochemistry，38(7) : 1734 －
1744．
Park J H， Kalbitz K，Matzner E． 2002． Resource control on the
production of dissolved organic carbon and nitrogen in a deciduous
forest floor． Soil Biology and Biochemistry，34(6) : 813 － 822．
Peng S，Piao S，Wang T，et al． 2009． Temperature sensitivity of soil
respiration in different ecosystems in China． Soil Biology and
Biochemistry，41(5) : 1008 － 1014．
Powers R F，Andrew Scott D，Sanchez F G，et al． 2005． The North
American long-term soil productivity experiment: findings from the
first decade of research． Forest Ecology and Management，220 (1 /
3) : 31 － 50．
Raich J W， Potter C S． 1995． Global patterns of carbon dioxide
emissions from soils． Global Biogeochemcal Cycles，9 ( 1 ) : 23 －
36．
Rousk J， Jones D L． 2010． Loss of low molecular weight dissolved
organic carbon (DOC) and nitrogen (DON) in H2 O and 0. 5M K2
SO4 soil extracts． Soil Biology and Biochemistry，42(12) : 2331 －
2335．
Schaefer D A， Feng W， Zou X． 2009． Plant carbon inputs and
environmental factors strongly affect soil respiration in a subtropical
forest of southwestern China． Soil Biology and Biochemistry，41
(5) : 1000 － 1007．
Sheng H，Yang Y，Yang Z，et al． 2010． The dynamic response of soil
respiration to land-use changes in subtropical China． Global Change
Biology，16(3) : 1107 － 1121．
Vanguelova E，Pitman R，Luiro J，et al． 2010． Long term effects of
whole tree harvesting on soil carbon and nutrient sustainability in the
UK． Biogeochemistry，101(1 /3) : 43 － 59．
Vincent G，Shahriari A R，Lucot E，et al． 2006． Spatial and seasonal
variations in soil respiration in a temperate deciduous forest with
fluctuating water table． Soil Biology and Biochemistry，38 ( 9 ) :
2527 － 2535．
Yan J，Wang Y，Zhou G，et al． 2006． Estimates of soil respiration and
net primary production of three forests at different succession stages
in South China． Global Change Biology，12(5) : 810 － 821．
(责任编辑 于静娴)
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