长白山阔叶红松林退化生态系统的土壤呼吸作用

刘丽杰

（吉林省长白山保护开发区管理委员会科学院，安图133613）

森林当中的土壤呼吸作用是整个陆地土壤呼吸作用中的重要环节，占总量的80%左右。自人类工业革命以来，生产力的快速发展使得资源消耗量和污染量急剧增加，农业和工业活动对于生态环境的干扰过大，导致陆地土壤呼吸作用发生变化，其中改变最为严重就要数平原和森林土壤呼吸作用了。

1 研究地区

研究选择的地点为我国东北长白山自然保护区，其属于温带大陆性山地气候，一年当中的平均气温为2.4℃左右，但是在每年的7～8月之间可以达到18.5℃左右，年平均降水量在707.6mm左右，雨季一般是在6～9月之间，土壤的性质为白浆土，肥力较大，并且腐殖质的含量非常高，适合各类乔木、灌木和花卉的生长。同时该地区的土壤分层明显，最上层为落叶层，其下依次为腐殖质层、过渡层、沉淀层、母质层，整个土层常年处于湿润状态，厚度可以达到1m左右，土壤的持水量较大，有机物含量较大。

2 研究方法

利用便携式红外气体分析仪对取自实验地点的土壤的呼吸速率进行测定，共采集五个不同地区的土壤，每个地区土壤采集面积为4m2，并且在每个区域内均布置一个高5cm，直径为10cm的呼吸环。采用每间隔15天采集一次样本的方法，每次的采集时间为10～14点之间，对土壤当中的co2含量进行测量。每个地区的测量次数应不少于3次。但是由于便携式红外气体分析仪对0℃以下的土壤呼吸效率难以测量，因此对于较高海拔地区的土壤不进行处理。

在测量每个实验地区的同时，还应利用便携式光合作用分析仪对附近的土壤和空气温度进行测量，包括地下0.5cm、10cm、15cm以及20cm的范围，空气温度是在地面1m距离以外测量。

3 结果分析

从实验结果当中可以看出，各地区的土壤呼吸速率在树木生长季节当中的波动幅度较大，大致上为单峰型曲线，其中阔叶红松林和杨桦林的波动曲线较为相似。在生长季节的早期 （6月），由于长白山地区的温度较低，使得各实验区域的土壤呼吸速率差异较小，但随着温度不断地提升，各林带之间的土壤呼吸速率差异开支逐渐扩大，阔叶红松林带的土壤呼吸速率在7月下旬时达到峰值 （8.59），而杨桦林则是在1个月之后达到峰值 （9.63）。在此之后，由于长白山地区的高温季节已过，气温会逐渐下降，各林区当中的土壤呼吸速率也会呈现下降趋势。其中蒙古栎林区土壤呼吸速率的波动性最大，在7月时会呈现一个低谷值，但是在15天后就会达到峰值。而硬阔叶林的土壤呼吸率会在6月中旬即达到一个相对较高的数值，并且处于缓慢上升状态，直到两个月后才达到峰值。各地区土壤呼吸速率从大到小以此为：杨桦林、蒙古栎林、阔叶红松林、硬阔叶林、无林地区。

同时，各实验地区的土壤温度也会随着季节的变化有较明显的变化，但不同地区的同一层次土壤温度差异较小，但湿度存在较大的差异。土壤的呼吸速率会随着降水量和植被类型发证较大的变化，但是阔叶红松林受降雨量影响较小，而蒙古栎林和无林地区所降水影响较大。阔叶红松林和杨桦林的土壤呼吸速率与土壤下5cm处的温度呈正比，二者同时增加或降低，蒙古栎林的土壤呼吸速率则与土壤下10cm处的温度呈正比。这主要是由于土壤浅层的微生物新陈代谢情况较为活跃，使得土壤的呼吸作用增加，而土壤下5～10cm处是微生物活动最佳的范围，能够有效证明这一观点。

另外，土壤下的湿度也与土壤呼吸速率有着一定的联系，其中阔叶红松林、杨桦林、蒙古栎林的土壤呼吸速率与土壤下10cm处湿度呈正比，而硬阔叶林土壤的呼吸速率则与土壤下5cm处的湿度成正比。这种情况也有可能是与土壤当中的微生物活性有关。

4 讨论

长白山地区的阔叶红松林在不同的退化生态系统当中土壤的呼吸作用均不相同，其中包括土壤本身的温度、湿度。当该地区处于生长季时，其土壤呼吸频率最高，土壤的温度也最高，湿度较大，而到了冬季，则土壤呼吸速率严重下降。这种现象除了与植物本身的生长规律有直接关系外，与土壤当中的微生物活性也有着较大的关联，二者之间呈正相关。

[1]王旭，周广胜，蒋延玲，贾丙瑞，王风玉，周莉.山杨白桦混交次生林与原始阔叶红松林土壤呼吸作用比较.植物生态学报，2012,10（03）：38-39.

[2]林丽莎，韩士杰，王淼，王跃思.温度与土壤含水量对阔叶红松林土壤呼吸影响.辽宁工程技术大学学报，2012,11（02）：126-127.

[3]蒋延玲，周广胜，赵敏，王旭，曹铭昌.长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究.植物生态学报，2011,10（03）：29-31.

[4]周广胜，王玉辉，蒋延玲，杨利民.陆地生态系统类型转变与碳循环.植物生态学报，2013,10（02）：47-48.