全 文 ：广 西 植 物 Guihaia　Nov．２０１４,３４(６):７８０－７８７　　　　　　　　　　 http://journal．gxzw．gxib．cn　
DOI:１０．３９６９/j．issn．１０００Ｇ３１４２．２０１４．０６．００９
吴蒙,马姜明,梁士楚,等．桂林尧山桉树及马尾松林秋季土壤碳通量特征[J]．广西植物,２０１４,３４(６):７８０－７８７
WuM,MaJM,LiangSC,etal．CharacteristicsonsoilcarbonfluxofEucalyptusspp．andPinusmassonianaforestinautumninYaoshanMountainof
Guilin[J]．Guihaia,２０１４,３４(６):７８０－７８７
桂林尧山桉树及马尾松林秋季土壤碳通量特征
吴　蒙１,马姜明１,２,３∗,梁士楚１,２,３,田　丰１,梅军林１
(１．广西师范大学 生命科学学院,广西 桂林５４１００４;２．珍稀濒危动植物生态与环境保护省部共建教育部
重点实验室,广西 桂林５４１００４;３．广西珍稀濒危动物生态学重点实验室,广西 桂林５４１００４)
摘　要:以桂北地区的４年生、２０年生桉树林和２２年生马尾松林为研究对象.于２０１２年９~１１月分别对这
３种林分的土壤呼吸及其组分、土壤温度、土壤湿度进行了３个月的观测.结果表明:(１)４年生桉树林及２２
年生马尾松林的土壤呼吸速率显著大于２０年生桉树林,４年生桉树林与２２年生马尾松林无显著差异;(２)３
种林分自养呼吸速率４年生桉树林显著大于２０年生桉树林及２２年生马尾松林:异养呼吸速率２２年生马尾
松林显著大于４年生桉树林及２０年生桉树林.４年生桉树林的自养呼吸贡献率明显大于２０年生桉树林和
２２年生马尾松林;(３)相关性分析表明,土壤温度是影响土壤呼吸及其组分的主要环境因子,３种林分土壤温
度与土壤呼吸均呈显著的指数关系.２２年生马尾松林的土壤呼吸与土壤含水量呈显著负相关关系,２种桉树
林的土壤呼吸与土壤含水量的相关性不显著;(４)对温度敏感性系数Q１０值的分析表明,３种林分中２０年生桉
树林和２２年生马尾松林的温度敏感性较大,４年生桉树林最小.
关键词:土壤呼吸;温度敏感性;桉树、马尾松人工林;秋季;桂林尧山
中图分类号:Q９４８　　文献标识码:A　　文章编号:１０００Ｇ３１４２(２０１４)０６Ｇ０７８０Ｇ０８
CharacteristicsonsoilcarbonfluxofEucalyptus
spp．andPinusmassonianaforestinautumn
inYaoshanMountainofGuilin
WUMeng１,MAJiangＧMing１,２,３∗,LIANGShiＧChu１,２,３,TIANFeng１,MEIJunＧLin１
(１．CollegeofLifeScience,GuangxiNormalUniversity,Guilin５４１００４,China;２．KeyLaboratoryofEcologyofRareandEndangered
SpeciesandEnvironmentalProtection(GuangxiNormalUniversity),MinistryofEducation,Guilin５４１００４,China;３．Guangxi
KeyLaboratoryofRareandEndangeredAnimalEcology,GuangxiNormalUniversity,Guilin５４１００４,China)
Abstract:TheexperimentwereconductedontheyoungＧgrowthEucalyptusspp．forest(４a),oldＧgrowthEucalyptus
spp．forest(２０a)andthePinusmassonianaforest(２２a)fromSeptember２０１２toNovember２０１２inYaoshanMounＧ
tainofGuilin,thesoilrespirationanditscomponents,thesoiltemperatureandthesoilwatercontentofthethree
standshadbeenobserved．Theresultswereasfolows:(１)ThesoilrespirationrateoftheyoungＧgrowthEucalyptus
spp．forest(４a)andthePinusmassonianaforest(２２a)werehigherthantheoldＧgrowthEucalyptusspp．forest(２０
a)significantly,butnotsignificantdiferencebetweentheyoungＧgrowthEucalyptusspp．forest(４a)andthePinus
massonianafores(２２a)t;(２)Inthethreestands,theautotrophicrespirationrateoftheyoungＧgrowthEucalyptus
收稿日期:２０１３Ｇ１２Ｇ０４　　修回日期:２０１４Ｇ０２Ｇ１６
基金项目:广西科技重大专项(２０１０GXNSFD１６９００７,桂科基１１２３０１４,１１１６６Ｇ０１,桂科基１１１９９００１);广西研究生教育创新计划(YCSZ２０１２０５５);
广西高校科研项目(２０１３ZD００８);广西区学位点学科建设重点科学研究项目;珍稀濒危动植物生态与环境保护省部共建教育部重点实验室(桂科
能１１０１Z００３);广西珍稀濒危动物生态学重点实验室研究基金(桂科能１３０１k００５).
作者简介:吴蒙(１９８９Ｇ),男,安徽六安人,硕士研究生,研究方向为土壤碳循环.
∗通讯作者:马姜明,博士,教授,研究方向为退化生态系统的恢复与重建,(EＧmail)mjming０３＠１６３．com.
spp．forest(４a)washigherthantheoldＧgrowthEucalyptusspp．forest(２０a)andthePinusmassonianaforest(２２
a)．TheheterotrophicrespirationrateofthePinusmassonianaforest(２２a)washigherthantheyoungＧgrowthEucaＧ
lyptusspp．forest(４a)andtheoldＧgrowthEucalyptusspp．forest(２０a)．TherateofcontributionofautotrophicresＧ
pirationoftheyoungＧgrowthEucalyptusspp．forest(４a)wassignificantlygreaterthantheoldＧgrowthEucalyptus
spp．forest(２０a)andthePinusmassonianaforest(２２a);(３)Accordingtocorrelationanalysis,weknewthatthe
soiltemperaturewasthemainenvironmentalfactorinfluencingthesoilrespirationrateanditscomponents．ThereexＧ
istedexponentialrelationshipbetweenthesoiltemperatureandthesoilrespirationrateanditscomponents．There
werenotablenegativecorrelationsbetweensoilrespirationrateandsoilmoisturecontentinthePinusmassoniana
forest(２２a),butnotsignificantcorrelationintheyoungＧgrowthEucalyptusspp．forest(４a)andtheoldＧgrowthEuＧ
calyptusspp．forest(２０a);(４)Asforthethreestands,theQ１０valueanalysisofthetemperaturesensibilitycoefiＧ
cientindicatedthatthevalueoftheoldＧgrowthEucalyptusspp．forest(２０a)andthePinusmassonianaforest(２２a)
werethehigherandtheyoungＧgrowthEucalyptusspp．forest(４a)wasthelowest．
Keywords:soilrespiration;temperaturesensitivity;Eucalyptusspp．andPinusmassonianaforest;autumn;YaosＧ
hanMountainofGuilin
　　土壤呼吸(soilrespiration,Rs)作为生态系统碳
循环的重要组成部分,在调控地球系统的大气CO２
浓度和气候动态方面起着十分关键的作用(杨清培
等,２００４).土壤是全球陆地系统中最大的碳库载
体,其碳储量约为１５００PgC,是全球陆地植被碳库
的２~３倍,是大气碳库的２倍多,其中森林土壤中
的碳约占全球土壤有机碳的７３％(常建国等,２００６;
唐罗忠等,２０１２).全球土壤呼吸年通量高达８０．４
PgC,是化石燃料释放CO２的１３倍(Schlesingeret
al．,２０００).可见,土壤呼吸的微小变化都将直接影
响全球气候系统和碳平衡(Raichetal．,２００２).２０
世纪９０年代以来,随着全球变暖的持续,森林土壤
呼吸作为大气CO２重要的来源愈来愈受关注,国内
外研究者在土壤呼吸的测定方法(栾军伟等,２００６)、
季节变化特征(丁访军等,２０１０)、土壤呼吸组分的分
离(刘智等,２０１２)和土壤呼吸及其组分对环境因子
变化的响应机制(Cornelissenetal．,２００７)等方面取
得重大研究进展.近年来,我国关于土壤呼吸研究
发展较快,在我国温带(金冠一等,２０１３)、北亚热带Ｇ
南暖温带过渡区(常建国等,２００７)、中亚热带(沈小
帅等,２０１１)、南亚热带(韩天丰等,２０１１)及热带雨林
(沙丽清等,２００４)等地区均有关于土壤呼吸的研究.
然而对于亚热带地区桉树人工林土壤呼吸方面的研
究少有报道.
广西自“十五”计划以来,实施南方速生丰产林
工程,桉树人工林得到迅速发展.２０１０年广西森林
资源二类调查数据显示,广西桉树人工林林分面积
达１５９．０２万hm２,占全区森林总面积的１５．３８％,活
立木蓄积量达７０５３．８万 m３,占全区森林总蓄积量
的１２．３０％,森林资源快速增长(项东云,２０１１).随
着大面积营造桉树人工林,其社会效益、生态效益等
问题日益受到人们关注.本研究以桂林尧山４年
生、２０年生桉树林和２２年生马尾松林为研究对象.
对这３种类型的森林生态系统在秋季的土壤呼吸及
驱动因子(土壤温度、土壤湿度等)进行月份动态监
测,在气候条件和土壤母质相似情况下,比较分析
２０年生桉树林、４年生桉树林及２２年生马尾松林的
土壤呼吸的动态变化特征,旨在研究由森林类型、林
龄及其它非生物因子等驱动的森林土壤呼吸动态变
化特征,为桉树、马尾松人工林生态系统碳动态模拟
提供基础数据.
１　研究区概况
研究地区位于广西壮族自治区桂林市尧山,地
处广西东北部,１１０°０７′３２″E,２４°５５′８４″N.桂林市
属山地丘陵地区,中亚热带湿润季风气候,气候温
和,雨量充沛.年均气温１８．９℃,年均日照时数
１６７０h.最冷１月份平均气温７．８℃,最热７月份
平均气温２８ ℃;全年无霜期３００d;年均降雨量
１９４９．５mm,降雨量年分配不均,秋、冬季干燥少
雨;年平均蒸发量１４９０~１９０５mm(马姜明等,
２０１３).４年生、２０年生桉树林和２２年生马尾松林
林地地势平坦,３种不同林分样地概况见表１.
２　研究方法
２．１试验设计
土壤呼吸通常分为自养呼吸和异养呼吸２个组
１８７６期　　　　　　　　　吴蒙等:桂林尧山桉树及马尾松林秋季土壤碳通量特征
表１　３种类型人工林样地基本情况
Table１　Conditionsofsitesinthethreeforesttypes
林地类型
Foresttype
海拔
Elevation
(m)
平均树龄
Mean
treeＧage(a)
平均树高
Height
(m)
平均胸径
DBH
(cm)
林分密度
Standdensity
(株􀅰hmＧ２)
郁闭度
Canopy
林下物种Speciesunderstory
４年生桉树林
Eucalyptus
spp．plantation(４a)
１５０ ４ １０ １１．２ １４００ ０．８５ 苎麻 (Boehmerianivea)、红 花 酢 浆 草
(Oxaliscorymbosa)、紫花地丁(HerbaviＧ
olae)、积雪草(Centellaasiatica)
２０年生桉树林
Eucalyptusspp．
plantation(２０a)
１５０ ２０ ２５ ２６．８ ９００ ０．８０ 樟树(Cinnamomumcamphora)、阴香(C．
burmannii)、苎 麻、火 炭 母 (Polygonum
chinense)
２２年生马尾松林
Pinusmassoniana
plantation(２２a)
１６０ ２２ １０ １９．４ １１００ ０．６８ 桃金 娘 (Rhodomyrtustomentosa)、山 莓
(Rubuscorchorifolius)、白 茅 (Imperata
cylindricaBeauv)、火炭母
分,自养呼吸即植物根系呼吸,异养呼吸主要为土壤
微生物呼吸.本研究采用挖壕沟断根法来确定总土
壤呼吸中异养呼吸和自养呼吸的组分.
２０１２年９－１１月,对３种类型人工林生态系统
的土壤呼吸及环境因子(土壤温度、土壤湿度等)进
行月份动态监测.２０１２年５月,分别在４年生、２０
年生桉树林、２２年生马尾松林３种人工林生态系统
内各设置固定监测样点.在３种林分内各设６个２
m×２m的小样方,并在小样方内布置内径为２０cm
的PVC环,PVC环底端插入土壤５cm左右,用于
土壤呼吸的原位测定.其中３个小样方不做处理,
用于观测土壤总呼吸速率;另外３个用壕沟法做挖
沟断根处理,用于观测土壤呼吸各组分的呼吸速率.
挖壕沟的具体方法如下:在土壤呼吸观测４个月前,
预先在正方形断根小区四周１m外挖环型壕沟,沟
深约１m(以看不到植被根系为止),沟宽约为３０
cm,在壕沟中铺设筛孔大小４００目/m２的尼龙网后
按原样填回,以阻断树木根系再次进入试验小区,同
时,将试验小区内植被地上部分剪断,并定期去除新
生长出来的植物.
２．２土壤呼吸的测定
用LiＧ８１００开路式土壤碳通量系统,连接２０cm
短期腔室,测定土壤呼吸速率.野外观测选择每月
中旬的晴好天气,每天从上午７:００至下午１９:００每
隔２h对实验样地３种林分的土壤呼吸速率进行一
天的观测.３种林分各观测１d.在观测土壤呼吸
速率的同时,用LiＧ８１００开路式土壤碳通量系统配
套的电子温度探针和水分传感器测量土壤１０cm处
的温度及每个PVC环附近土壤含水量.
２．３实验数据处理
２．３．１土壤呼吸各组分的计算　经过５个月的时间
间隔,壕沟法处理样方内的植物根系已断根,且已基
本分解完毕,其土壤自养呼吸速率基本为零.断根
样方内的土壤呼吸速率即为土壤异养呼吸速率,不
做处理的小样方内土壤呼吸速率即为土壤总呼吸速
率.通过计算土壤总呼吸和异养呼吸速率之差即可
以估算土壤自养呼吸速率(陈宝玉等,２００９).
２．３．２温度敏感性系数 Q１０值的计算　最为常用的
是采用指数方程来估测土壤温度与土壤呼吸的关系
(Luoetal．,２００１),表示为y＝aebt.式中,y为测量
的土壤呼吸速率;t为距地表下处１０cm的土壤温
度;a为０℃时的土壤呼吸速率;b为温度反应系
数,则Q１０可表达为Q１０＝e１０b.
２．３．３秋季土壤呼吸总通量的估算　对土壤呼吸秋
季通量估算采用逐月计算的方法.即分别计算
２０１２年９~１１月每个月平均值,乘以该月的天数,
得到相应月份的呼吸通量,然后逐月累加得到桉树、
２２年生马尾松林的碳排放量.
２．３．４数据分析　采用SPSS１６．０软件中的重复测
量方差分析 (repeated measurementANOVA)、
LSD多重比较(leastsignificantdifference)及相关
性分析等方法检验不同林分间土壤呼吸速率、各组
分呼吸速率的差异显著性,以及分析土壤呼吸及其
各组分与土壤温度、土壤含水量的相关关系.
３　结果与分析
３．１土壤总呼吸特征
由表２可知,秋季３种林分的土壤呼吸速率大
小顺序为２２年生马尾松林(２．０８±０．６５)μmol􀅰
mＧ２􀅰sＧ１＞４年生桉树林(１．９７±０．５５)μmol􀅰mＧ２􀅰
sＧ１＞２０年生桉树林(１．７２±０．５９)μmol􀅰mＧ２􀅰sＧ１,
其中４年生桉树林和２２年生马尾松林的土壤呼吸
速率显著大于２０年生桉树林,４年生桉树林与２２
年生马尾松林之间的土壤呼吸速率差异不显著.
４年生桉树林、２０年生桉树林和２２年生马尾松林
２８７ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３４卷
表２　秋季各月３种林分土壤温度及土壤呼吸速率变化 (单位:μmol􀅰mＧ２sＧ１)
Table２　Variationofsoilrespirationratesandsoiltemperaturesinthethreeforesttypesinautumn
月份
Month
４年生桉树林
Eucalyptusspp．plantation(４a)
呼吸速率
Respirationrate
土壤温度 (℃)
Soiltemperature
２０年生桉树林
Eucalyptusspp．plantation(２０a)
呼吸速率
Respirationrate
土壤温度 (℃)
Soiltemperature
２２年生马尾松林
Pinusmassonianaplantation(２２a)
呼吸速率
Respirationrate
土壤温度 (℃)
Soiltemperature
９月September ２．６１±０．４９aA ２１．５４ ２．５３±０．６６aA ２１．１９ ２．９５±０．３９bA ２３．３５
１０月 October １．８６±０．３０aB ２０．９２ １．４８±０．１４bB １８．４７ １．７９±０．２９aB １８．５４
１１月 November １．４６±０．１１aC １４．３８ １．２７±０．２９bC １３．７０ １．５０±０．１３aC １５．１７
秋季均值 Average １．９７±０．５５a １４．１４±５．５７a １．７２±０．５９b １４．３１±４．２２a ２．０８±０．６５a １４．９１±４．９２a
　注:不同小写字母表示３种林分间的差异显著性(P＜０．０５);不同大写字母表示月份间的差异显著性 (P＜０．０５).
　Note:Differentlowercaselettersrepresentthesignificantdifferencesofthreeforeststands(P＜０．０５);differentuppercaselettersrepresentthesignificantdifferＧ
encesofmonth(P＜０．０５)．
３种林分土壤呼吸的最大值均出现在９月,分别为
(３．５０±０．２１)、(２．６９±０．５９)和(３．１４±０．４１)μmol􀅰
mＧ２􀅰sＧ１;土壤呼吸速率最小值均出现在１１月,分别
为(１．３９±０．１２)、(１．１６±０．３３)和(１．４２±０．１８)μmol
􀅰mＧ２􀅰sＧ１.可见,秋季３种类型人工林的土壤呼吸
速率变化幅度较大,下降趋势明显.秋季３种林分
的土壤１０cm 处温度变化幅度较大,达到７．１６~
８．１８℃.
３．２土壤呼吸各组分及自养呼吸贡献率特征
由表３可知,在自养呼吸方面,４年生桉树林的
呼吸速率最大,且与２０年生桉树林、２２年生马尾松
林存在差异显著;２０年生桉树林与２２年生马尾松
林之间的自养呼吸速率差异不显著.大小顺序为４
年生桉树林(１．１６±０．３８)μmol􀅰mＧ２􀅰sＧ１＞２２年生
马尾松林(０．８４±０．２６)μmol􀅰mＧ２􀅰sＧ１＞２０年生桉
树林(０．７４±０．１３)μmol􀅰mＧ２􀅰sＧ１.在自养呼吸贡
献率上,４年生桉树林的自养呼吸贡献率为(５８．３７
±５．８０)％,显著大于２０年生桉树林(３９．５０±
６．１２)％和２２年生马尾松林(４０．９０±５．５０)％.３种
林分的异养呼吸速率变化范围在(０．８２±０．１７)~
(１．２３±０．２１)μmol􀅰mＧ２􀅰sＧ１之间,２２年生马尾松林
的异养呼吸速率显著大于４年生桉树林和２０年生
桉树林,两种桉树林之间差异不显著.
３．３碳排放量估算
对秋季３种林分的碳排放量进行估算如表４所
示.２２年生马尾松林碳排放总量显著大于４年生
桉树林和２０年生桉树林,而在各呼吸组分方面,３
种林分各有特点.４年生桉树林自养呼吸碳排放量
显著大于２０年生桉树林及２２年生马尾松林;２０年
生桉树林与２２年生马尾松林差别不大.４年生桉
树林和２０年生桉树林的异养呼吸碳排放量差异不
显著;且均显著小于２２年生马尾松林.
表３　秋季３种林分土壤呼吸及其各组分
呼吸速率变化 (单位:μmol􀅰mＧ２􀅰sＧ１)
Table３　Variationofsoilrespirationratesandits
componentsinthethreeforesttypesinautumn
森林类型
Foresttype
土壤呼吸
Rs
Soil
respiration
自养呼吸
Ra
AutotroＧ
phic
respiration
异养呼吸
Rh
HeteroＧ
trophic
respiration
自养呼吸
贡献率 (％)
Contribution
ofautotroＧ
phicrate
４年生桉树林
Eucalyptus
spp．plantation(４a)
１．９７±
０．５５a
１．１６±
０．３８a
０．８２±
０．１７a
５８．３７±
５．８０a
２０年生桉树林
Eucalyptusspp．
plantation(２０a)
１．７２±
０．５９b
０．７４±
０．１３b
０．９８±
０．２８a
３９．５０±
６．１２b
２２年生马尾松林
Pinusmassoniana
plantation(２２a)
２．０８±
０．６５a
０．８４±
０．２６b
１．２３±
０．２１b
４０．９０±
５．５０b
　注:不同字母表示不同林分间存在显著差异(P＜０．０５).下同.
　Note:Differentlettersrepresentthesignificantdifferencesofthreeforest
stands(P＜０．０５)．Thesamebelow．
表４　秋季３种林分土壤呼吸及其各呼吸
组分碳排放量 (单位:gC􀅰mＧ２)
Table４　Carbonemissionsofsoilrespirationandits
componentsinthethreeforesttypesinautumn
森林类型
Foresttype
土壤呼吸Rs
Soilrespiration
自养呼吸Ra
Autotrophic
respiration
异养呼吸Rh
Heterotrophic
respiration
４年生桉树林
Eucalyptus
spp．plantation(４a)
１８６．３８a １０８．９２a ７７．４６a
２０年生桉树林
Eucalyptusspp．
plantation(２０a)
１６２．５５b ６８．９１b ９３．６４a
２２年生马尾松林
Pinusmassoniana
plantation(２２a)
１９５．９４a ７９．７８b １１６．４７b
３．４土壤呼吸及其组分与土壤温度的关系
相关性分析表明,４年生桉树林、２０年生桉树林
和２２年生马尾松林３种林分土壤呼吸速率及其各
组分与土壤温度的关系均呈显著相关关系(P＜
０．０５),３种林分土壤呼吸及各呼吸组分与土壤温
度关系的指数拟合曲线如图１~３.根据拟合方程计
３８７６期　　　　　　　　　吴蒙等:桂林尧山桉树及马尾松林秋季土壤碳通量特征
图１　４年生桉树林土壤温度与土壤呼吸
及其各组分呼吸速率的关系
Fig．１　Relationshipsofsoilrespirationandits
componentswithsoiltemperatureofyoungＧ
growthEucalyptusspp．forest(４a)
图２　２０年生桉树林土壤温度与土壤呼吸
及其各组分呼吸速率的关系
Fig．２　Relationshipsofsoilrespirationandits
componentswithsoiltemperatureofoldＧ
growthEucalyptusspp．forest(２０a)
算不同林分各呼吸组分的Q１０值及指数回归方程决
定系数R２值如表５所示.
３种林分土壤呼吸(Rs)的温度敏感性指数Q１０
值如表５所示,其大小顺序为２０年生桉树林(２．２９)
＝２２年生马尾松林(２．２９)＞４年生桉树林(１．８６),
这表明４年生桉树林对温度敏感性最低.对土壤呼
吸组分与土壤温度的关系研究可知,异养呼吸的温
度敏感性指数 Q１０值的大小顺序为２０年生桉树林
(２．７７)＞４年生桉树林(２．５６)＞２２年生马尾松林
(２．０８).自养呼吸Q１０值的大小顺序为２２年生马尾
松林(２．５１)＞２０年生桉树林(２．０３)＞２０年生桉树
林(１．４９).可见,３种林分自养、异养呼吸的温度敏
感性各具特点.
图３　２２年生马尾松林土壤温度与土壤呼吸
及其各组分呼吸速率的关系
Fig．３　Relationshipsofsoilrespirationandits
componentswithsoiltemperatureof
Pinusmassonianaforest(２２a)
表５　３种林分土壤呼吸及其组分的温度
敏感性系数Q１０值及曲线拟合R２值
Table５　Q１０andR２valuesofsoilrespirationand
itscomponentsinthethreeforesttypes
森林类型
Foresttype
土壤总呼吸
Soiltotal
respiration
Q１０ R２
自养呼吸
Autotrophic
respiration
Q１０ R２
异养呼吸
Heterotrophic
respiration
Q１０ R２
４年生桉树林
Eucalyptus
spp．plantation(４a)
１．８６０．７３５∗∗ １．４９ ０．４６５∗ ２．５６０．９５５∗∗
２０年生桉树林
Eucalyptusspp．
plantation(２０a)
２．２９０．８１７∗∗ ２．０３０．７９１∗∗ ２．７７０．７３３∗∗
２２年生马尾松林
Pinusmassoniana
plantation(２２a)
２．２９０．９６１∗∗ ２．５１０．８５８∗∗ ２．０８０．９２０∗∗
　注:∗表示在P＜０．０５水平上显著相关;∗∗表示在P＜０．０１水平上显著相关.
　Note:∗representsthecorrelationissignificantatthelevelofP＜０．０５;∗∗
representsthecorrelationissignificantatthelevelofP＜０．０１．
３．５土壤含水量对土壤呼吸的影响
土壤呼吸速率和土壤含水量的关系较复杂,本
研究中对３种林分土壤呼吸速率和土壤含水量的相
关性分析表明(表６),２种桉树人工林秋季土壤呼吸
速率与土壤含水量无明显的相关关系.２２年生马
尾松林土壤呼吸速率与土壤含水量呈显著负相关关
系.Yang(２００４)和杨金艳(２００６)的研究表明,在
土壤水分适量的地区,土壤含水量不是土壤呼吸的
主要限制因子,只在干旱、半干旱或土壤含水量过饱
和情况下,温度和土壤水分才对土壤呼吸共同起作
用.秋季４年生、２０年生桉树林和２２年生马尾松
林的土壤含水量分别为(２２±１)％、(１９±２)％、(２１
±２)％.由此可见,土壤含水量在２０％左右的情况
４８７ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３４卷
下,２种桉树林的土壤含水量未成为影响土壤呼吸
速率的限制因子;而２２年生马尾松林的土壤含水量
呈过饱和状态.土壤总呼吸、自养呼吸及异养呼吸
速率均与土壤含水量呈极显著负相关关系.
表６　秋季３种林分土壤呼吸及其组分
与土壤含水量之间的关系
Table６　Correlationshipofsoilrespirationandits
componentswithsoilmoisturecontentin
thethreeforesttypesinautumn
森林类型
Foresttype
总呼吸
R２值
R２of
soiltotal
respiration
自养呼吸
R２值
R２of
Autotrophic
respiration
异养呼吸
R２值
R２of
Heterotrophic
respiration
平均土壤
含水量 (％)
Averageof
soilmoisture
content
４年生桉树林
Eucalyptus
spp．plantation(４a)
Ｇ０．２７２ ０．０２６ Ｇ０．６６９∗∗ ２２±１
２０年生桉树林
Eucalyptusspp．
plantation(２０a)
Ｇ０．３３１ Ｇ０．３７９ Ｇ０．１９７ １９±２
２２年生马尾松林
Pinusmassoniana
plantation(２２a)
Ｇ０．７１２∗∗Ｇ０．６３７∗∗ Ｇ０．６８１∗∗ ２１±２
　注:∗∗表示在P＜０．０１水平上显著相关.
　Note:∗∗representsthecorrelationissignificantatthelevelofP＜０．０１．
４　讨论
４．１土壤呼吸碳排放量及自养呼吸贡献率特点
总体来看,４年生桉树林与２２年生马尾松林的
碳排放量分别为１８６．３８gC和１９５．９４gC,差异不显
著,显著大于２０年生桉树林(１６２．５５gC).从各呼
吸组分的碳排放量可以看出,４年生桉树林的自养
呼吸碳排放量明显高于２０年生桉树林及２２年生马
尾松林,比２２年生马尾松林多出４０％.在异养呼
吸碳排放量上２２年生马尾松林显著大于４年生和
２０年生桉树林.３种林分自养呼吸碳排放量的差异
可能是由于４年生桉树林处于高速生长的状态,代
谢水平较高,所以其自养呼吸碳排放量显著高于其
它两种林分.异养呼吸碳排放量上的差异可能是由
于凋落物的输入量对于土壤的异养呼吸有很大影响
(张俊兴等,２０１１).本研究,２２年生马尾松林的枯
枝落叶层厚度相比４年生和２０年生桉树林较厚,所
以２２年生马尾松林的异养呼吸碳排放量显著高于
４年生和２０年生桉树林.
本研究的地点为中亚热带地区,在秋季,２０年
生桉树林和２２年生马尾松林的自养呼吸贡献率分
别为(３９．５０±６．１２)％和(４０．９０±５．５０)％,均比
Raich等(１９９２)研究得到的全球各生态系统中自养
呼吸贡献率平均约为３０％的结论高.４年生桉树林
的自养呼吸贡献率为(５８．３７±５．８０)％,明显大于２０
年生桉树林和２２年生马尾松林.这一结果与陈进
等(２０１１)在珠江三角洲对桉树等４种林分的土壤碳
通量特征的研究结果一致.这说明秋季中亚热带地
区的４年生桉树林自养呼吸贡献率较大.
４．２环境因子对土壤呼吸的影响
土壤温度对土壤呼吸的影响主要通过增强微生
物活性,加速土壤有机质的分解来增加土壤中CO２
浓度,温度升高可影响植物生长和生理活动来加强
根系呼吸作用(Reyetal．,２００２).本研究中土壤呼
吸与土壤温度均呈显著指数相关关系.这与TakaＧ
hashi(２００４)、王光军(２００９)等的研究结果一致.陈
华等(２００１)研究表明,Q１０值的变化大部分在１．３~
５．６之间,一般高纬度地区Q１０值较大,低纬度地区
Q１０值较小.本研究中,４年生、２０年生桉树林和２２
年生马尾松林这３种林分的土壤呼吸、自养呼吸与
异养呼吸温度敏感性指数的变化范围均在１．４９~
２．５６之间,Q１０值大小处在正常范围.进一步对土壤
呼吸各组分进行分析,４年生和２０年生桉树林各呼
吸组分的Q１０值为异养呼吸大于自养呼吸,说明在
这两种类型森林生态系统中土壤异养呼吸的温度敏
感性高于自养呼吸.２２年生马尾松林表现为自养
呼吸＞异养呼吸;且土壤自养呼吸 Q１０值大于４年
生和２０年生桉树林.这可能由于桉树是适应南方
气候条件的常绿阔叶速生树种,且４年生桉树林常
年保持较快的增长速率,所以其对温度的响应与２２
年生马尾松林相比较迟钝(陈进等,２０１１).
本研究中２种桉树人工林秋季土壤呼吸速率与
土壤含水量无明显的相关关系,２２年生马尾松林土
壤呼吸速率与土壤含水量呈显著负相关关系.这表
明秋季２种桉树林的土壤含水量未成为影响土壤呼
吸速率的限制因子;而２２年生马尾松林的土壤含水
量呈过饱和状态,其土壤总呼吸、自养呼吸及异养呼
吸速率均受土壤含水量的影响而显著降低.这与许
多研究结果基本一致,Davidsonetal．(１９９８)研究表
明,当土壤体积含水量小于１２％时,土壤呼吸速率
和土壤湿度呈正相关;大于１２％时,二者呈负相关.
Xuetal．(２００１)的研究表明,土壤体积含水量小于
１９％时,土壤呼吸速率和体积含水量呈正相关;大于
１９％时,两者呈负相关.本研究中土壤含水量在
２０％左右时,２２年生马尾松林土壤呼吸速率与土壤
５８７６期　　　　　　　　　吴蒙等:桂林尧山桉树及马尾松林秋季土壤碳通量特征
含水量呈显著负相关关系,而２种桉树人工林明显
的相关关系.这可能是由于桉树和马尾松２种林分
类型的不同而产生的对土壤含水量的不同响应.对
于桉树林土壤含水量达到多少时才会与土壤呼吸速
率呈显著负相关关系,我们将在以后继续研究.
４．３不同林龄对土壤呼吸及其组分的影响
林龄对土壤呼吸通量是一个重要影响因子,老
龄林与幼龄林的呼吸速率在以往的研究中很少加以
比较.国外对老龄林与幼龄林的土壤呼吸速率大小
的研究无统一结论,有的研究中幼龄林高于老龄林,
而有的研究中老龄林高于幼龄林(Irvineetal．,
２００２).本研究发现,秋季４年生桉树林的土壤呼吸
速率大于２０年生桉树林,并存在显著差异.进一步
对土壤呼吸各组分进行分析可知,２种桉树人工林
的异养呼吸差异不显著,而自养呼吸４年生桉树林
显著大于２０年生桉树林.这一结果与常建国
(２００７)等对５个北亚热带—南暖温带过渡区森林关
于树龄对土壤呼吸影响的研究结论基本一致.
４．４土壤呼吸组分的划分及估算
国内外关于土壤呼吸自养呼吸贡献率的研究因
为试验设计方案的不同而差异较大,据沈小帅等
(２０１１)的统计,在北半球中纬度地区(主要是北亚热
带和北温带),观测的自养呼吸贡献率在２９％~
９０％之间,不同研究间的差异较大.本研究采用挖
壕沟断根法来区分土壤呼吸各组分.其优点是对土
壤的扰动较小,但不可否认挖壕沟切断植物根系的
同时,断根样方内残留的根系在短时间里不会死掉,
这无疑增加了小样方内的分解底物,增加异养呼吸
的比例(Bondetal．,２００４;Leeetal．,２００３).为了
尽量减少断根法对土壤呼吸的影响,本研究在断根
处理后的第４个月后待断根样方内残留的根系基本
分解完成后开始观测对土壤呼吸各呼吸组分呼吸速
率及自养呼吸贡献率的估算基本准确.
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