王皓左，張秋良

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

IPCC 在第5 次評(píng)估報(bào)告中預(yù)測，截至2035 年全球地表平均氣溫將升高0.3～0.7℃，氣候變暖作為全球變化的主要表現(xiàn)之一[1]。當(dāng)前，CO 作為第三大含碳痕量氣體被認(rèn)為是間接的溫室氣體，CO 排放的增多將進(jìn)一步加劇溫室效應(yīng)[2]。研究表明，每排放100Tg 的CO，其造成的全球變暖潛能（GWP）與排放5Tg 的CH4 等價(jià)[3]，大氣CO 的主要自然排放源于土壤及地表植物（約142Tg-CO/a）[4]。以寒溫帶大興安嶺興安落葉松林為研究對(duì)象，通過6－9 月生長季的土壤CO 氣體通量觀測，討論植物根系作用對(duì)CO 氣體通量的影響，了解土壤溫濕度與土壤CO 通量的關(guān)系以及CO 的排放來源。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于內(nèi)蒙古大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（N50°49′～50°51′，E121°30′～121°31′），處中國最北端，屬根河林業(yè)局潮查林場范圍，平均海拔826m，該地為寒溫帶北方針葉林生態(tài)系統(tǒng)，具有明顯寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春秋兩季分隔明顯，夏秋短暫，冬季漫長。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置。試驗(yàn)樣地選擇典型興安落葉松天然過伐更新林，樣地面積為30m×80m 的長方形，林分郁閉度0.8，平均年齡為40a。立地和生境條件一致，郁閉度0.8，灌木以杜香（Ledum palustre）為主，間有聚集分布的篤斯越橘和越橘。

對(duì)照組（RL）：不做任何處理，維持原始狀態(tài)。斷根組（L）：在樣地內(nèi)，設(shè)置3 個(gè)1m×1m 斷根樣方，于2019年采用挖壕法進(jìn)行斷根處理，沿樣方四周挖壕溝至無根系的深度，切斷根后插入7 層塑料膜為阻止根向樣地內(nèi)生長，在3 個(gè)樣方內(nèi)各布設(shè)1 個(gè)土壤環(huán)。

1.2.2 CO 氣體通量采集和土壤溫濕度測定。使用加拿大LGR 動(dòng)態(tài)箱CO 氣體分析儀：測量CO 通量值及土壤表層10cm 處溫度與濕度進(jìn)行測定。保持土壤環(huán)在整個(gè)觀測期內(nèi)位置不變。

本試驗(yàn)于2020 年6 月－2020 年9 月的生長季期內(nèi)，每月每旬各測2 次，測定時(shí)間采取國際通用溫室氣體采集時(shí)間上午9：00～12：00，共測定24 次。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2019 進(jìn)行初期處理，使用SPSS19.0 單因素方差分析法（One-Way ANOVA）、最小顯著差異法（LSD）及線性回歸擬合方程進(jìn)行分析，繪圖采用Excel 完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 斷根處理對(duì)土壤溫度的影響

土壤溫度與土壤濕度是影響土壤微生物活動(dòng)及CO氣體通量的2 個(gè)重要環(huán)境因子，不同處理下土壤溫度差異較??；土壤濕度去根L 顯著高與RL（見圖1）。對(duì)不同處理的土壤溫度、土壤濕度進(jìn)行分析得出：土壤溫度在斷根后與對(duì)照樣地土壤溫度不存在顯著差異（P＞0.05），土壤濕度在斷根后均存在顯著差異（P＜0.05）（表1）。土壤溫濕度受時(shí)間（月份）的變化存在顯著差異（P＜0.05），土壤溫度呈單峰曲線變化，土壤濕度受雨季等影響無顯著曲線特征。

圖1 不同處理下的土壤溫濕度

2.2 土壤溫濕度與土壤CO 通量的關(guān)系

對(duì)土壤溫度與土壤CO 通量進(jìn)行線性回歸分析，對(duì)照樣地土壤CO 通量與土壤溫度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，而去根處理之后，土壤CO 通量與土壤溫度無顯著相關(guān)性（見表2），這也說明CO 的氣體產(chǎn)生可能受到植物根系的直接作用，并不完全歸因于土壤溫濕度的調(diào)控作用。對(duì)土壤濕度與土壤CO 通量進(jìn)行線性回歸分析，原始狀態(tài)下土壤CO 通量與土壤濕度無顯著相關(guān)性，去凋處理之后，土壤CO 通量與土壤濕度仍無顯著相關(guān)。

表2 CO 通量（Y）與土壤溫度（X）間的線性回歸方程

表3 CO 通量（Y）與土壤濕度（X）間的線性回歸方程

2.3 斷根處理對(duì)土壤CO 通量的影響

通過單因素方差分析結(jié)合圖2 可知，去根處理下，CO 通量值均與對(duì)照樣地CO 通量差異顯著P＜0.05，去根顯著降低了土壤CO 氣體通量值。

圖2 去根處理對(duì)土壤CO 氣體通量的影響

3 結(jié)論

（1）去除植物根系會(huì)使土壤濕度顯著增加，但對(duì)土壤溫度影響并不顯著，且土壤溫濕度隨著時(shí)間（月份）變化均會(huì)有顯著差異。（2）在未受干擾狀態(tài)下，土壤CO 通量與土壤溫度呈顯著正相關(guān)，與土壤濕度無顯著相關(guān)性；去除植物根系后，土壤CO 通量與土壤溫濕度均無顯著相關(guān)。（3）結(jié)合測定的生長季土壤CO 通量數(shù)據(jù)，可以得出，去除植物根系，土壤CO 通量會(huì)顯著降低，呈源匯交替變化，時(shí)間變化特征明顯。

4 討論

植物根系的去除不會(huì)改變土壤溫度，但會(huì)增加土壤濕度，與劉智等[5]對(duì)樟樹林的去根研究一致。研究表明：水分條件充足情況下，土壤溫度對(duì)土壤碳通量的影響要顯著高于土壤濕度對(duì)土壤碳通量的影響，這與王倩[6]等對(duì)土壤呼吸碳通量的研究結(jié)果一致。植物根系的研究多集中于碳通量與土壤呼吸研究中，有關(guān)土壤CO 氣體通量的研究尚少，本試驗(yàn)初步得出植物根系會(huì)有助于CO的釋放這一結(jié)論，日后還應(yīng)完善微生物、土壤理化學(xué)性質(zhì)與土壤CO 通量的相關(guān)作用研究。