坡向对长白山区蒙古栎林土壤根际呼吸与异养呼吸的影响

Effects of slope aspect on soil rhizosphere respiration and heterotrophic respiration in Mongolian oak forest in Changbai Mountains

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摘要土壤呼吸组分的划分是深入理解森林碳循环模型的关键步骤,区分坡向变量对土壤呼吸组分的影响有助于深入理解土壤呼吸的水热影响机制.本研究旨在量化2个坡向土壤呼吸组分的季节动态和通量,探索影响因素和影响机制.利用挖壕法将蒙古栎(Quercus mongolica)林土壤呼吸(Rs)划分为土壤异养呼吸(RH)和根际呼吸(RR),利用动态红外气体分析仪原位监测两个坡向生长季土壤呼吸及其组分,并分析其水热影响机制.生长季,Rs、RH、RR均呈双峰曲线形式,且两个坡向具有显著差异,但根际呼吸所占比重大体相同.RS、RH、RR与土壤温度(T5)均呈显著的指数关系,RH的温度敏感系数(Q10)高于RR,阳坡RS、RH、RR的Q10均高于阴坡.增加土壤体积含水量(W5)能够在一定程度上提高模型对土壤呼吸及其组分的预测能力,同一坡向不同呼吸组分对T5 和W5 的响应不同,同一呼吸组分对T5 和W5的响应也不相同.蒙古栎林阳坡和阴坡的RH通量分别为249.22和291.82 gC·in-2,RR通量分别为149.00和179.17 g C·m-2.月尺度上,土壤呼吸通量(F)呈典型的单峰曲线形式,两个坡向FRH、FRR与平均土壤温度呈指数函数关系,与降水量为线性关系,二元线性回归拟合达到显著水平,但不同坡向和呼吸组分引入的变量和参数均存在一定的差异.试验结果说明,同种林型的坡向变量会对RS、RH、RR及其通量产生显著影响,水热条件对呼吸组分的影响机制并不相同,不同时间尺度的模型参数和变量反映不同的生态过程.