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        福州市綠地生態(tài)系統(tǒng)光合特性及土壤呼吸研究

        2016-07-25 02:13:32郁珊珊王浩王亞軍
        江蘇農業(yè)科學 2016年6期
        關鍵詞:福州市

        郁珊珊+王浩+王亞軍

        摘要:為了探尋福州市不同綠地生態(tài)系統(tǒng)(草地、林地、耕地和園地)光合特征和土壤呼吸變化規(guī)律及其影響因素,利用指數模型和相關系數分析土壤呼吸與土壤溫度、濕度和光合特征的關系。結果表明:(1)4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物LSP、LCP、AQY、CE、Ls和WUE基本表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律,綜合表現(xiàn)為林地和耕地顯著高于草地和園地;(2)1 d中各時期凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(EVAP)、氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)基本表現(xiàn)為林地和耕地顯著高于草地和園地,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)Pn和EVAP日變化均呈雙峰曲線,氣孔限制導致了光合“午休”現(xiàn)象,Ci和Gs日變化隨時間呈“W”字形變化規(guī)律,通過SPSS最佳曲線擬合4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物的Pn與PAR、CO2濃度和溫度變化呈一致的二次曲線關系;(3)在日的時間尺度上,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸均表現(xiàn)為單峰型,且峰值出現(xiàn)的時間基本一致,約在14:00達到最大,最低值出現(xiàn)在06:00,相同時間基本表現(xiàn)為林地和耕地顯著高于草地和園地;(4)4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與土壤溫度和濕度之間關系以指數方程擬合最好,通過偏相關分析可知,草地、林地、耕地和園地土壤呼吸均與Pn、EVAP和WUE呈顯著或者極顯著的相關關系,而與其他光合生理指標基本沒有顯著相關關系(P>005),由此表明土壤溫度、土壤濕度、Pn、EVAP和WUE是影響福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的主要環(huán)境因子。

        關鍵詞:福州市;綠地生態(tài)系統(tǒng);光和特性;土壤呼吸

        中圖分類號: S181.6文獻標志碼: A文章編號:1002-1302(2016)06-0483-05

        收稿日期:2016-01-25

        項目基金:國家自然科學基金(編號:2014BC210);福建省廈門市科技專項課題(編號:14020041)。

        作者簡介:郁珊珊(1981—),女,福建廈門人,博士,副教授,研究方向為風景園林規(guī)劃與設計、城市綠地生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃。E-mail:shanshan_yu81@163.com

        通信作者:王浩,博士,教授,博士生導師,研究方向為風景園林規(guī)劃與設計。城市綠地生態(tài)系統(tǒng)是由各類城市綠地(草地、林地、耕地、公園綠地等)相互聯(lián)系組合的城市綠色環(huán)境體系[1-2]。具有自凈能力、自動調節(jié)能力和生命力,在改善城市生態(tài)環(huán)境、美化市容、調節(jié)城市生態(tài)平衡中發(fā)揮著主導作用,已成為衡量城市生態(tài)文明和城市現(xiàn)代化的重要標志[3]。城市綠地可以通過植物的蒸騰、蒸散、吸收、吸附、反射等功能,降低溫度,增加濕度,固碳釋氧,抗污染(吸收粉塵、Cl2、SO2、CO等),降低噪音,保護生物多樣性等[4]。隨著生態(tài)城市概念的提出、建設和發(fā)展,人們日益注意到城市綠地的生態(tài)意義和環(huán)境價值[5],而快速工業(yè)化及城市化給城市綠地的生長環(huán)境造成了巨大的脅迫效應,加速了城市的“生態(tài)環(huán)境危機”[6-7]。

        光照是城市綠地植物生命活動中起重大作用的生存因子,也是對城市綠地植物光合結構重要的環(huán)境因素,城市綠地植物需要在一定的光照條件下完成生長發(fā)育過程,但不同城市綠地植物對光照強度的適應范圍亦有所差別[8-9]。土壤作為大氣CO2重要源或匯,土壤CO2細微的改變都會顯著改變大氣中CO2的濃度和碳的累積速率[10]。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中,土壤碳庫是大氣碳貯量的2~3倍,通過土壤呼吸作用向大氣釋放的CO2約占全球CO2交換量的25%[11]。同時,土壤呼吸受多種因素的共同交互影響,包括土壤溫度、濕度、土壤養(yǎng)分、凈生態(tài)系統(tǒng)生產力(NEP)和人類干擾等,通過測定城市綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸速率特征并闡明影響土壤呼吸、植物光合相互作用關系及其環(huán)境因子,不僅有利于改變人們對城市綠化植被的認識,更有利于科學地選取和配置綠地綠化植物,使其最大化發(fā)揮其生態(tài)效益,從而促進城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃、優(yōu)化植物群落結構、改善環(huán)境質量、促進城市生態(tài)建設[12-13]。因此,本研究采用美國Li-6400便攜式氣體分析系統(tǒng)和 Li-6400 土壤呼吸室測量福建省福州市綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合特性、土壤呼吸速率及影響因子,以期深入了解植物光合特性和土壤呼吸作用的變化過程及變化機理,從而為城市綠地系統(tǒng)建設中植物的選擇和應用提供科學依據。

        1材料與方法

        1.1研究區(qū)概況

        福州市位于福建省東部沿海閩江下游(25°15′~26°39′N,118°08′~120°31′E),氣候資源豐富、溫暖濕潤、四季常青、雨量充沛、霜少無雪、多低山丘陵,農業(yè)活動對土壤的影響深刻,水文條件各不相同,地貌類型以丘陵為主,地形復雜多樣,地勢起伏不平,土壤類型較多,主要土類有黃棕壤、紅壤、石灰?guī)r土、紫色土、潮土和沼澤土,平均海拔9.2 m,無霜期達 326 d,年均日照數為1 700~1 980 h,年均降水量為900~2 100 mm,年均氣溫為16~20 ℃,年相對濕度約77%。福州市土地總面積為12 251 km2,其中林地面積7 032 km2,占土地總面積的57.4%,綠地面積81.2 km2,綠地率達36.9%,綠化覆蓋面積88.7 km2,綠化覆蓋率高達40.3%,人均公園綠地高達11.2 m2。曾榮獲“全國文明城市”“全國綠化模范城市”“全國城鄉(xiāng)綠化先進集體”“國家衛(wèi)生城市”和“中國優(yōu)秀旅游城市”等光榮稱號[14]。

        1.2測定方法

        1.2.1土壤呼吸的測定選擇保護區(qū)內落葉季雨林和常綠季雨林,每個林分布設2個監(jiān)測點,相距80 m,在第1次測定土壤呼吸之前,提前1 d將測定基座(soil collar)嵌入土壤中,在每個基座內存留的地表植被自土壤表層徹底剪除,聚氯乙烯圓柱體經過24 h的平衡后,土壤呼吸速率會恢復到基座放置前的水平,從而避免了因安置氣室對土壤擾動而造成的短期內呼吸速率波動。采用動態(tài)密閉氣室紅外CO2分析儀(IRGA)法,測定儀器型號為美國Li-6400便攜式氣體分析系統(tǒng)和Li-6 400土壤呼吸室,土壤呼吸日變化測定為白天每隔2 h測定1次,每個監(jiān)測點1次測定2個重復,取平均值。季節(jié)變化測定為2015年7月中旬,在08:00—10:00之間測量,有報道指出該時間段測定值最為接近24 h平均值,具有較好的代表性。在觀測土壤呼吸的同時,使用手持長桿電子溫度探針(SK-250 WP,Sato Keiryoki,Kanda,Japan)測定0~10 cm深處的土壤溫度,使用時域反射儀(Model TDR 300,Spectrum,Aurora,USA)測定每個監(jiān)測點附近0~10 cm范圍內的土壤濕度,每個樣地溫濕度安裝數據采集器(HOBO ProRH/TEMP Data Logger),以獲取距地面50 cm高度的大氣溫度和相對濕度數據,用于分析土壤呼吸速率和水熱因子的關系。

        1.2.2光合特性測定(1)美國LI-COR公司生產的LI-6400系列便攜式光合作用測量系統(tǒng)進行氣體交換光合生理特征測定,2015年6月下旬07:00—19:00(晴天無風),每隔 2 h 測定1次,連續(xù)重復測定3 d,每個處理選擇3株健康油茶重復測定,每株選取當年生的成熟葉片(從植株頂部數第3~6片完全展開的成熟葉),輪流測定以消除測定時間上的誤差。紅藍光源光照設定為1 000 μmol/(m2·s),溫度30 ℃,CO2流量為400 μmol/s,不同測定日期溫度變化區(qū)間為22.1~35.4 ℃,輻射強度(PAR)為112~1 371 μmol/(m2·s),空氣相對濕度在24.6%~45.7%之間,選取充分受光、葉位一致的葉片(上、中、下當年生成熟葉)進行測定,輪流測定以消除測定時間上的誤差。儀器記錄凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(EVAP)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、環(huán)境CO2濃度(Ca)和光照強度(PAR),其中PAR和CO2濃度以外界條件為準。

        (2)光合-光強響應特性的測定,測定時CO2摩爾分數控制為350 μmol/mol,溫度為25 ℃,濕度約為大氣濕度的99%。設定光照度梯度為1 800、1 600、1 400、1 200、1 000、800、600、400、200、100、0 μmol/(m2·s),每個光照度下適應 5 min 后測定Pn值。根據Pn-PAR回歸方程求出各品種的光補償點(LCP)、光飽合點(LSP);表觀量子效率(AQY)根據低于200 μmol/(m2·s)光照度下測定的葉片PFD-Pn曲線計算求得;CO2羧化效率(CE)根據CO2 250 μmol/(m2·s)下測定的葉片CO2-Pn曲線計算求得[15]。

        (3)氣孔限制值(Ls)和葉片瞬時水分利用效率(WUE)由公式計算,即Ls=1-Ci/Ca,WUE=Pn/EVAP[16]。

        1.3數據處理與分析

        采用Excel 2007和SPSS 18.0進行數據分析,單因素方差分析(One-way ANOVA)和最小顯著法(LSD)檢驗其差異顯著性,Pearson相關性系數檢驗各指標的相關性,采用指數方程擬合土壤呼吸與土壤溫度和濕度的響應關系,由原始數據擬合得到的多元回歸關系經統(tǒng)計學檢驗得到擬合度參數R2和Radj2,并在P<0.01水平檢驗相關系數的顯著性。

        2結果與分析

        2.1綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合特性

        2.1.1綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片生理特性由圖1可知,福州市綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光飽和點(LSP)變化范圍為658.9~1 235.8 μmol/(m2·s),依次表現(xiàn)為林地>耕地>草地>園地,4種綠地LSP差異均顯著(P<0.05);光補償點(LCP)變化范圍為74.3~125.3 μmol/(m2·s),依次表現(xiàn)為林地>耕地>草地>園地,其中草地和園地差異不顯著(P>0.05),二者顯著低于林地和耕地(P<0.05);表觀量子效率(AQY)變化范圍為18.9×10-3~33.5×10-3,依次表現(xiàn)為林地>耕地>園地>草地,4種綠地AQY差異均不顯著(P>0.05);羧化效率(CE)變化范圍為32.7×10-3~69.7×10-3,依次表現(xiàn)為耕地>林地>草地>園地,其中園地顯著低于其他綠地

        (P<0.05);氣孔限制值(Ls)變化范圍為0.51~0.93 μmol/(m2·s),依次表現(xiàn)為耕地>林地>草地>園地,其中耕地與林地之間差異并不顯著(P>0.05),二者顯著高于草地和園地(P<0.05);水分利用效率(WUE)變化范圍為2.59~6.58 μmol/(m2·s),依次表現(xiàn)為林地>耕地>草地>園地,4種綠地WUE差異均顯著(P<0.05)。

        2.1.2綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合特性福州市綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合特性見圖2,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合指標在1 d之中的變化趨勢基本保持一致,1 d中各時期凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(EVAP)、氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)基本表現(xiàn)為林地和耕地>草地和園地,局部有所波動;綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合速率(Pn)日變化均表現(xiàn)為典型的雙峰型曲線,第1峰出現(xiàn)在約10:00,12:00—13:00光合速率出現(xiàn)峰谷,第二高峰出現(xiàn)在約16:00,但明顯小于第1峰值,16:00以后光合速率明顯下降,表現(xiàn)出明顯的光合“午休”現(xiàn)象;胞間CO2濃度(Ci)日變化隨時間呈“W”字形變化規(guī)律,在約10:00出現(xiàn)第1個波谷,12:00達到最大(峰值),12:00 以后急劇下降,約16:00出現(xiàn)第2峰谷,第2波谷值要高于第1波谷值,而后隨時間的變化出現(xiàn)緩慢上升趨勢;氣孔導度(Gs)日變化隨時間呈“W”字形變化規(guī)律,其第1波峰出現(xiàn)在08:00,在10:00出現(xiàn)第1個波谷,第2波峰出現(xiàn)在13:00,但第2波峰明顯低于第1波峰,16:00出現(xiàn)第1次峰谷,而后隨時間的變化緩慢上升;蒸騰速率(EVAP)日變化規(guī)律與光合速率(Pn)保持一致,均呈雙峰曲線,局部峰值推遲或者提前。

        2.1.3綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合特性與生理響應由表1可知,通過SPSS最佳曲線擬合(分別擬合光合速率Pn與PAR、CO2濃度和溫度之間的曲線關系),篩選出R2最大(最佳擬合度及校準以后的最大R2)和P值(顯著性)最小的曲線組合,并在此基礎上檢驗其F值和差異顯著性(P<0001)。福州市綠地生態(tài)系統(tǒng)植物的Pn-PAR呈一致的二次曲線關系,曲線擬合方程見表3。

        2.2綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸特性

        2.2.1綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸日變化由圖3可知,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸存在明顯的日變化規(guī)律, 均表現(xiàn)為單峰型,且峰值出現(xiàn)的時間基本一致,土壤呼吸速率都在約14:00達到最大,最低值出現(xiàn)在06:00,在06:00—10:00,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸升高緩慢,12:00以后急劇上升,達到最大值以后急劇降低。草地土壤呼吸日變化范圍為0.73~1.85 μmol/(m2·s),林地土壤呼吸日變化范圍為0.84~2.06 μmol/(m2·s),耕地土壤呼吸日變化范圍為0.52~217 μmol/(m2·s),園地土壤呼吸日變化范圍為0.46~162 μmol/(m2·s)。相同時間土壤呼吸速率基本表現(xiàn)為耕地>林地>草地>園地。

        2.2.2土壤溫度和濕度對土壤呼吸的影響為進一步探討綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與其顯著影響因子土壤溫度和濕度的關系,國內外學者一般采用線性模型、二次方程、指數模型等多種方法進行擬合,本試驗結果中將土壤呼吸強度與土壤 10 cm 溫度進行曲線擬合,篩選出最佳擬合度的方程(R2最大,P值最?。?,得出的不同擬合方程;由表4可知,土壤呼吸與土壤溫度之間關系以指數方程擬合最好。4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與土壤溫度的指數關系達到了極顯著水平(P<0.01),且指數模型的決定系數最大,故指數模型的擬合效果最好。4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與土壤濕度之間關系也以指數方程擬合最好。

        2.3土壤呼吸與光合的相關關系

        由綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與植物葉片光合特征參數標準化經SPSS雙變量Pearson相關系數法分析的結果(表5)可知,土壤呼吸主要是植物的根以及土壤微生物的呼吸,植物的生長、微生物的氧化分解等活動都要受周圍環(huán)境如土壤的溫度、土壤的水分、氣溫、空氣濕度等的影響,因此,這些環(huán)境因子也是影響土壤呼吸強度的重要因素。由表5可知,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸強度與各環(huán)境因子的Pearson相關關系均顯著,但有時由于某一共同變量的干擾會導致2個變量間的假相關,為排除其他因素的干擾,對各因子分別作偏相關分析,控制其他幾個變量以分析土壤呼吸與另一個變量的凈相關關系。結果表明,草地、林地、耕地和園地土壤呼吸均與Pn、EVAP和WUE呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)的相關關系,而與其他光合生理指標基本沒有顯著相關關系(P>0.05)。

        3討論

        3.1綠地生態(tài)系統(tǒng)光合特性特征分析

        光飽和點(LSP)、光補償點(LCP)、表觀量子效率(AQY)、羧化效率(CE)、氣孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)均能衡量植物對強光或弱光的利用能力。本研究中4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物LSP、LCP、AQY、CE、Ls和WUE基本表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律,綜合比較可知林地和耕地顯著高于草地和園地,主要是受植被類型及植物本身特性的影響,林地和耕地植物葉片對低CO2濃度和低光強的利用率最強,具有較強的再生速率。此外,本研究中光合生理指標屬于瞬間測定的結果,受環(huán)境影響較大,所測定的結果有一定的偏差,后續(xù)還需要進行反復大量的野外監(jiān)測來驗證本試驗的研究結果。

        植物的光合特性反映了對外界環(huán)境的響應和適應,受到眾多環(huán)境因素的影響,其中影響光合速率的因素主要是氣孔限制和非氣孔限制因素,即氣孔的開張和葉肉細胞的光合活性[17]。4種綠地生態(tài)系統(tǒng)Pn日變化表現(xiàn)為雙峰曲線,有明顯的“午休”現(xiàn)象,氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)變化方向與凈光合速率(Pn)變化方向相反,1 d之中相同時間段凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和空氣中CO2濃度基本表現(xiàn)為林地和耕地顯著高于草地和園地,主要是由于林地和耕地(灌木喬木為主)比草地和園地(草本為主)能夠利用更多的時間合成有機物而增產,中午持續(xù)的強光使氣溫、蒸騰速率急劇增加,葉片水分代謝失調,葉面溫度過高而抑制了參與光合過程酶的活性,氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和空氣中CO2濃度導致Pn下降,從而造成了光合“午休”現(xiàn)象[18-19]。氣孔是水分與葉片進行氣體交換的通道,也是CO2進入細胞的門戶,控制著葉片和大氣之間的CO2和水分交換,氣孔的閉合程度對光合與蒸騰作用會產生直接的影響,本研究中4種綠地生態(tài)系統(tǒng)氣孔導度(Gs)日變化與蒸騰速率(EVAP)曲線相似,說明氣孔的開閉程度直接影響蒸騰作用,主要是由水蒸氣濃度差及水蒸氣擴散阻力所決定[20];EVAP與Gs變化趨勢一致,主要是由于葉內外水蒸氣壓差的增大和水蒸氣濃度減少,加劇了植物體蒸騰擴散阻力,從生理生態(tài)的角度看,光合和蒸騰分別是CO2和H2O通過葉片氣孔的內外物質交換過程,氣孔行為對光合與蒸騰將產生直接影響,葉內外水蒸氣壓差的增大和水蒸氣濃度減少,加劇了植物體蒸騰擴散阻力[21-22];本研究中在絕大多數時段Ci和Gs變化方向與其Pn變化方向相反,氣孔主導其光合速率的變化,光合速率絕大多數取決于氣孔限制因素,即葉肉細胞光合能力的變化主導其光合速率的變化。同時,綠地生態(tài)系統(tǒng)植物也能采取不同的適應策略應對環(huán)境的變化,葉片水分飽和虧缺逐漸增加的同時,凈光合速率和蒸騰速率逐漸減少,光合限制因素由氣孔限制為主逐漸轉變?yōu)榉菤饪紫拗茷橹鱗23]。此外,水分狀況也是影響小麥光合作用最重要的因子之一,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)具有較高的EVAP,說明其需水量較多,因此要加強對水分的管理。

        通過SPSS最佳曲線擬合(分別擬合光合速率Pn與PAR、CO2濃度和溫度之間的曲線關系),福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物的Pn與PAR、CO2濃度和溫度變化呈一致的二次曲線關系,由曲線計算可知綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合作用最適溫度為23~25 ℃,這與前人的研究結論[20-21]一致。研究還發(fā)現(xiàn),雖然綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合適溫相差不大,但在最適溫度時的光合速率卻相差較大,說明溫度的變化對4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合作用有較大的影響。不同植物的光合作用對溫度的響應不同,可能與物種的溫度適應性(原產地的氣候、環(huán)境)有關。

        3.2綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸特征分析

        福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)大氣溫度存在顯著的日變化,氣溫的日較差在早、晚可達10 ℃以上,白天較高的溫度有利于植物進行光合作用,下午較低的溫度下植物呼吸作用漸弱,有利于植物進行有機物質的積累,大氣溫度變化幅度大,14:00 溫度達到最高,土壤呼吸速率對地表溫度響應較快,因此土壤呼吸速率在此時段達到峰值。從4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的日變化分布特征可知,在白天林冠的調節(jié)作用趨向于在晝間熱量充足時從外界獲取能量,夜間則趨向于保持環(huán)境穩(wěn)定,將林內外氣溫保持在一個可控的范圍內。大量研究結果顯示,森林、草原以及濕地等的土壤呼吸速率呈現(xiàn)單峰型特點,本研究中綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸日和季節(jié)變化同樣呈現(xiàn)明顯的單峰曲線,日變化峰值出現(xiàn)在14:00,最小值約出現(xiàn)在06:00,此時段地表溫度較低、濕度較大,此外,根系活動和呼吸作用較弱,因此土壤呼吸速率低,這與前人的研究結果[24-25]相一致。

        土壤呼吸速率主要由溫度、濕度、環(huán)境因子等共同作用所驅動,控制因子隨生態(tài)系統(tǒng)類型和氣候類型變化而變化。對于城市綠地生態(tài)系統(tǒng),水熱環(huán)境因子是影響其土壤呼吸最為主要的兩大因素,土壤濕度在一定程度上降低土壤呼吸速率對土壤溫度的響應,土壤濕度的限制作用可能是導致土壤呼吸速率的敏感性降低[24,26]。因此,土壤溫度、濕度和養(yǎng)分含量相互作用影響著綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸,同時,在本研究中坡度和坡向的變化也影響著綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸。本研究中4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸作用受土壤濕度和溫度的影響較為明顯,土壤呼吸速率與土壤(0~10 cm)濕度呈負指數相關關系,與土壤(0~10 cm)溫度呈正指數相關關系,土壤溫度和土壤濕度是影響福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的重要環(huán)境因子。相關性分析可知,草地、林地、耕地和園地土壤呼吸均與Pn、EVAP和WUE呈顯著(P<0.05)或者極顯著(P<0.01)的相關關系,而與其他光合生理指標基本沒有顯著相關關系(P>0.05),由此表明土壤溫度、土壤濕度、Pn、EVAP和WUE是影響福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的主要環(huán)境因子。

        參考文獻:

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        郁珊珊 王浩 王亞軍

        摘要:為了探尋福州市不同綠地生態(tài)系統(tǒng)(草地、林地、耕地和園地)光合特征和土壤呼吸變化規(guī)律及其影響因素,利用指數模型和相關系數分析土壤呼吸與土壤溫度、濕度和光合特征的關系。結果表明:(1)4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物LSP、LCP、AQY、CE、Ls和WUE基本表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律,綜合表現(xiàn)為林地和耕地顯著高于草地和園地;(2)1 d中各時期凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(EVAP)、氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)基本表現(xiàn)為林地和耕地顯著高于草地和園地,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)Pn和EVAP日變化均呈雙峰曲線,氣孔限制導致了光合“午休”現(xiàn)象,Ci和Gs日變化隨時間呈“W”字形變化規(guī)律,通過SPSS最佳曲線擬合4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物的Pn與PAR、CO2濃度和溫度變化呈一致的二次曲線關系;(3)在日的時間尺度上,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸均表現(xiàn)為單峰型,且峰值出現(xiàn)的時間基本一致,約在14:00達到最大,最低值出現(xiàn)在06:00,相同時間基本表現(xiàn)為林地和耕地顯著高于草地和園地;(4)4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與土壤溫度和濕度之間關系以指數方程擬合最好,通過偏相關分析可知,草地、林地、耕地和園地土壤呼吸均與Pn、EVAP和WUE呈顯著或者極顯著的相關關系,而與其他光合生理指標基本沒有顯著相關關系(P>005),由此表明土壤溫度、土壤濕度、Pn、EVAP和WUE是影響福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的主要環(huán)境因子。

        關鍵詞:福州市;綠地生態(tài)系統(tǒng);光和特性;土壤呼吸

        中圖分類號: S181.6文獻標志碼: A文章編號:1002-1302(2016)06-0483-05

        收稿日期:2016-01-25

        項目基金:國家自然科學基金(編號:2014BC210);福建省廈門市科技專項課題(編號:14020041)。

        作者簡介:郁珊珊(1981—),女,福建廈門人,博士,副教授,研究方向為風景園林規(guī)劃與設計、城市綠地生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃。E-mail:shanshan_yu81@163.com

        通信作者:王浩,博士,教授,博士生導師,研究方向為風景園林規(guī)劃與設計。城市綠地生態(tài)系統(tǒng)是由各類城市綠地(草地、林地、耕地、公園綠地等)相互聯(lián)系組合的城市綠色環(huán)境體系[1-2]。具有自凈能力、自動調節(jié)能力和生命力,在改善城市生態(tài)環(huán)境、美化市容、調節(jié)城市生態(tài)平衡中發(fā)揮著主導作用,已成為衡量城市生態(tài)文明和城市現(xiàn)代化的重要標志[3]。城市綠地可以通過植物的蒸騰、蒸散、吸收、吸附、反射等功能,降低溫度,增加濕度,固碳釋氧,抗污染(吸收粉塵、Cl2、SO2、CO等),降低噪音,保護生物多樣性等[4]。隨著生態(tài)城市概念的提出、建設和發(fā)展,人們日益注意到城市綠地的生態(tài)意義和環(huán)境價值[5],而快速工業(yè)化及城市化給城市綠地的生長環(huán)境造成了巨大的脅迫效應,加速了城市的“生態(tài)環(huán)境危機”[6-7]。

        光照是城市綠地植物生命活動中起重大作用的生存因子,也是對城市綠地植物光合結構重要的環(huán)境因素,城市綠地植物需要在一定的光照條件下完成生長發(fā)育過程,但不同城市綠地植物對光照強度的適應范圍亦有所差別[8-9]。土壤作為大氣CO2重要源或匯,土壤CO2細微的改變都會顯著改變大氣中CO2的濃度和碳的累積速率[10]。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中,土壤碳庫是大氣碳貯量的2~3倍,通過土壤呼吸作用向大氣釋放的CO2約占全球CO2交換量的25%[11]。同時,土壤呼吸受多種因素的共同交互影響,包括土壤溫度、濕度、土壤養(yǎng)分、凈生態(tài)系統(tǒng)生產力(NEP)和人類干擾等,通過測定城市綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸速率特征并闡明影響土壤呼吸、植物光合相互作用關系及其環(huán)境因子,不僅有利于改變人們對城市綠化植被的認識,更有利于科學地選取和配置綠地綠化植物,使其最大化發(fā)揮其生態(tài)效益,從而促進城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃、優(yōu)化植物群落結構、改善環(huán)境質量、促進城市生態(tài)建設[12-13]。因此,本研究采用美國Li-6400便攜式氣體分析系統(tǒng)和 Li-6400 土壤呼吸室測量福建省福州市綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合特性、土壤呼吸速率及影響因子,以期深入了解植物光合特性和土壤呼吸作用的變化過程及變化機理,從而為城市綠地系統(tǒng)建設中植物的選擇和應用提供科學依據。

        1材料與方法

        1.1研究區(qū)概況

        福州市位于福建省東部沿海閩江下游(25°15′~26°39′N,118°08′~120°31′E),氣候資源豐富、溫暖濕潤、四季常青、雨量充沛、霜少無雪、多低山丘陵,農業(yè)活動對土壤的影響深刻,水文條件各不相同,地貌類型以丘陵為主,地形復雜多樣,地勢起伏不平,土壤類型較多,主要土類有黃棕壤、紅壤、石灰?guī)r土、紫色土、潮土和沼澤土,平均海拔9.2 m,無霜期達 326 d,年均日照數為1 700~1 980 h,年均降水量為900~2 100 mm,年均氣溫為16~20 ℃,年相對濕度約77%。福州市土地總面積為12 251 km2,其中林地面積7 032 km2,占土地總面積的57.4%,綠地面積81.2 km2,綠地率達36.9%,綠化覆蓋面積88.7 km2,綠化覆蓋率高達40.3%,人均公園綠地高達11.2 m2。曾榮獲“全國文明城市”“全國綠化模范城市”“全國城鄉(xiāng)綠化先進集體”“國家衛(wèi)生城市”和“中國優(yōu)秀旅游城市”等光榮稱號[14]。

        1.2測定方法

        1.2.1土壤呼吸的測定選擇保護區(qū)內落葉季雨林和常綠季雨林,每個林分布設2個監(jiān)測點,相距80 m,在第1次測定土壤呼吸之前,提前1 d將測定基座(soil collar)嵌入土壤中,在每個基座內存留的地表植被自土壤表層徹底剪除,聚氯乙烯圓柱體經過24 h的平衡后,土壤呼吸速率會恢復到基座放置前的水平,從而避免了因安置氣室對土壤擾動而造成的短期內呼吸速率波動。采用動態(tài)密閉氣室紅外CO2分析儀(IRGA)法,測定儀器型號為美國Li-6400便攜式氣體分析系統(tǒng)和Li-6 400土壤呼吸室,土壤呼吸日變化測定為白天每隔2 h測定1次,每個監(jiān)測點1次測定2個重復,取平均值。季節(jié)變化測定為2015年7月中旬,在08:00—10:00之間測量,有報道指出該時間段測定值最為接近24 h平均值,具有較好的代表性。在觀測土壤呼吸的同時,使用手持長桿電子溫度探針(SK-250 WP,Sato Keiryoki,Kanda,Japan)測定0~10 cm深處的土壤溫度,使用時域反射儀(Model TDR 300,Spectrum,Aurora,USA)測定每個監(jiān)測點附近0~10 cm范圍內的土壤濕度,每個樣地溫濕度安裝數據采集器(HOBO ProRH/TEMP Data Logger),以獲取距地面50 cm高度的大氣溫度和相對濕度數據,用于分析土壤呼吸速率和水熱因子的關系。

        1.2.2光合特性測定(1)美國LI-COR公司生產的LI-6400系列便攜式光合作用測量系統(tǒng)進行氣體交換光合生理特征測定,2015年6月下旬07:00—19:00(晴天無風),每隔 2 h 測定1次,連續(xù)重復測定3 d,每個處理選擇3株健康油茶重復測定,每株選取當年生的成熟葉片(從植株頂部數第3~6片完全展開的成熟葉),輪流測定以消除測定時間上的誤差。紅藍光源光照設定為1 000 μmol/(m2·s),溫度30 ℃,CO2流量為400 μmol/s,不同測定日期溫度變化區(qū)間為22.1~35.4 ℃,輻射強度(PAR)為112~1 371 μmol/(m2·s),空氣相對濕度在24.6%~45.7%之間,選取充分受光、葉位一致的葉片(上、中、下當年生成熟葉)進行測定,輪流測定以消除測定時間上的誤差。儀器記錄凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(EVAP)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、環(huán)境CO2濃度(Ca)和光照強度(PAR),其中PAR和CO2濃度以外界條件為準。

        (2)光合-光強響應特性的測定,測定時CO2摩爾分數控制為350 μmol/mol,溫度為25 ℃,濕度約為大氣濕度的99%。設定光照度梯度為1 800、1 600、1 400、1 200、1 000、800、600、400、200、100、0 μmol/(m2·s),每個光照度下適應 5 min 后測定Pn值。根據Pn-PAR回歸方程求出各品種的光補償點(LCP)、光飽合點(LSP);表觀量子效率(AQY)根據低于200 μmol/(m2·s)光照度下測定的葉片PFD-Pn曲線計算求得;CO2羧化效率(CE)根據CO2 250 μmol/(m2·s)下測定的葉片CO2-Pn曲線計算求得[15]。

        (3)氣孔限制值(Ls)和葉片瞬時水分利用效率(WUE)由公式計算,即Ls=1-Ci/Ca,WUE=Pn/EVAP[16]。

        1.3數據處理與分析

        采用Excel 2007和SPSS 18.0進行數據分析,單因素方差分析(One-way ANOVA)和最小顯著法(LSD)檢驗其差異顯著性,Pearson相關性系數檢驗各指標的相關性,采用指數方程擬合土壤呼吸與土壤溫度和濕度的響應關系,由原始數據擬合得到的多元回歸關系經統(tǒng)計學檢驗得到擬合度參數R2和Radj2,并在P<0.01水平檢驗相關系數的顯著性。

        2結果與分析

        2.1綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合特性

        2.1.1綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片生理特性由圖1可知,福州市綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光飽和點(LSP)變化范圍為658.9~1 235.8 μmol/(m2·s),依次表現(xiàn)為林地>耕地>草地>園地,4種綠地LSP差異均顯著(P<0.05);光補償點(LCP)變化范圍為74.3~125.3 μmol/(m2·s),依次表現(xiàn)為林地>耕地>草地>園地,其中草地和園地差異不顯著(P>0.05),二者顯著低于林地和耕地(P<0.05);表觀量子效率(AQY)變化范圍為18.9×10-3~33.5×10-3,依次表現(xiàn)為林地>耕地>園地>草地,4種綠地AQY差異均不顯著(P>0.05);羧化效率(CE)變化范圍為32.7×10-3~69.7×10-3,依次表現(xiàn)為耕地>林地>草地>園地,其中園地顯著低于其他綠地

        (P<0.05);氣孔限制值(Ls)變化范圍為0.51~0.93 μmol/(m2·s),依次表現(xiàn)為耕地>林地>草地>園地,其中耕地與林地之間差異并不顯著(P>0.05),二者顯著高于草地和園地(P<0.05);水分利用效率(WUE)變化范圍為2.59~6.58 μmol/(m2·s),依次表現(xiàn)為林地>耕地>草地>園地,4種綠地WUE差異均顯著(P<0.05)。

        2.1.2綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合特性福州市綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合特性見圖2,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合指標在1 d之中的變化趨勢基本保持一致,1 d中各時期凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(EVAP)、氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)基本表現(xiàn)為林地和耕地>草地和園地,局部有所波動;綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合速率(Pn)日變化均表現(xiàn)為典型的雙峰型曲線,第1峰出現(xiàn)在約10:00,12:00—13:00光合速率出現(xiàn)峰谷,第二高峰出現(xiàn)在約16:00,但明顯小于第1峰值,16:00以后光合速率明顯下降,表現(xiàn)出明顯的光合“午休”現(xiàn)象;胞間CO2濃度(Ci)日變化隨時間呈“W”字形變化規(guī)律,在約10:00出現(xiàn)第1個波谷,12:00達到最大(峰值),12:00 以后急劇下降,約16:00出現(xiàn)第2峰谷,第2波谷值要高于第1波谷值,而后隨時間的變化出現(xiàn)緩慢上升趨勢;氣孔導度(Gs)日變化隨時間呈“W”字形變化規(guī)律,其第1波峰出現(xiàn)在08:00,在10:00出現(xiàn)第1個波谷,第2波峰出現(xiàn)在13:00,但第2波峰明顯低于第1波峰,16:00出現(xiàn)第1次峰谷,而后隨時間的變化緩慢上升;蒸騰速率(EVAP)日變化規(guī)律與光合速率(Pn)保持一致,均呈雙峰曲線,局部峰值推遲或者提前。

        2.1.3綠地生態(tài)系統(tǒng)植物葉片光合特性與生理響應由表1可知,通過SPSS最佳曲線擬合(分別擬合光合速率Pn與PAR、CO2濃度和溫度之間的曲線關系),篩選出R2最大(最佳擬合度及校準以后的最大R2)和P值(顯著性)最小的曲線組合,并在此基礎上檢驗其F值和差異顯著性(P<0001)。福州市綠地生態(tài)系統(tǒng)植物的Pn-PAR呈一致的二次曲線關系,曲線擬合方程見表3。

        2.2綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸特性

        2.2.1綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸日變化由圖3可知,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸存在明顯的日變化規(guī)律, 均表現(xiàn)為單峰型,且峰值出現(xiàn)的時間基本一致,土壤呼吸速率都在約14:00達到最大,最低值出現(xiàn)在06:00,在06:00—10:00,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸升高緩慢,12:00以后急劇上升,達到最大值以后急劇降低。草地土壤呼吸日變化范圍為0.73~1.85 μmol/(m2·s),林地土壤呼吸日變化范圍為0.84~2.06 μmol/(m2·s),耕地土壤呼吸日變化范圍為0.52~217 μmol/(m2·s),園地土壤呼吸日變化范圍為0.46~162 μmol/(m2·s)。相同時間土壤呼吸速率基本表現(xiàn)為耕地>林地>草地>園地。

        2.2.2土壤溫度和濕度對土壤呼吸的影響為進一步探討綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與其顯著影響因子土壤溫度和濕度的關系,國內外學者一般采用線性模型、二次方程、指數模型等多種方法進行擬合,本試驗結果中將土壤呼吸強度與土壤 10 cm 溫度進行曲線擬合,篩選出最佳擬合度的方程(R2最大,P值最?。贸龅牟煌瑪M合方程;由表4可知,土壤呼吸與土壤溫度之間關系以指數方程擬合最好。4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與土壤溫度的指數關系達到了極顯著水平(P<0.01),且指數模型的決定系數最大,故指數模型的擬合效果最好。4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與土壤濕度之間關系也以指數方程擬合最好。

        2.3土壤呼吸與光合的相關關系

        由綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與植物葉片光合特征參數標準化經SPSS雙變量Pearson相關系數法分析的結果(表5)可知,土壤呼吸主要是植物的根以及土壤微生物的呼吸,植物的生長、微生物的氧化分解等活動都要受周圍環(huán)境如土壤的溫度、土壤的水分、氣溫、空氣濕度等的影響,因此,這些環(huán)境因子也是影響土壤呼吸強度的重要因素。由表5可知,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸強度與各環(huán)境因子的Pearson相關關系均顯著,但有時由于某一共同變量的干擾會導致2個變量間的假相關,為排除其他因素的干擾,對各因子分別作偏相關分析,控制其他幾個變量以分析土壤呼吸與另一個變量的凈相關關系。結果表明,草地、林地、耕地和園地土壤呼吸均與Pn、EVAP和WUE呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)的相關關系,而與其他光合生理指標基本沒有顯著相關關系(P>0.05)。

        3討論

        3.1綠地生態(tài)系統(tǒng)光合特性特征分析

        光飽和點(LSP)、光補償點(LCP)、表觀量子效率(AQY)、羧化效率(CE)、氣孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)均能衡量植物對強光或弱光的利用能力。本研究中4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物LSP、LCP、AQY、CE、Ls和WUE基本表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律,綜合比較可知林地和耕地顯著高于草地和園地,主要是受植被類型及植物本身特性的影響,林地和耕地植物葉片對低CO2濃度和低光強的利用率最強,具有較強的再生速率。此外,本研究中光合生理指標屬于瞬間測定的結果,受環(huán)境影響較大,所測定的結果有一定的偏差,后續(xù)還需要進行反復大量的野外監(jiān)測來驗證本試驗的研究結果。

        植物的光合特性反映了對外界環(huán)境的響應和適應,受到眾多環(huán)境因素的影響,其中影響光合速率的因素主要是氣孔限制和非氣孔限制因素,即氣孔的開張和葉肉細胞的光合活性[17]。4種綠地生態(tài)系統(tǒng)Pn日變化表現(xiàn)為雙峰曲線,有明顯的“午休”現(xiàn)象,氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)變化方向與凈光合速率(Pn)變化方向相反,1 d之中相同時間段凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和空氣中CO2濃度基本表現(xiàn)為林地和耕地顯著高于草地和園地,主要是由于林地和耕地(灌木喬木為主)比草地和園地(草本為主)能夠利用更多的時間合成有機物而增產,中午持續(xù)的強光使氣溫、蒸騰速率急劇增加,葉片水分代謝失調,葉面溫度過高而抑制了參與光合過程酶的活性,氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和空氣中CO2濃度導致Pn下降,從而造成了光合“午休”現(xiàn)象[18-19]。氣孔是水分與葉片進行氣體交換的通道,也是CO2進入細胞的門戶,控制著葉片和大氣之間的CO2和水分交換,氣孔的閉合程度對光合與蒸騰作用會產生直接的影響,本研究中4種綠地生態(tài)系統(tǒng)氣孔導度(Gs)日變化與蒸騰速率(EVAP)曲線相似,說明氣孔的開閉程度直接影響蒸騰作用,主要是由水蒸氣濃度差及水蒸氣擴散阻力所決定[20];EVAP與Gs變化趨勢一致,主要是由于葉內外水蒸氣壓差的增大和水蒸氣濃度減少,加劇了植物體蒸騰擴散阻力,從生理生態(tài)的角度看,光合和蒸騰分別是CO2和H2O通過葉片氣孔的內外物質交換過程,氣孔行為對光合與蒸騰將產生直接影響,葉內外水蒸氣壓差的增大和水蒸氣濃度減少,加劇了植物體蒸騰擴散阻力[21-22];本研究中在絕大多數時段Ci和Gs變化方向與其Pn變化方向相反,氣孔主導其光合速率的變化,光合速率絕大多數取決于氣孔限制因素,即葉肉細胞光合能力的變化主導其光合速率的變化。同時,綠地生態(tài)系統(tǒng)植物也能采取不同的適應策略應對環(huán)境的變化,葉片水分飽和虧缺逐漸增加的同時,凈光合速率和蒸騰速率逐漸減少,光合限制因素由氣孔限制為主逐漸轉變?yōu)榉菤饪紫拗茷橹鱗23]。此外,水分狀況也是影響小麥光合作用最重要的因子之一,4種綠地生態(tài)系統(tǒng)具有較高的EVAP,說明其需水量較多,因此要加強對水分的管理。

        通過SPSS最佳曲線擬合(分別擬合光合速率Pn與PAR、CO2濃度和溫度之間的曲線關系),福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物的Pn與PAR、CO2濃度和溫度變化呈一致的二次曲線關系,由曲線計算可知綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合作用最適溫度為23~25 ℃,這與前人的研究結論[20-21]一致。研究還發(fā)現(xiàn),雖然綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合適溫相差不大,但在最適溫度時的光合速率卻相差較大,說明溫度的變化對4種綠地生態(tài)系統(tǒng)植物光合作用有較大的影響。不同植物的光合作用對溫度的響應不同,可能與物種的溫度適應性(原產地的氣候、環(huán)境)有關。

        3.2綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸特征分析

        福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)大氣溫度存在顯著的日變化,氣溫的日較差在早、晚可達10 ℃以上,白天較高的溫度有利于植物進行光合作用,下午較低的溫度下植物呼吸作用漸弱,有利于植物進行有機物質的積累,大氣溫度變化幅度大,14:00 溫度達到最高,土壤呼吸速率對地表溫度響應較快,因此土壤呼吸速率在此時段達到峰值。從4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的日變化分布特征可知,在白天林冠的調節(jié)作用趨向于在晝間熱量充足時從外界獲取能量,夜間則趨向于保持環(huán)境穩(wěn)定,將林內外氣溫保持在一個可控的范圍內。大量研究結果顯示,森林、草原以及濕地等的土壤呼吸速率呈現(xiàn)單峰型特點,本研究中綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸日和季節(jié)變化同樣呈現(xiàn)明顯的單峰曲線,日變化峰值出現(xiàn)在14:00,最小值約出現(xiàn)在06:00,此時段地表溫度較低、濕度較大,此外,根系活動和呼吸作用較弱,因此土壤呼吸速率低,這與前人的研究結果[24-25]相一致。

        土壤呼吸速率主要由溫度、濕度、環(huán)境因子等共同作用所驅動,控制因子隨生態(tài)系統(tǒng)類型和氣候類型變化而變化。對于城市綠地生態(tài)系統(tǒng),水熱環(huán)境因子是影響其土壤呼吸最為主要的兩大因素,土壤濕度在一定程度上降低土壤呼吸速率對土壤溫度的響應,土壤濕度的限制作用可能是導致土壤呼吸速率的敏感性降低[24,26]。因此,土壤溫度、濕度和養(yǎng)分含量相互作用影響著綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸,同時,在本研究中坡度和坡向的變化也影響著綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸。本研究中4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸作用受土壤濕度和溫度的影響較為明顯,土壤呼吸速率與土壤(0~10 cm)濕度呈負指數相關關系,與土壤(0~10 cm)溫度呈正指數相關關系,土壤溫度和土壤濕度是影響福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的重要環(huán)境因子。相關性分析可知,草地、林地、耕地和園地土壤呼吸均與Pn、EVAP和WUE呈顯著(P<0.05)或者極顯著(P<0.01)的相關關系,而與其他光合生理指標基本沒有顯著相關關系(P>0.05),由此表明土壤溫度、土壤濕度、Pn、EVAP和WUE是影響福州市4種綠地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的主要環(huán)境因子。

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