滇中高原云南松天然林和人工林土壤呼吸特征的比较

赵吉霞，王邵军，陈奇伯，王艳霞，舒蛟靖

(西南林业大学 环境科学与工程学院，云南 昆明 650224)

滇中高原云南松天然林和人工林土壤呼吸特征的比较

赵吉霞，王邵军，陈奇伯，王艳霞，舒蛟靖

(西南林业大学 环境科学与工程学院，云南 昆明 650224)

以云南磨盘山国家森林公园云南松天然林和人工林为研究对象，采用LI-6400-09便携式土壤呼吸室对土壤呼吸速率进行连续定位观测。结果表明：(1)两种林分的土壤呼吸速率具有明显的季节变化，均呈单峰曲线趋势；云南松天然林土壤呼吸速率在1.58～4.23μmol·m-2s-1之间，变异幅度为2.68；人工林土壤呼吸速率在1.13～3.34μmol·m-2s-1之间，变异幅度为2.96。(2)土壤呼吸速率的季节变化与不同层次土壤含水量均显著正相关(p＜0.05)，而与不同层次土壤温度的相关性仅在云南松人工林达到显著水平。(3)双因素关系模型拟合结果表明，土壤温度和含水量共同解释了云南松天然林和人工林土壤呼吸速率的80.8％～93.0％和84.2％～85.9％。(4)两种林分土壤呼吸速率与土壤有机质含量相关性不显著(p＞0.05)，土壤全氮含量仅与云南松天然林土壤呼吸相关性显著(R2＝0.712，p＜0.05)，而土壤水解氮含量对两林分土壤呼吸的影响均达到显著水平(p＜0.05)，土壤C/N则与两林分呈极显著(p＜0.01)的负相关关系。因此，与天然林相比，人工林土壤温度、湿度及土壤C、N养分含量等土壤环境因子都存在变化，从而导致云南松天然林和人工林土壤呼吸速率时空变化的差异性。

云南松天然林；云南松人工林；土壤呼吸速率；土壤温度；土壤含水量；土壤养分；滇中高原

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环中的一个重要环节，是土壤释放到大气的重要途径，是导致大气中CO2含量显著上升的关键生态学过程[1]。土壤作为一个巨大的碳库(1 394 PgC)，每年以呼吸的形式释放到大气中的CO2量是化石燃料释放量的10倍以上[2]，其微小的变化可能导致大气CO2浓度的变化[3]。土壤呼吸作为一个复杂的生物学过程，受到多种因素的综合调控。这使土壤呼吸一方面具有某种规律性，另一方面又表现出不规则性的变化，显示了相当的复杂性[4]。森林植被、气候条件及土壤环境因子的时间变异性共同驱动着土壤呼吸的日变化、季节变化和年变化，强烈影响着陆地生态系统碳汇强度和大气CO2浓度[3]。

由人类活动引起的森林转换使生态系统C贮量下降的同时不断向大气释放CO2，据报道，近150a来，全球因土地利用变化而向大气排放的CO2的87％源于森林转换[5]。人类活动的干扰，原始林退化形成的次生林已成为我国现今森林资源的主体，同时我国又是世界上人工林面积最大的国家，因此加强对天然林和人工林土壤呼吸的比较研究，对于我国森林生态系统碳汇研究与管理具有十分重要的理论与现实意义。

然而，目前我国有关土壤呼吸的研究主要集中于典型森林生态系统[6-7]，缺乏天然林和人工林土壤呼吸的对比研究。云南松Pinus yunnanensis林约占云南省森林面积的70％，是云贵高原地区的一个主要森林类型。因此，本研究采用Li-6400土壤呼吸系统，连续定位测定云南磨盘山国家森林公园云南松天然林和人工林土壤CO2排放动态及其主要土壤影响因子，探讨云南松土壤呼吸动态过程及其驱动机制，为准确评估云南松林生态系统碳收支提供科学依据和理论参考。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究地点位于云南玉溪森林生态系统定位研究站(云南磨盘山国家森林公园)，地处云贵高原、横断山地和青藏高原南缘的地理综合部，属云岭南延支脉，地理位置为101°16′06″～101º16′12″E，23º46′18″～23º54′34″N。该区为云南热带北部与热带南部的气候过渡带，有着典型的山地气候特点，属于中亚热带气候。年平均气温15℃，年平均降水量为1 050mm。土壤以第三纪古红土发育的山地红壤和玄武岩红壤为主，高海拔地区有黄棕壤分布。土壤厚度以中厚土壤层为主，局部为薄土层。

1.2 样地概况

在云南玉溪森林生态系统定位研究站所辖林区，选择云南松天然林和云南松人工林作为实验样地。

(1)云南松天然林 海拔2 178m，坡度约10°，优势树种为云南松，平均树龄30a，平均树高10m，平均胸径12.5cm，郁闭度90％；伴生树种有槲栎Quercus aliena、木荷Schima superba等；林下植被稀少，灌木主要有碎米花杜鹃Rhododendron spiciferum、柃木Eurya japonica等，草本植物主要有苔草Carex tristachya、滇龙胆草Gentiana rigescens和鸭跖草Commelina communis等，盖度约40％。

(2)云南松人工林 海拔1 965m，坡度约12°，优势树种为云南松林，平均树龄20a，平均树高8.5m，平均胸径12cm，郁闭度70％；林下灌木稀少，草本主要为醡浆草Oxanlis corniculata、过路黄Lysimachia christinae、毛茛Ranunculus japonicus和画眉草Eragrostis pilosa等，盖度约35％。

1.3 土壤呼吸的测定

本实验从2012年4月至2013年3月，采用LI-6400-09(土壤呼吸叶室)连接到LI-6400便携式光合作用测量系统测定土壤呼吸速率。在云南松天然林和人工林内分别设置3个20m×30m固定样地，每个固定样地内随机布置3个样点。测定时，提前24h将土壤圈嵌入土壤中，以尽量恢复因底座的嵌入对土壤的扰动。由于研究区属于中亚热带高原季风气候，气温年较差小且有明显干湿季变化，故选择2012年4月、7月、10月、12月、2013年3月，于每月月底选择晴朗无风的稳定天气在各测定点进行3次土壤呼吸速率的测定，每个样点重复3次。同时，用LI-6400温度探头同步测定5cm和10cm地温。每次测定完后在每个样点挖出深度为20cm左右的垂直剖面，分别在0～5cm和5～10cm两层采集土样，将相同土层土壤组成混合土样，用四分法取约1kg混合土样分层装袋密封，带回实验室内供土壤指标分析。

1.4 土壤养分指标的测定

土壤样品及时带回实验室，剔除根系、土壤动物、石块等杂物，并尽量保持原有湿度，根据《森林土壤分析方法》[8]用烘干法测定土壤含水率，并进行土壤的风干过筛处理，供化学性质测定。土壤有机质采用K2Cr2O7外加热法测定；土壤全氮采用扩散法测定；土壤水解氮采用碱解扩散法。

1.5 数据处理

所有数据统计分析均基于SPSS11.5软件进行，采用单因素方差分析(one-way ANOVA)检验土壤呼吸速率季节变化的显著性，采用指数回归模型分析土壤呼吸速率与土壤温度的相关性；采用线性、指数、曲线模型分析土壤呼吸速率与土壤含水量的相关关系；采用多因素回归拟合土壤呼吸与温度和含水量的变化规律；并用Pearson相关分析季节间土壤呼吸与土壤有机质、氮的相关程度。所有统计的显著性水平为0.05。在数据分析前，对所有数据进行方差齐性检验，并用sigmaplot10.0作图。

2 结果与分析

观测期间云南松天然林土壤呼吸速率显著高于人工林(p＜0.05)，两林分土壤呼吸的年均值分别为2.95和2.15μmol·m-2s-1。天然林土壤呼吸速率在1.58～4.23μmol·m-2s-1之间，变异幅度达 2.68；人工林土壤呼吸速率在1.13～3.34μmol·m-2s-1之间，变异幅度为2.96。两林分土壤呼吸速率均呈现湿季大于干季的特点。云南松天然林干、湿季土壤呼吸速率分别为1.95和4.23μmol·m-2s-1，湿季土壤呼吸速率是干季的2.17倍；云南松人工林干、湿季土壤呼吸速率分别为1.48和2.69 μmol·m-2s-1，湿季土壤呼吸速率是干季的1.82倍。方差分析结果表明，云南松天然林和人工林不同月份之间土壤呼吸速率均在湿季差异不显著(p＞0.05)，而在干季均存在显著差异(p＜0.05)。

云南松天然林和人工林不同深度(5、10cm)的土壤温度具有较一致的季节变化，且与土壤呼吸速率的季节变化趋势相似(见图1)。从4月开始持续升高，7月份达到最大值，而后持续下降，12月达到最低，之后逐渐升高。整个测定期间土壤温度基本呈现云南松人工林大于天然林的特点，且尤以7月份差异最为显著(p＜0.05)。

2.1 云南松天然林与人工林土壤呼吸的季节动态

云南松天然林和人工林土壤呼吸速率均呈现明显的季节波动，且基本呈现相似的变化趋势(见图1)，均在7月达到最大值，而在12月出现最小值。

图1 云南松天然林(A)和人工林(B)土壤呼吸速率、土壤温度和含水率的季节变化Fig.1 Seasonal variations of soil respiration rate,soil temperature and soil water content in natural(A)and arti fi cial(B)of P.yunnanensis

云南松天然林和人工林土壤水分季节变化规律的差异比较明显，整个测定期间土壤含水量均呈现天然林大于人工林的特点。从6月进入湿季，土壤含水量逐渐增大，10月达到最大值，翌年3月达到最小值，土壤含水量与土壤呼吸的季节变化趋势略有不同，但相关性极显著(p＜0.01)。云南松天然林不同土层土壤含水量(0～5cm，30.14％±0.74％；5～10cm，28.40％±0.67％)均显著高于云南松人工林(0～5cm，11.49％±0.43％；5～10cm，14.03％±0.55％)(p＜0.05)。

2.2 云南松林土壤呼吸与土壤温度、土壤含水率的关系

2.2.1 与土壤温度的关系

采用指数模型y=aeβTs，分析云南松天然林、人工林土壤温度与土壤呼吸速率的关系。由表1可以看出，云南松天然林土壤呼吸与不同土层(5cm和10cm)温度的季节变化相关性均不明显(p＞0.05)，分别仅能解释土壤呼吸变化的12.4％和30％；云南松人工林季节间土壤呼吸与不同土层(5cm和10cm)温度的指数相关均达到显著水平(p＜0.05)，分别能解释土壤呼吸变化的53.6％和57.6％。表明云南松人工林土壤温度与土壤呼吸的相关性明显高于天然林。同时，随着土层深度的增加，土壤呼吸速率与温度的相关性呈现出递增的趋势。

2.2.2 与土壤含水率的关系

目前国内外对水分条件与土壤呼吸的相互作用和相互影响关系的研究还缺乏一致性[9]。本试验分别采用Linear(Rs=a+bW)、Quadratic(Rs=a+bW+cW2)和Exponential(Rs=aeβTs)回归模型分别对0～5cm和5～10cm土壤含水量(W/％)和土壤呼吸速率(Rs)进行回归分析(见表2)。

表1 云南松天然林和人工林土壤呼吸与土壤温度的关系Table 1 Relationship of soil respiration rate and soil temperature in natural and artificial of P.yunnanensis

通过对不同季节土壤呼吸速率与0～5、5～10cm土壤含水量的回归分析，仅Linear模型能较好地表达土壤呼吸与水分的相关性。两林分土壤呼吸速率与0～5、5～10cm 层土壤含水量都呈现了明显的线性相关关系(p＜0.05)，其中5～10cm层处二者相关性最大，达极显著水平(p＜0.01)，云南松天然林R2=0.814，云南松人工林R2=0.475；0～5cm层处相关性较小，云南松天然林R2=0.785，云南松人工林R2=0.323。相比Linear模型，Quadratic模型和Exponential模型方程的拟合度在两林分中有差异，仅在天然林各土层土壤呼吸与含水量的相关性达到显著水平(p＜0.05)，Quadratic模型和Exponential模型中，土壤含水量分别解释了土壤呼吸速率的78.7％～81.5％和69.9％～81.7％。云南松天然林土壤呼吸速率与各层土壤含水量拟合模型的显著性高于人工林，说明云南松天然林的土壤呼吸速率受土壤含水量的影响比人工林大。

2.2.3 与土壤温度和土壤湿度的复合关系

土壤温度、含水量都是影响CO2释放的主要因子，二者相互影响，协同作用于土壤呼吸，其双变量模型在相关领域应用广泛[10]。本研究分别采用双因素模型Rs=aebWWc、Rs=a+bTW和Rs=a+bT+cW对土壤呼吸与温度和土壤含水率的关系进行了分析。

结果表明，各模型均能较好地拟合土壤呼吸速率与温度和含水量的复合关系，其中线性模型Rs=a+bT+cW对两林分的拟合效果最好，拟合度R2均达到0.80以上(见表3)。与土壤温度或土壤水分与土壤呼吸的单因素关系模型的相关程度相比，双变量模型的复相关系数均得到较大的提高，模型可以分别解释云南松天然林与人工林土壤呼吸的80.8％～93.0％和84.2％～85.9％。因此，云南松林地土壤呼吸主要受土壤温度和含水量的协同影响。

表3 土壤呼吸(R)与土壤温度(T)和含水量(W)关系模型参数Table 3 Parameters of correlation model of soil respiration R to soil temperature T and moistureW

2.3 两林分土壤呼吸与土壤碳、氮含量的关系

土壤是植物、微生物、动物赖以生存的场所。土壤结构及性质的不同决定了生态系统生物类型的不同。不同的理化性状也影响着土壤呼吸的变化。有研究认为，土壤类型比植被类型对土壤微生物的生物量和活性影响更大[11]。从图2可以看出，与云南松天然林相比，人工林土壤有机质、全氮和水解氮都呈明显下降趋势。说明两林分土壤有机质、全氮和水解氮等因子的改变也是导致天然林和人工林土壤呼吸速率产生变化的原因。通过对土壤呼吸速率与主要土壤因子的相关分析(见表4)表明，土壤有机质对两林分土壤呼吸均无显著影响(p＞0.05)，土壤全氮含量仅与云南松天然林土壤呼吸相关性显著(R2＝0.712，p＜0.05)，而土壤水解氮含量对两林分土壤呼吸的影响均达到显著水平(p＜0.05)，尤其以与云南松人工林的相关性极为显著，相关系数高达0.914；土壤C/N则与两林分呈极显著(p＜0.01)的负相关关系。由此可见，地表植被生长状况的不同，会相应的改变地下土壤环境，从而影响土壤呼吸速率的动态变化。

图2 云南松天然林和人工林土壤有机质、氮含量Fig.2 Soil organic matter and N in natural and arti fi cial of P.yunnanensis

表4 土壤呼吸、土有机质与氮的相关性分析†Table 4 Correlation of soil respiration to organic matter and N in two forest stands

3 讨 论

3.1 土壤呼吸的季节动态

研究表明，森林土壤呼吸季节变化与土壤温度和土壤含水量的季节波动密切相关[12-13]。本研究中，云南松天然林和人工林土壤呼吸速率的季节变化规律基本一致，呈现较明显的单峰曲线，这与以往的研究结果相似[12,14]。4月随着土壤温度的升高，土壤呼吸速率开始呈现增长趋势，但由于正值干季土壤含水量较低，因此土壤呼吸速率仍处于一个较低的水平。7月土壤温度达到全年最高，此时正值雨季，土壤含水量显著增大，可能通过加速土壤微生物对地面凋落物的分解，并刺激微生物生长。提高土壤微生物的活性，从而导致土壤呼吸速率达到全年的最大值。此后土壤温度开始下降，但土壤含水量仍处于一个较高的水平，导致土壤呼吸速率在10月减少较为缓慢。进入干季后，土壤含水量和温度的同时减少使土壤呼吸速率呈现最低值。主要是由于本研究区属于中亚热带气候，全年呈现明显的干湿季节变化，通过温度和水分对土壤呼吸的共同作用，导致两种林分土壤呼吸速率湿季＞干季，并呈现干湿交替的变化规律。

测定期间内，云南松天然林平均土壤呼吸速率(2.95μmol·m-2s-1)大于云南松人工林(2.15μmol·m-2s-1)，这与中亚热带福建三明格氏栲天然林土壤呼吸速率高于33年生格氏栲人工林的结果相似[15]。 Raich等[16]指出，相同的立地条件下(气候状况和土壤本底相同)，森林植被对土壤呼吸产生重要影响，它可以通过影响枯落物数量和质量、根呼吸速率、土壤状况及小气候条件等影响土壤呼吸。云南松人工林土壤呼吸速率低于天然林，可能与营造云南松人工林后，土壤根系呼吸与土壤微生物呼吸速率的变化有关。根系呼吸和土壤微生物呼吸是构成土壤呼吸的主体，而土壤呼吸速率的大小受凋落物性质影响较大[17]。与云南松天然林相比，人工林林分组成较为单一，凋落物量少，凋落物和根系分泌物分解速率减慢，且由于人为对地表植被的采集与破坏，使凋落物积累量较少。而天然林位于磨盘山国家森林公园内，避免了人为干扰，并具有更高的凋落物和枯死细根C归还量、更高的土壤有机C贮量，从而有利于土壤微生物数量的提高，促进了土壤微生物呼吸；同时冠层结构、碳分配格局和微环境发生了改变也可能导致云南松人工林土壤呼吸速率明显低于天然林。

3.2 土壤温度和水分对土壤呼吸的影响

土壤温度和湿度是影响森林土壤呼吸的主要因素，由于土壤温度和土壤湿度不同季节的配置导致了土壤呼吸的季节波动[18]。本研究中，两种林分土壤呼吸速率对土壤温度和含水量季节变化的响应存在差异。总体而言，土壤温度对土壤呼吸的影响作用小于土壤水分，仅在云南松人工林中，土壤呼吸速率的季节变化与土壤温度相关性达到显著水平(R2=0.536～0.576)，而两种林分与各层土壤含水量均显著相关(p＜0.05)，尤其以5～10cm处土壤含水量相关性最大(R2=0.475～0.814)。本研究中，相对于土壤温度而言，土壤水分对土壤呼吸速率的影响较大，这与亚热带地区以往的研究结果不一致[19]，这可能是由于近年来西南地区持续干旱，土壤水分含量低，导致土壤含水量成为土壤呼吸的主要限制性因子。Hashimoto等[20]在泰国季雨林的研究认为，在热带由于常年高温且温度变化小，温度并不是影响土壤呼吸的主要因子，而水分则显现出干湿季变化，因此水分才是影响土壤呼吸的主要因子。研究表明，在土壤水分充足的地区，土壤含水量不是土壤呼吸的主要限制因子；只有在干旱或半干旱地区和土壤含水量过饱和的情况下，温度和土壤水分才对土壤呼吸共同起作用[21]。本研究区具有典型的亚热带高原季风气候，一年中干湿分明，雨热同季且分配不均匀，研究期间，土壤含水量的变幅较大(云南松天然林23.20％～37.23％，云南松人工林7.03％～19.47％)，干湿交替加速了土壤微生物分解凋落物，进而刺激微生物和植物根系的生长，导致土壤呼吸速率与土壤呼吸之间较高的相关性。另外，云南松天然林地土壤呼吸与土壤水分的相关性均高于云南松人工林，这可能与云南松天然林郁闭度高、物理条件稳定及林内湿度较大密切有关。

野外条件下测定的土壤呼吸实际上是土壤温度、土壤水分以及其它生物因子对土壤呼吸综合作用的结果[13]。无论是土壤呼吸与土壤温度的关系模型，还是土壤呼吸与土壤水分的单因素关系模型都或多或少忽略了另外因素的作用[22-23]。通过双因素关系模型分析土壤温度和水分对土壤呼吸的交互作用，其中以线性模型Rs=a+bT+cW拟合效果最好，土壤温度和湿度共同解释云南松天然林土壤呼吸速率的80.8％～93.0％和云南松人工林土壤呼吸速率的84.2％～85.9％。这与土壤温度和湿度共同解释栎树矮林土壤呼吸的91％、针叶林的89％、桉树林的97％的研究结果相似[24-26]。双因素模型明显优于仅考虑土壤温度或土壤湿度的单因素模型，特别是由于近年来西南地区不同月份均出现持续地干旱，降雨量偏少，仅考虑单因素分析的土壤呼吸速率变化，其结果可靠性难以得到保证。

3.3 土壤有机质和氮含量对土壤呼吸的影响

相对于贮存在植被中的碳而言，蓄存在土壤深层中的碳较为稳定。如果没有受到大的地质变迁，它们将长久地保存在土壤剖面中，从而形成稳定的有机碳库[27]，但该部分碳也是土壤呼吸主要组成部分之一[28]。土壤有机质是微生物进行分解活动排放CO2的物质基础，也是陆地生态系统中最大的碳库，土壤有机质含量的高低会对土壤碳通量产生影响。研究表明，土壤有机碳含量与土壤呼吸速率呈正相关关系[29]，本研究中两种林分土壤呼吸速率与土壤有机质均未达到显著水平(p＞0.05)。研究表明，不是全部有机质都贡献给土壤呼吸，而主要是有机质中的活性部分和中间部分，分别贡献土壤呼吸的80％和20％[30]。此外，近年来西南地区持续干旱，也可能是导致土壤呼吸对有机质利用率低的一个原因。Maestre和Cortina的研究[31]证实，半干旱地区土壤呼吸强度与土壤有机质之间无显著差异。

土壤氮含量对土壤呼吸的影响尚无定论，研究结果相差较大。孙轶等[32]研究发现土壤呼吸速率与全氮呈0.85的极显著(p＜0.01)的正相关关系；Lee和Jose[33]在福罗里达州的研究表明，施氮肥对三叶杨P.deltoides的土壤呼吸具有明显的负效应。本研究中两种林分仅云南松天然林土壤呼吸速率与全氮之间达到显著水平(p＜0.05)，但两种林分水解氮含量与土壤呼吸均呈显著相关关系(p＜0.05)，相关系数达0.721～0.914，说明在土壤氮素中，水解氮是影响植物根系和土壤微生物代谢活动的主要成分。两种林分土壤C/N与土壤呼吸则呈现极显著的负相关关系(p＜0.01)。研究表明，C/N低则有利于微生物的分解[32]。有机营养型微生物在有机质矿化过程中，需要利用碳源作为细胞体的构成物质，同时在营养上还需要氮的供应，以保持细胞构成中C/N的平衡，因此有机质中C与N含量比例状况制约微生物生长和活动过程，从而影响有机质的分解速度[34]，而对土壤呼吸产生影响。说明微生物的分解活动需要有其最佳的C/N值。

在全球尺度上，同时影响有机物生产和消耗的因素如温度、湿度和基质性质是调控土壤呼吸速率的最主要因素[16]。相同立地条件下，森林植被对土壤呼吸有重要的影响，它可通过影响枯落物数量和质量、根呼吸速率、土壤状况及小气候条件等影响土壤呼吸[16]。与云南松人工林相比，天然林具有更高的有机质和氮含量，而人工林树种对土壤养分具有旺盛的需求和消耗，天然林保肥能力比人工林强，从而有利于土壤微生物数量的提高，促进了土壤呼吸。

4 结 论

(1)与云南松天然相比，人工林土壤CO2的释放动态发生了改变。云南松天然林和人工林土壤呼吸具有明显季节动态，变化幅度分别为1.58～4.23μmol·m-2s-1和1.13～3.34μmol·m-2s-1，云南松天然林土壤呼吸显著高于云南松人工林。

(2)由于近年来西南地区连续的干旱，土壤水分成为了土壤呼吸的主要调控因子。土壤含水率与云南松天然林和人工林土壤呼吸的季节变化显著正相关(p＜0.05)，土壤含水率可以分别解释土壤呼吸季节变化的78.5％(0～5cm)、32.3％(5～10cm) 和81.4％(0～5cm)、47.5％(5～10cm)；但土壤温度与土壤呼吸的相对程度较低，仅在云南松人工林达到显著水平(p＜0.05)，5cm和10cm土层温度仅分别解释土壤呼吸变化的53.6％和57.6％。

(3)与云南松天然相比，人工林土壤的理化状况发生了改变，对土壤呼吸速率的动态变化产生一定的影响。土壤有机质对云南松天然林和人工林土壤呼吸均无显著影响(p＞0.05)，土壤全氮含量仅与云南松天然林土壤呼吸相关性显著(R2＝0.712，p＜0.05)，而土壤水解氮含量对两林分土壤呼吸的影响均达到显著水平(p＜0.05)，尤其以与云南松人工林的相关性极为显著，相关系数高达0.914；土壤C/N则与两林分呈极显著(p＜0.01)的负相关关系。

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Study on soil respiration under natural and artificial forests of Pinus yunnanensis in middle Yunnan plateau,China

ZHAO Ji-xia,WANG Shao-jun,CHEN Qi-bo,WANG Yan-xia,SHU Jiao-jing
(School of Environmental Science and Engineering,Southwest Forestry University,Kunming 650224,Yunnan,China)

In order to investigate the soil respiration(Rs)and its controlling factors in Mopan Mountain National Forest Park of Yunnan Province,LI-6400-09 soil respiration chamber connected toa portable infrared gas analyzer was employed to conducta continuous observation on the Rsrates in Pinus yunnanensis natural forest and arti fi cial forest.The results show that(1)There were signi fi cant seasonal variations of the Rsrates in the two forest stands,which Rsshoweda similar pattern witha single peak occurred in the wet season anda depression in the dry season; The Rsranged from 1.58～4.23μmol·m-2s-1in P.yunnanensis natural forest and 1.13～3.34μmol CO2·m-2·s-1in arti fi cial forest,respectively.(2)Signi fi cant relationships were found between Rsand soil moisture at 0～5cm and 5～10cm soil depth respectively,while only correlation between Rsand soil temperature(0～5cm and 5～10cm soil depth)in artificial forest reached significant level.(3)The two-factor model fitting results indicate that in the two forest stands,the soil temperature and soil water content jointly interpreted 80.8％～93.0％ and 84.2％～85.9％ Rsof P.yunnanensis natural forest and arti fi cial forest,respectively.(4)The Rswas no signi fi cant correlated with soil organic matter,and signi fi cantly correlated with C/N and soil hydrolyzable N in two forest stands,but signi fi cantly correlated with soil total N was only found in P.yunnanensis natural forest(R2＝0.712，P＜0.05).The fi ndings suggested that compared with natural forest,the soil temperature,the soil moisture and the contents of soil nutrient in the arti fi cial forest were changed,which lead to the differences in spatial and temporal variation of Rsbetween P.yunnanensis natural and arti fi cial forest.

Pinus yunnanensis natural forest; Pinus yunnanensis arti fi cial forest; soil respiration; soil temperature; soil moisture; soil nutrient; central Yunnan plateau

S714

A

1673-923X(2015)01-0096-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.01.018

2013-10-10

国家林业局林业公益性行业科研专项(201204101-10)

赵吉霞，硕士研究生；E-mail：zhaojixiacc@163.com

王邵军，副教授，博士；E-mail：wanghn2008@aliyun.com

赵吉霞,王邵军,陈奇伯,等.滇中高原云南松天然林和人工林土壤呼吸特征的比较[J].中南林业科技大学学报,2015,35(1):96-103.

[本文编校：谢荣秀]