全 文 ：第 wt卷 第 u期
u s s x年 v 月
林 业 科 学
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∂²¯1wt o‘²1u
¤µqou s s x
杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量
及其影响因子的研究
方 晰 田大伦 项文化 闫文德 康文星
k中南林学院生态研究室 长沙 wtssswl
摘 要 } 采用碱液吸收法对湖南省会同生态定位站郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量进行测定 o并分析温度 !
水分和土壤 ≤Π‘比对林地土壤 ≤’u 释放量的影响 ∀结果表明 }郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量在s1tsx u ∗
s1xx| s ª#°pu«pt之间变化 o且具有一定的季节变化规律 o总体趋势是夏季高 o其他季节低 ~林地土壤 ≤’u 释放量与
林内气温 !土壤各层ks !x !ts !tx !us ¦°l温度和土壤各层ks !ts !us ¦°l含水量在一定范围内呈一元线性正相关 o与土
壤 ≤Π‘比也呈一元线性正相关 ~以林内气温 !土壤各层ks !x !ts !tx !us ¦°l温度为依据得到的 Θts依次为 u1s{ !u1uu !
t1|w !u1u{ !u1xt !u1uv ~林地土壤 ≤’u 释放量与林内气温的相关性最强 o为极显著相关 o偏相关系数为 s1|tyk π 
s1stl o与土壤各层ks !x !ts !tx !us ¦°l温度也是极显著相关 o偏相关系数均在 s1{t{以上k π  s1stl o但与土壤 ≤Π‘
比和土壤各层ks !ts !us ¦°l含水量相关不显著 o偏相关系数为 s1wxu ∗ s1ytuk π  s1sxl ∀
关键词 } 杉木人工林 ~土壤 ≤’u 释放量 ~温度 ~土壤含水量 ~土壤 ≤Π‘比
中图分类号 }≥zt{1xx 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussxlsu p ssst p sz
收稿日期 }ussw p sx p t{ ∀
基金项目 }国家科技重点野外科学观测试验站项目kusss p szyl !国家科技部基础研究重大项目kutsul !国家科技部平台建设项目kussu p
tu p usl !国家林业局重点科研项目kusst p z !usst p u|l ∀
Σοιλ ΧΟu Ρελεασε Ρατε ανδ Ιτσ Εφφεχτ Φαχτορσιν Χηινεσε Φιρ Πλαντατιον
ƒ¤±ª÷¬ ׬¤± ⁄¤¯∏± ÷¬¤±ª • ±¨«∏¤ ≠¤± • ±¨§¨ Ž¤±ª • ±¨¬¬±ª
k Ρεσεαρχη Σεχτιον οφ Εχολογψo ΧεντραλΣουτη Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Χηανγσηαwtssswl
Αβστραχτ } ≥²¬¯ ≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨¶¬± ¤¦¯²¶¨§≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ³¯¤±·¤·¬²± º¨ µ¨ ¬±√¨ ¶·¬ª¤·¨§¥¼ ∏¶¬±ª¤¯®¤¯¬¤¥¶²µ³·¬²±·¨¦«±¬´∏¨ ¤±§
·«¨ ¬±©¯∏¨±¦¨ ²©¤¬µ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ º¬·«¬±·«¨ ¶·¤±§o¶²¬¯·¨°³¨µ¤·∏µ¨ o¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·¤±§¶²¬¯ ≤Π‘µ¤·¬²²±¶²¬¯ ≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨
º¨ µ¨ ¤±¤¯¼½¨ §¤·‹∏¬·²±ª∞¦²¯²ª¬¦¤¯ ≥·¤·¬²±o‹∏±¤± °µ²√¬±¦¨ q׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤··«¨ ≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨¶¬±·«¨ ¦¯²¶¨§≤«¬2
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³¤·¨µ±q׫¨ µ¤·¨ ²©≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨¬±¶∏°°¨ µº¤¶«¬ª«¨µ·«¤±·«¤·¬±²·«¨µ¶¨¤¶²±¶qײ¶²°¨ §¨ªµ¨¨o¶²¬¯ ≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨ º¤¶
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§¨³·«o·«¨ ³¤µ·¬¤¯ ¦²µµ¨ ¤¯·¬√¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±·¶µ¤±ª¨§©µ²° s1wxu·²s1ytukπ  s1sxl q
Κεψ ωορδσ} ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ³¯¤±·¤·¬²±~¶²¬¯ ≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨~·¨°³¨µ¤·∏µ¨ ~¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·~¶²¬¯ ≤Π‘µ¤·¬²
土壤 ≤’u 释放量既是土壤中微生物和植物根系进行生命活动的标志 o也是碳循环的重要组成部分k陈
全胜等 oussv¤~ussv¥l ∀测定土壤 ≤’u 释放量 o确定其与环境因子的关系 o不仅是评价生物学过程在生态系
统碳收支平衡中作用的基础资料 o而且对评测陆地生态系统在全球碳循环中的功能和地位也有着极其重要
的意义 ∀森林是陆地生态系统的主体 o据估计 o全球的碳有 wy1v h贮存在森林生态系统中 o森林土壤的碳库
占全球土壤总碳库的 zv h k°²¶·ετ αλqot|{ul o森林土壤 ≤’u 释放量往往被作为土壤微生物活性和土壤肥力
乃至透气性的指标而受到重视k郑洪元等 ot|{u ~‘¨¬¯¶²± ετ αλqot||sl ∀就森林生态系统而言 o温度 !水分和土
壤营养条件等是影响土壤 ≤’u 产生和排放的重要且不易受控制的环境因素 o了解林地土壤 ≤’u 释放量与环
境因素之间的关系是建立估算区域森林生态系统 ≤’u 释放量各种模型的基础 ∀同时 o由温室效应和全球气
候自然振荡引起的未来全球气温 !降水量的任何变化均会在不同程度上影响土壤中许多微生物过程的速率 o
从而影响土壤 ≤’u 等温室气体的排放 ∀近几十年来 o在这方面人们开展了大量的研究工作 o但大多数是在
温带和热带地区进行的k„±§µ¨º ετ αλqot|{z ~Œ√¤± ετ αλqot||v ~Ž∏¦¨µ¤ ετ αλqot|zt ~刘绍辉等 ot||{ ~•¤¬¦« ετ
αλqot||u ~孙向阳等 ousst ~刘建军等 oussv ~ײ¯¤±§ ετ αλqot||w ~吴仲民等 ot||z ~l o在其他地方 o特别是中国亚
热带森林生态系统很少开展这项工作 ∀杉木k Χυννινγηαµια λανχεολαταl是我国南方亚热带地区特有的优良速
生乡土用材树种 ∀目前 o我国杉木林面积达t uv|1t万 «°u o蓄积量为w1zvx zvv亿 °v o分别占全国人工林面积
和蓄积的 uy1xx h和 wy1{| h ∀本研究探讨了杉木人工林地土壤 ≤’u 释放量与环境因子的关系 o并建立杉木
林地土壤 ≤’u 释放量与环境因子的相关模型 o为进一步推动我国乃至全球气候变化的预测提供基础资料 ∀
t 试验地概况
试验地设于国家重点野外科学试验站 !国家林业局重点森林生态系统定位观测站 ) ) ) 中南林学院湖南
会同森林生态系统定位研究站 ∀地理坐标 uyβxsχ‘ots|βwxχ∞o属典型的亚热带湿润性气候 o年平均温度为
ty1{ ε o年平均降水量在 t tss ∗ t wss °°之间 o年平均相对湿度为 {s h以上 ∀海拔 vss ∗ xss ° o相对高度
txs °以下 o为低山丘陵地貌 ∀土壤系震旦纪板溪系灰绿色板岩发育的山地黄壤 o质地细 o介于轻壤与粘壤
之间 o表土褐色至淡黄橙色 o心土为橙黄色 o非常适合杉木的生长 ∀地带性植被为常绿阔叶林 o以壳斗科kƒ¤2
ª¤¦¨¤¨ l的常绿树种栲属k Χαστανοπσισl !青冈属k Χψχλοβαλανοπσισl !石栎属k Λιτηοχαρπυσl为建群种 o其次为樟科
k¤∏µ¤¦¨¤¨ l的樟属k Χινναµοµυµl !楠木属k Πηοεβεl o山茶科k׫¨¤¦¨¤¨ l的木荷属k Σχηιµαl !山茶属k Χαµελλιαl
以及木兰科k¤ª±²¯¬¤¦¨¤¨ l !金缕梅科k‹¤°¤°¨ ¬¯§¤¦¨¤¨ l !杜英科k∞¯¤¨ ²¦¤µ³¤¦¨¤¨ l的一些树种组成 ∀站内设有 {
个面积为 u «°u 试验小集水区 o相互平行且自然状况基本相似 o平均坡度为 uxβ o彼此相距不超过 tss °∀
本次试验在 ¶号集水区内进行 ∀t|{z年 o对该区 t|yy年营造的杉木人工林皆伐后 o当年炼山 !整地 o
t|{{年以t xss ∗ u w|s株#«°pu营造杉木纯林 ∀t|{{ ) t||s年间 o每年进行 u次kx月 !{月l全林抚育 ∀现林
分已郁闭 o生长正常 o郁闭度 s1{ ∗ s1| o林内有少量的杜茎山k Μαεσα ϕαπονιχαl !木姜子k Λιτσεα χυβεβαl !油桐
kΦορδιι ηεµσρασιτιχυσl和冬青k Ιλεξ χηινενσισl等灌木 o以及华南毛蕨k Χψχλοσορυσ παρασιτιχυσl !狗脊蕨k Ωοοδωαρδια
ϕαπονιχαl !铁芒箕k ∆ιχρανοπτερισ διχηοτοµαl !地 k Μελαστοµα δοδεχανδρυµl等草本植物 ∀
u 研究方法
211 实验方法
根据林地的地形 !地势等特点 o在 ¶号集水区内 o在海拔 vvs °的山麓和 vxs °的山坡中上部分别定点
测定和采样 o于 t||y年 v月底到 tt月底 o每月中旬测定 v天k晴天 !阴天 !雨天各 t天l o每天每个点重复采样
u ∗ v个 o取其平均值作为当天的测定值 o再以 v天平均值作为该月份的测定值进行统计分析 ∀
林地土壤 ≤’u 释放量的测定 }采用田间容量法即用碱液 …¤k’‹lu 吸收 o‹≤¯ 滴定 o也称碱液静态吸收法
k郑洪元等 ot|{ul ∀具体操作如下 }将瓶口直径为 y ¦°o容积为 t 的广口瓶嵌入土壤表面 x ¦°o瓶口周围压
紧 o瓶口事先用干净纸包住 o以免使瓶口弄脏 o放置 vs °¬±或更长时间后迅速取出 o用橡皮塞塞紧k橡皮塞上
有一小孔 o用另小橡皮紧塞l o从橡皮塞上小孔加入 us °s1sux °²¯#pt …¤k’‹lu 溶液 o振荡 x °¬±o用 s1sx
°²¯#pt ‹≤¯ 滴定 o以酚酞指示剂 ∀与此同时 o另取一个同样大小的广口瓶放置于空气中 o暴露同等的时间 o
作为对照 ∀根据以下公式计算出林地土壤 ≤’ukª#°pu«p tl释放量k Ρl }
Ρ≤’u €
Νkςs p ςl ≅ s1su
Σ ≅ Τ
u 林 业 科 学 wt卷
式中 }Ν为盐酸k‹≤¯ l浓度k°²¯#ptl oςs 为对照试样k空白试样l所消耗盐酸体积数k°l oς为试样所消耗盐
酸体积数k°l oΣ为瓶口与土壤接触的表面面积k°ul oΤ为采样时间k«l ∀
在测定林地土壤 ≤’u 释放量的同时 o在林内的气象常规观测站内 o观测林内 t1x °处空气温度 ~采用曲
管地温表同点观测土壤表层 x !ts !tx !us ¦°处的土壤温度 o采 s !ts !us ¦°处的土壤测定其自然含水量 ∀采
用质量法测定土壤的自然含水量k中国土壤学会农业化学专业委员会 ot|{wl o计算公式为 }
土壤自然含水量k h l € 土壤湿重kªl p 土壤烘干重kªl土壤烘干重kªl ≅ tss
每一个月份分 w个层次ks ∗ tx !tx ∗ vs !vs ∗ wx !wx ∗ ys ¦°l重复 u ∗ v次采取林地土壤样品测定土壤有
机碳含量和全 ‘含量 o取其平均值作为每一个月的结果进行统计分析 ∀
土壤样品中有机碳素含量采用重铬酸钾 ) 水合加热法测定 o全 ‘用半微量凯氏法k中国土壤学会农业
化学专业委员会 ot|{wl测定 ∀
212 数据处理
试验数据采用 ∞÷≤∞!≥°≥≥ts1s统计软件处理 ∀
v 结果
311 林地土壤 ≤’2 释放量 !土壤温度 !土壤含水量 !土壤 ≤Π‘比和林内气温的季节动态
由表 t可以看出 o杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量变化范围为s1tss x ∗ s1xx| s ª#°pu«p t o变异系数为
vy h ∀土壤表层 x !ts !tx !us ¦°及林内的温度k ε l分别在 {1u ∗ u|1w !ts1s ∗ uw1y !ts1z ∗ uw1w !tt1y ∗ uw1x !
tu1t ∗ uw1x !z1u ∗ vw1t之间变动 o变异系数为 uv h ∗ u| h ∀土壤 s !ts !us ¦°的含水量k h l分别为 uy1zv h ∗
vu1ss h !uv1ss h ∗ u{1{x h !uu1ss h ∗ u|1ww h o变异系数为 x1zy h ∗ v1wz h ∀土壤 s ∗ tx !s ∗ wx的 ≤Π‘比分
别为 ts1ss ∗ tx1{w !{1|s ∗ tt1yx o变异系数为 {1wz h ∗ tx1x h ∀
表 1 林地土壤 ΧΟ2 释放量 !温度 !土壤含水量 !土壤 ΧΠΝ比的统计值
Ταβ . 1 Στατιστιχαλ ϖαλυε οφ σοιλ ΧΟ2 ρελεασε ρατεσ, τεµ περατυρε , σοιλ ωατερ χοντεντ ανδ σοιλ ΧΠΝ ρατιο
项目
Œ·¨°
变化范围
∂¤µ¬¤·¬²±µ¤±ª¨
标准差
≥·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²±
变异系数
∂¤µ¬¤·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±·Πh
样本数
‘∏°¥¨µ²©¶³¨¦¬° ±¨
≤’u 释放量
≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨Πkª#°pu«p tl
s1tss x ∗ s1xyt s s1tvu v vy uw
土壤温度
≥²¬¯ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨Πε
s ¦° {1u ∗ u|1w y1ttz | u| uw
x ¦° ts1s ∗ uw1y x1stz t uz uw
ts ¦° ts1z ∗ uw1w w1{sw w ux uw
tx ¦° tt1y ∗ uw1x w1x|u s uw uw
us ¦° tu1t ∗ uw1x w1w|z u uv uw
土壤含水量
≥²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·Πh
s ¦° uy1zv ∗ vu1ss t1sus y v1xz uw
ts ¦° uv1ss ∗ u{1{x s1|ty x v1wz uw
us ¦° uu1ss ∗ u|1ww t1w|w | x1zy uw
土壤 ≤Π‘比
≥²¬¯ ≤Π‘µ¤·¬²
s ∗ tx ¦° ts1ss ∗ tx1{w t1|tx u tx1x {
s ∗ wx ¦° {1|s ∗ tt1yx s1{vs z {1wz {
林内气温
„¬µ·¨°³¨µ¤·∏µ¨Πε z1u ∗ vw1t x1ys{ v u{ uw
由图 t可以看出 o在整个试验期间kw ) tt月份l o杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量季节变化呈单峰曲
线 o总体趋势是夏季高 o其他季节低 o与对应的土壤温度 !水分 !≤Π‘比 !林内温度的季节变化基本一致 o即随
当地雨季的到来 o林内气温和土壤温度上升 !水分增加及 ≤Π‘比的提高 o≤’u 释放量表现为上升趋势 o在夏季
k{月份l出现最大值 o达 s1xx| s ª#°pu«p t ~随着当地雨季的结束 o林内气温和土壤温度下降 o水分减少 o土壤
≤Π‘比下降 o林地土壤 ≤’u 释放量表现为下降趋势 o冬季ktt月份l出现最低值 o为 s1tsx u ª#°pu«pt ∀这说
明雨季是植物生长旺盛时期 o植物根系呼吸强度大 o土壤微生物活性增强 ∀
312 林地土壤 ≤’2 释放量与土壤温度的关系
整个试验期间 o林地土壤 ≤’u 释放量和土壤各层ks !x !ts !tx !us ¦°l温度有着共同的变化趋势k见图 tl ∀
v 第 u期 方 晰等 }杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量及其影响因子的研究
图 t 林地土壤 ≤’u 释放量 !温度 !土壤含水量 !土壤 ≤Π‘比季节动态
ƒ¬ªqt ≥¨ ¤¶²±¤¯ §¼±¤°¬¦¶²©¶²¬¯ ≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨ o
·¨°³¨µ¤·∏µ¨ o¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·¤±§¶²¬¯ ≤Π‘µ¤·¬²
图 u 林地土壤 ≤’u 释放量与土壤温度的线性关系
ƒ¬ªqu ׫¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¶¥¨·º¨¨ ± ¶²¬¯ ≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨¶¤±§¶²¬¯ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨
林地土壤 ≤’u 释放量与土壤各层ks !x !ts !
tx !us ¦°l温度的相关性分析结果k图 ul表
明 o林地土壤 ≤’u 释放量与土壤表层或亚
表层的温度均存在显著的线性正相关关系
k Ρu  s1ywv zl ∀在所有土壤温度指标与土
壤 ≤’u 释放量之间的关系中 o地表温度与
土壤 ≤’u 释放量的关系最密切 o其次是 ts
¦°处的温度 ∀根据图 u的相关方程可计算
出 o当土壤表层温度由 ts ε 上升到 us ε
时 o杉木林地土壤 ≤’u 释放量增加 u{s h
k即 Θts € u1{sl o由 us ε 上升到 vs ε 时 o
Θts € t1yw o平均 Θts € u1uu ∀同样 o可计算
出土壤 x !ts !tx !us ¦°处的平均 Θts分别为
t1|w !u1u{ !u1xt !u1uv ∀
313 林地土壤 ≤’2 释放量与土壤含水量的
关系
从图 t可以看出 o林地土壤 ≤’u 释放量
随土壤含水量增加而增大 o说明林地土壤
≤’u 释放量与土壤含水量也有一定的相关
性 o这可能是由于土壤含水量对土壤呼吸
强度的影响 ∀统计分析结果k图 vl表明 o已郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量与土壤各层ks !ts !us ¦°l含
水量有较明显线性正相关k Ρu ∴s1uxy {l o其中与土壤表层含水量的相关性最高 ∀
314 林地土壤 ≤’2 释放量与土壤 ≤Π‘比
林地土壤 ≤’u 释放量与土壤 ≤Π‘比的相关性分析结果k见图 wl表明 o林地土壤 ≤’u 释放量与土壤 ≤Π‘
比存在一元线性正相关关系k Ρu ∴s1vzs {l ∀
w 林 业 科 学 wt卷
图 v 林地土壤 ≤’u 释放量与土壤含水量的线性关系
ƒ¬ªqv ׫¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¶¥¨·º¨¨ ± ¶²¬¯ ≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨¶¤±§¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·
图 w 林地土壤 ≤’u 释放量与土壤中 ≤Π‘比的关系
ƒ¬ªqw • ¨¯¤·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± ¶²¬¯ ≤’u µ¨¯¨ ¤¶¨ µ¤·¨¶¤±§¶²¬¯ ≤Π‘µ¤·¬²¶¬±¶·¤±§¶
图 x 林地土壤 ≤’u 释放量
与林内气温的关系
ƒ¬ªqx • ¨¯¤·¬²±¶«¬³¥¨·º¨ ±¨ ¶²¬¯ ≤’u µ¨¯ ¤¨¶¨
µ¤·¨¶¤±§¤¬µ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ ¬± ¶·¤±§¶
315 林地土壤 ≤’2 释放量与林内气温的关系
如图 t所示 o杉木林地土壤 ≤’u 释放量与林内气温的季节变化基本上是同步的 o但是两者的动态曲线并
非完全吻合 o说明在这一过程中林内气温不是唯一的影响因子 o在  uy ε 时 o两者的相关性非常高 ∀对林地
土壤 ≤’u 释放量与林内气温连续 t年 uw次同步实测数据的相关性分析结果k图 xl表明 o林地土壤 ≤’u 释放
量与林内气温之间存在显著的线性正相关关系k Ρu € s1{v{ xl ∀当林内气温由 ts ε 上升到 us ε 时 o杉木林
地土壤 ≤’u 释放量增加 uxw h k即 Θts € u1xwl ~由 us ε 上升到 vs ε 时 oΘts € t1yt o平均 Θts € u1s{ ∀可见 o在
一定温度范围内 o林内气温每上升 ts ε o杉木林地土壤 ≤’u 释放量增加 us{ h ∀
316 林地土壤 ≤’2 释放量与环境因子关系的多元回归分析
为了进一步探明环境因子对杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量的综合影响 o在这里采用 °¨ ¤µ¶²±偏相关方
法分析杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量与土壤各层ks !x !ts !tx !us ¦°l温度 !土壤各层ks !ts !us ¦°l含水量 !
土壤ks ∗ tx !s ∗ wx ¦°l≤Π‘比 !林内气温等环境因子的相互关系 ∀结果表明 o郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u
释放量与林内气温相关性最大 o偏相关系数达 s1|tykπ  s1stl o这是郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量呈
现出明显的季节变化节律的原因 ~与土壤各层ks !x !ts !tx !us ¦°l温度的偏相关系数均在 s1{t{以上k π 
s1stl ~与土壤 ≤Π‘比和土壤各层ks !ts !us ¦°l含水量的偏相关系数为
s1wxu ∗ s1ytukπ  s1sxl ∀从 τ检验的 π值来看 o杉木林林地土壤 ≤’u 释放
量与林内气温 !土壤各层ks !x !ts !tx !us ¦°l温度的偏相关达到了极显著水
平kπ  s1stl o而与土壤 ≤Π‘比 !土壤各层ks !ts !us ¦°l含水量的偏相关性
不显著kπ  s1sxl ∀表明杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量主要受到林内气
温和土壤各层ks !x !ts !tx !us ¦°l温度的影响 o且林地土壤 ≤’u 释放量与各
环境因子的关系有一定的差异 ∀
鉴于 °¨ ¤µ¶²±偏相关方法分析的结果 o以土壤各层ks !x !ts !tx !us ¦°l温
度 !土壤各层ks !ts !us ¦°l含水量 !土壤ks ∗ tx !s ∗ wx ¦°l≤Π‘比 !林内气温
为变量 o采用多元线性回归中的 ≥·¨³º¬¶¨ 方法进行逐步回归 o分析结果k表
ul表明 o杉木林地土壤 ≤’u 释放量kψl与林内气温k ξtl的关系模型为 }
x 第 u期 方 晰等 }杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量及其影响因子的研究
ψ € s1sut wwξt p s1szw |w oΡu € s1{v{ oπ  s1st ktl
杉木林地土壤 ≤’u 释放量kψl与林内气温kξtl !土壤 ts ¦°处含水量kξul的关系模型为 }
ψ € s1st| {zξt n s1sxu vxξu p t1wuz oΡu € s1|yz oπ  s1sx kul
Φ检验表明 o方程ktl !kul回归均为显著 ∀但经各个自变量的偏回归系数检验表明 o土壤 ts ¦°处含水
量的偏回归不显著 o即土壤 ts ¦°处含水量在方程kul中不起明显的作用 ∀
表 2 逐步回归结果
Ταβ . 2 Ρεσυλτσ οφ µ υλτιπλε ρεγρεσσιον βψστεπωισε µετηοδ
步数
≥·¨³
变量 ∂¤µ¬¤¥¯ ¶¨
林内气温
„¬µ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ ¬± ¶·¤±§¶Π ε
土壤 ts ¦°处含水量
≥²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·¤·ts ¦° §¨³·«Πh
截距
Œ±·¨µ¦¨³· Ρ
u Ρ
t s1sut ww p s1szw |w s1{v{ s1|ty
u s1st| {z s1sxu vx p t1wuz s1|yz s1|{w
w 结论与讨论
湖南省会同杉木中心产区内 o已郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量一般在 s1tsx u ∗ s1xxw w ª#°pu
«p t之间变化 ∀土壤中的 ≤’u o主要来源于土壤微生物 !植物根系 !土壤动物和原生动物的生命活动 o这些生
命活动均受到气温 !土壤温度 !水分 !营养状况等因素的影响 ∀作为土壤生物总体代谢强度反映的土壤 ≤’u
释放量 o一年中随着土壤温度 !湿度 !≤Π‘比 !林内气温等外界环境因子的季节变化必然有较强的季节变化 ∀
已郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量与林内气温 !土壤各层的温度在一定范围内呈一元线性正相
关 ∀温度对植物根系的呼吸 !土壤微生物的活性以及有机物质的分解等均有促进作用 o因而对土壤释放 ≤’u
的影响是显著的 ∀有研究认为 o夏季土壤 ≤’u 释放强度是冬季的 x倍k杜宝华 ot||wl o本研究结果与这一结
论接近 ∀许多学者采用 Θts值来说明土壤 ≤’u 释放量随着温度的变化 ∀温带地区 o当土壤温度每上升ts ε
时 o辽东栎k Θυερχυσλιαοτυνγενσισl林地土壤释放 ≤’u 的强度增加 txt h k蒋高明等 ot||zl ∀中亚热带东部 o在
p x ∗ vx ε 地表温度范围内 o当地面温度上升 ts ε 时 o青冈k Χψχλοβαλανοπσισ γλαυχαl常绿阔叶林地土壤呼吸增
加 uxx h o毛竹林地增加 utt h o茶园地增加 tzx h k黄承才等 ot|||l ∀本研究中 o在一定土壤温度范围内 o土
壤表层温度每上升 ts ε o杉木林地土壤 ≤’u 释放量增加 uuu h o高于农业土壤的 Θts € u1ssk杜宝华等 o
t|{xl o即在一定的温度范围内有利于植物根系的呼吸 !土壤微生物的活性 o而土壤温度提高能改变土壤有机
质的物理化学状态 o促使一部分有机质更为有效 ∀
已郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量与土壤各层含水量呈一元线性正相关 ∀一般认为 o合适的土壤
湿度k最大田间持水力l有利于可溶性有机质的淋溶分解 o土壤通透性增加 o促进微生物 !植物的生长和活动 o
当土壤处于过干或过湿状态时 o土壤呼吸会受到抑制k布雷迪 ot|{u ~陈全胜等 oussvl ∀据报道k蒋高明等 o
t||zl o湿度越高 o意味着土壤越湿润 o≤’u 在土壤中的溶解随之加快 o从而提高土壤中 ≤’u 浓度 o土壤释放
≤’u 的强度也因之提高 o湿润土壤与干燥土壤 ≤’u 释放量分别为 tz1{和 tt1{ ª#°pu«p t ∀
已郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量与土壤 ≤Π‘比也呈一元线性正相关 ∀一般认为土壤有机碳的
保持在很大程度上取决于土壤全 ‘的含量 o即当土壤 ≤Π‘比高时 o普通腐生微生物k如细菌 !真菌等l活性提
高 !繁殖快 o产生大量的 ≤’u o硝化细菌或多或少地处于抑制状态 ~当土壤 ≤Π‘比低时 o硝化作用旺盛 o土壤中
的硝酸盐多 o产生 ≤’u 较少 o且这两种状态维持时间的长短 o土壤 ≤Π‘比是一个重要的因子k布雷迪 ot|{ul ∀
因此 o可考虑在不影响林木生长的条件下 o通过人为宏观调控林内气温 !土壤温度 !土壤湿度及土壤中的 ≤Π‘
比等环境因子改变土壤作为温室气体源的强度 o以改善大气环境质量 ∀
相关分析表明 o林地土壤 ≤’u 释放量与林内气温相关性最大且为极显著相关 o偏相关系数达 s1|tyk π 
s1stl o这是已郁闭杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量呈现明显季节变化的主要原因 ~与土壤各层ks !x !ts !tx !
us ¦°l的温度也达到极显著相关 o偏相关系数均在 s1{t{k π  s1stl以上 o这表明林内气温和土壤各层ks !x !
ts !tx !us ¦°l温度是影响杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量的主要因子 ∀
y 林 业 科 学 wt卷
值得注意的是 o本研究的相关分析表明 o土壤各层ks !ts !us ¦°l含水量与林地土壤 ≤’u 释放量的相关关
系不显著kπ  s1sxl ∀这是因为 o在自然条件下土壤水分对土壤呼吸的影响主要是通过对植物和微生物的生
理活动 !微生物的能量供应和体内再分配 !土壤的通透性和气体的扩散等的调节和控制实现的k陈全胜等 o
ussv¤~ussv¥l ∀二者的关系非常复杂 o并非一种简单的因果关系 ∀有研究表明 o在土壤水分含量充足 !不成
为限制因子的湿润地区 o土壤呼吸与温度成正相关关系 o但在土壤水分含量成为限制因子的干旱 !半干旱地
区 o土壤水分含量与土壤温度对土壤呼吸共同起作用k‘¤®¤±¨ ετ αλqot|{x ~¤·«¨¶ ετ αλqot|{x ~刘绍辉等 o
t||z ~黄承才等 ot|||l ∀本研究区属于典型的亚热带湿润气候区 o年降水量约为 t tss ∗ t wss °° o同时各个
自变量的偏回归系数检验表明 o土壤 ts ¦°处含水量的偏回归系数不显著 o即可初步确定该林区的土壤水分
不成为杉木林地土壤 ≤’u 释放量限制因子 o杉木林地土壤 ≤’u 释放量的变化主要受到林内气温的影响 ∀同
时 o方程ktl的预测值与实测值相拟较好 o因而在正常的范围内 o可根据方程ktl结合林内气温的定位观测来
预测杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量动态 ∀
参 考 文 献
布雷迪 ‘≤ k美l著 qt|{u q南京农学院土化系等译 q土壤的本质与性状 q北京 }科学出版社
陈全胜 o李凌浩 o韩兴国 o等 qussv¤q水分对土壤呼吸的影响及机理 q生态学报 ouvkxl }|zu p |z{
陈全胜 o李凌浩 o韩兴国 o等 qussv¥q水热条件对锡林河流域典型草原退化群落土壤呼吸的影响 q植物生态学报 ouzkul }usu p us|
杜宝华 qt||w q作物冠层内二氧化碳源 !流研究现状与展望 q中国农业气象 otx }ww p w{
杜宝华 o洪佳华 o司可君 o等 qt|{x q农田土壤 ≤’u 释放量的测定 q农业气象 okul }yv p yz
黄承才 o葛 滢 o常 杰 o等 qt||| q中亚热带东部三种主要木本群落土壤呼吸的研究 q生态学报 ot|kvl }vuw p vu{
刘建军 o王得祥 o徐德应 o等 qussv q秦岭天然油松 !锐齿栎林地土壤呼吸与 ≤’u 释放 q林业科学 ov|kul }{ p tv
刘绍辉 o方精云 qt||{ q北京山地温带森林的土壤呼吸 q植物生态学报 ouukul }tt| p tuy
刘绍辉 o方精云 qt||z q土壤呼吸的影响因素及全球尺度下温度的影响 q生态学报 otzkxl }wy| p wzy
蒋高明 o黄银晓 qt||z q北京山区辽东栎林土壤释放 ≤’u 的模拟实验研究 q生态学报 otzkxl }wzz p w{u
孙向阳 o乔 杰 o谭 笑 qusst q温带森林土壤中的 ≤’u 排放通量 q东北林业大学学报 ou|ktl }vw p v|
吴仲民 o曾庆波 o李意德 o等 qt||z q尖峰岭热带森林土壤 ≤储量和 ≤’u 排放量的初步研究 q植物生态学报 outkxl }wty p wuv
郑洪元 o张德生主编 qt||u q土壤动态生物化学研究法 q北京 }科学出版社
中国土壤学会农业化学专业委员会 qt|{w q土壤农业化学常规分析方法 q北京 }科学出版社
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z 第 u期 方 晰等 }杉木人工林林地土壤 ≤’u 释放量及其影响因子的研究