短期寒潮天气对福州市绿地土壤呼吸及组分的影响

Effects of short-term cold-air outbreak on soil respiration and its components of subtropical urban green spaces

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摘要城市生态系统土壤呼吸在区域乃至国家尺度上的碳预算与碳循环中都具有重要地位,研究突发天气下城市生态系统土壤呼吸及其组分的变化对准确估算城市土壤碳排放具有重要意义.以亚热带城市草坪(沟叶结缕草,Zoysia matrell)和片林(南洋杉,Araucaria heterophylla)为研究对象,于2011年2月10日至19日通过监测一次突发短期降温天气前后土壤呼吸及其组分(微生物呼吸和根系呼吸)的动态变化,探讨了短期低温天气对城市生态系统土壤呼吸的影响.结果表明:在突发寒潮天气发生后,片林和草坪的土壤温度均显著降低,降温幅度最大分别达7.4℃和5.5℃,二者的土壤呼吸均因降温而骤降,降低比例分别高达79.4%和71.2%.但土壤呼吸及组分也随期间的降水事件而呈现出明显波动.整个观测期间片林土壤呼吸、微生物呼吸与根系呼吸的日均值分别2.54 μmol·m2·s-1 、0.76 μmol·m2·s-1和1.78 μmol·m2·s-1,而在草坪中三者分别为1.07 μmol·m2·s-1、0.83 μmol·m2·s-1和0.24μmol·m2·s-1.土壤温度是控制降温过程中城市绿地土壤呼吸及其组分的关键限制因子并与之呈指数正相关关系,但由于冠层结构简单、耐寒性较低,草坪对温度变化的响应更加敏感.在短期降温中草坪土壤呼吸、微生物呼吸与根系呼吸的Q10.值明显提高,分别高达4.18、8.17和18.17.受降水与降温的共同影响,草坪与片林各土壤呼吸类型同时受土壤温度、土壤含水量与降水量的控制,由这3个因子构成的多元回归模型可以较好地拟合各呼吸类型的日均值变化(R2>0.55).