劉麗杰

（吉林省長(zhǎng)白山保護(hù)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)科學(xué)院，安圖133613）

森林當(dāng)中的土壤呼吸作用是整個(gè)陸地土壤呼吸作用中的重要環(huán)節(jié)，占總量的80%左右。自人類工業(yè)革命以來，生產(chǎn)力的快速發(fā)展使得資源消耗量和污染量急劇增加，農(nóng)業(yè)和工業(yè)活動(dòng)對(duì)于生態(tài)環(huán)境的干擾過大，導(dǎo)致陸地土壤呼吸作用發(fā)生變化，其中改變最為嚴(yán)重就要數(shù)平原和森林土壤呼吸作用了。

1 研究地區(qū)

研究選擇的地點(diǎn)為我國(guó)東北長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)，其屬于溫帶大陸性山地氣候，一年當(dāng)中的平均氣溫為2.4℃左右，但是在每年的7～8月之間可以達(dá)到18.5℃左右，年平均降水量在707.6mm左右，雨季一般是在6～9月之間，土壤的性質(zhì)為白漿土，肥力較大，并且腐殖質(zhì)的含量非常高，適合各類喬木、灌木和花卉的生長(zhǎng)。同時(shí)該地區(qū)的土壤分層明顯，最上層為落葉層，其下依次為腐殖質(zhì)層、過渡層、沉淀層、母質(zhì)層，整個(gè)土層常年處于濕潤(rùn)狀態(tài)，厚度可以達(dá)到1m左右，土壤的持水量較大，有機(jī)物含量較大。

2 研究方法

利用便攜式紅外氣體分析儀對(duì)取自實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的土壤的呼吸速率進(jìn)行測(cè)定，共采集五個(gè)不同地區(qū)的土壤，每個(gè)地區(qū)土壤采集面積為4m2，并且在每個(gè)區(qū)域內(nèi)均布置一個(gè)高5cm，直徑為10cm的呼吸環(huán)。采用每間隔15天采集一次樣本的方法，每次的采集時(shí)間為10～14點(diǎn)之間，對(duì)土壤當(dāng)中的co2含量進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)地區(qū)的測(cè)量次數(shù)應(yīng)不少于3次。但是由于便攜式紅外氣體分析儀對(duì)0℃以下的土壤呼吸效率難以測(cè)量，因此對(duì)于較高海拔地區(qū)的土壤不進(jìn)行處理。

在測(cè)量每個(gè)實(shí)驗(yàn)地區(qū)的同時(shí)，還應(yīng)利用便攜式光合作用分析儀對(duì)附近的土壤和空氣溫度進(jìn)行測(cè)量，包括地下0.5cm、10cm、15cm以及20cm的范圍，空氣溫度是在地面1m距離以外測(cè)量。

3 結(jié)果分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)中可以看出，各地區(qū)的土壤呼吸速率在樹木生長(zhǎng)季節(jié)當(dāng)中的波動(dòng)幅度較大，大致上為單峰型曲線，其中闊葉紅松林和楊樺林的波動(dòng)曲線較為相似。在生長(zhǎng)季節(jié)的早期 （6月），由于長(zhǎng)白山地區(qū)的溫度較低，使得各實(shí)驗(yàn)區(qū)域的土壤呼吸速率差異較小，但隨著溫度不斷地提升，各林帶之間的土壤呼吸速率差異開支逐漸擴(kuò)大，闊葉紅松林帶的土壤呼吸速率在7月下旬時(shí)達(dá)到峰值 （8.59），而楊樺林則是在1個(gè)月之后達(dá)到峰值 （9.63）。在此之后，由于長(zhǎng)白山地區(qū)的高溫季節(jié)已過，氣溫會(huì)逐漸下降，各林區(qū)當(dāng)中的土壤呼吸速率也會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。其中蒙古櫟林區(qū)土壤呼吸速率的波動(dòng)性最大，在7月時(shí)會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)低谷值，但是在15天后就會(huì)達(dá)到峰值。而硬闊葉林的土壤呼吸率會(huì)在6月中旬即達(dá)到一個(gè)相對(duì)較高的數(shù)值，并且處于緩慢上升狀態(tài)，直到兩個(gè)月后才達(dá)到峰值。各地區(qū)土壤呼吸速率從大到小以此為：楊樺林、蒙古櫟林、闊葉紅松林、硬闊葉林、無林地區(qū)。

同時(shí)，各實(shí)驗(yàn)地區(qū)的土壤溫度也會(huì)隨著季節(jié)的變化有較明顯的變化，但不同地區(qū)的同一層次土壤溫度差異較小，但濕度存在較大的差異。土壤的呼吸速率會(huì)隨著降水量和植被類型發(fā)證較大的變化，但是闊葉紅松林受降雨量影響較小，而蒙古櫟林和無林地區(qū)所降水影響較大。闊葉紅松林和楊樺林的土壤呼吸速率與土壤下5cm處的溫度呈正比，二者同時(shí)增加或降低，蒙古櫟林的土壤呼吸速率則與土壤下10cm處的溫度呈正比。這主要是由于土壤淺層的微生物新陳代謝情況較為活躍，使得土壤的呼吸作用增加，而土壤下5～10cm處是微生物活動(dòng)最佳的范圍，能夠有效證明這一觀點(diǎn)。

另外，土壤下的濕度也與土壤呼吸速率有著一定的聯(lián)系，其中闊葉紅松林、楊樺林、蒙古櫟林的土壤呼吸速率與土壤下10cm處濕度呈正比，而硬闊葉林土壤的呼吸速率則與土壤下5cm處的濕度成正比。這種情況也有可能是與土壤當(dāng)中的微生物活性有關(guān)。

4 討論

長(zhǎng)白山地區(qū)的闊葉紅松林在不同的退化生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中土壤的呼吸作用均不相同，其中包括土壤本身的溫度、濕度。當(dāng)該地區(qū)處于生長(zhǎng)季時(shí)，其土壤呼吸頻率最高，土壤的溫度也最高，濕度較大，而到了冬季，則土壤呼吸速率嚴(yán)重下降。這種現(xiàn)象除了與植物本身的生長(zhǎng)規(guī)律有直接關(guān)系外，與土壤當(dāng)中的微生物活性也有著較大的關(guān)聯(lián)，二者之間呈正相關(guān)。

[1]王旭，周廣勝，蔣延玲，賈丙瑞，王風(fēng)玉，周莉.山楊白樺混交次生林與原始闊葉紅松林土壤呼吸作用比較.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2012,10（03）：38-39.

[2]林麗莎，韓士杰，王淼，王躍思.溫度與土壤含水量對(duì)闊葉紅松林土壤呼吸影響.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012,11（02）：126-127.

[3]蔣延玲，周廣勝，趙敏，王旭，曹銘昌.長(zhǎng)白山闊葉紅松林生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸作用研究.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2011,10（03）：29-31.

[4]周廣勝，王玉輝，蔣延玲，楊利民.陸地生態(tài)系統(tǒng)類型轉(zhuǎn)變與碳循環(huán).植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2013,10（02）：47-48.