中國南方喀斯特石漠化地區(qū)3種經(jīng)濟林土壤呼吸日動態(tài)特征

張 俞 ，熊康寧 ，喻陽華 ，許 敏 ，程 雯 ，譚代軍

（貴州師范大學(xué) a.喀斯特研究院；b.國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽 550001）

全球每年約有10%的CO2是由土壤呼吸釋放[1]，比陸地生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)凈吸收的碳量大30%～60%，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過化石燃料燃燒每年向大氣排放的5 PgC[2]。土壤呼吸是表征土壤生物活性的重要指標(biāo)[3]，不同植被類型、土壤溫度、土壤含水量和地形地貌都會對區(qū)域微氣候產(chǎn)生影響，造成同一氣候區(qū)域不同植被類型土壤呼吸存在差異[4]。除此之外，土壤呼吸因在一定程度上反映了土壤肥力轉(zhuǎn)化與透氣性，因而受到重視。所以闡明其土壤呼吸的影響機理和調(diào)控機制是目前生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、植物學(xué)、環(huán)境科學(xué)及地球表層系統(tǒng)科學(xué)等多學(xué)科研究的重點內(nèi)容之一。

喀斯特地貌在世界上分布廣泛，其中東亞片區(qū)是全球3大巖溶分布區(qū)之一，而中國南方喀斯特地區(qū)位于該片區(qū)的核心地帶，是世界喀斯特發(fā)育最典型、最復(fù)雜、景觀與生態(tài)類型最多的一個片區(qū)?？λ固厥鳛橐粋€脆弱生態(tài)系統(tǒng)，對全球氣候變化和碳循環(huán)關(guān)系密切，受到各國政府、機構(gòu)和學(xué)術(shù)界的高度重視[5-6]。植被恢復(fù)是石漠化生態(tài)治理措施之一，經(jīng)濟林種的選擇與應(yīng)用示范是石漠化治理道路中一直探索的方向。已研究表明種植喜鈣、耐旱和水土保持效果好的多年生木本植物，是喀斯特石漠化地區(qū)特色農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式之一，可以作為恢復(fù)和重建喀斯特石漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境的有效途徑[8]。根據(jù)山區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，本著增加農(nóng)民收入，需要將喀斯特抗凍耐旱型植被恢復(fù)的目標(biāo)定位在生態(tài)經(jīng)濟型的基礎(chǔ)上[7]。因此，篩選出3種喀斯特石漠化地區(qū)特色水保經(jīng)濟植物[9-10]：胡桃科植物核桃Julans regia、薔薇科植物枇杷Eriobotrya japonica和蕓香科植物花椒Zanthoxylum bungeamum。

目前國內(nèi)有關(guān)土壤呼吸的研究大部分在溫帶及中亞熱帶的草原、森林生態(tài)系統(tǒng)中，不同植被類型土壤呼吸生長季節(jié)的動態(tài)特征已有大量研究[11]。已有研究表明，土壤呼吸受到一系列生物因素和非生物因素的影響，土壤呼吸通量與溫度間有顯著的正相關(guān)關(guān)系，溫度敏感性能很好地展現(xiàn)影響程度[12]。然而土壤水分、濕度等土壤理化性質(zhì)變化與土壤呼吸之間的關(guān)系更為復(fù)雜[13]。巖溶作用造成喀斯特地區(qū)生境多樣性，區(qū)域內(nèi)地形、土壤、氣候等環(huán)境因子存在較大的差異[14]。干熱河谷區(qū)不同石漠化等級、植物根系、巖性、小生境的氣候特征等持續(xù)影響土壤呼吸速率，使得一天內(nèi)各個時刻的土壤呼吸速率均存在較大的差異。唐夫凱等人[15]研究發(fā)現(xiàn)喀斯特地區(qū)，當(dāng)土壤含水量過低或者過高時，土壤溫度的主導(dǎo)作用相對減弱，土壤濕度的影響作用加強。喬木林對溫度敏感性指數(shù)要大于次生林[16]。本研究以貞豐—關(guān)嶺石漠化治理區(qū)3種代表性經(jīng)濟林為研究對象，揭示干熱河谷區(qū)3中經(jīng)濟林土壤呼吸速率特征及其影響因素、不同植被類型中最佳觀測時間和碳平衡估算，為研究喀斯特石漠化地區(qū)土壤呼吸對全球變化的響應(yīng)強度和機制提供理論依據(jù)，為準(zhǔn)確估計碳收支平衡提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

關(guān)嶺—貞豐花江石漠化綜合治理示范區(qū)位于貴州西南部（105°36′30″～ 105°46′30″E、25°39′13″～25°41′00″N），關(guān)嶺縣以南、貞豐縣以北的北盤江花江峽谷兩岸，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候。區(qū)內(nèi)年均溫18.4 ℃，年均降水量為1 100 mm，海拔為450～1 450 m，相對高差為 1 000 m，是貴州高原上一個典型的喀斯特峽谷區(qū)域。示范區(qū)內(nèi)喀斯特面積占總面積的87.92%，石漠化面積為13.52 km2，其中潛在、輕度、中度和強度石漠化分別占24.54%、40.48%、17.93%和17.06%。土壤以黃壤、黃色石灰土為主，宜耕地資源不足，土層淺薄，分布不連續(xù)，保水性、耐旱性差，耕地質(zhì)量較差。植被及土壤的覆蓋率達(dá)到10%～50%，主要經(jīng)濟林種有核桃林、枇杷林、花椒林、柑橘林Citrus reticulata 等。石漠化程度總體呈現(xiàn)以中—強度石漠化景觀為主。

1.2 數(shù)據(jù)采集

1.2.1 呼吸強度的測定

土壤呼吸強度使用英國 ADC Bioscientific 公司生產(chǎn)的 Lcpro+ 便攜式土壤呼吸儀進行測定。選取核桃林、花椒林、枇杷林3種不同群落類型的樣地，分別設(shè)定2個40 mh40 m的實驗樣地，在每個樣地內(nèi)按“S”型路線選取3～4個4 mh4 m小樣地作為重復(fù)監(jiān)測點。每兩個小樣地監(jiān)測點之間的距離不小于5 m。為確保土壤呼吸速率最大程度地受木本植被的影響，測定在距離樹干 1.5 m 以內(nèi)進行。剪去地上部分植物，平整土壤表面，將直徑為11 cm、高度7.5 cm鋼環(huán)插入土壤中，將土壤呼吸儀配帶的溫度傳感器倒立插入距離鋼環(huán)5 cm之內(nèi)土中，同步測量土壤5 cm的溫度。砸實外圈土壤環(huán)以防漏氣，24 h之后開始測量并記錄數(shù)據(jù)。日間測量間隔時差為2 h，夜間測量時間差為3 h。測定日期為2017年11月1日—2017年11月30日，選擇晴朗的天氣，每種經(jīng)濟林連續(xù)觀測5 d，每日觀測時刻為 0:00、03:00、06:00、08:00、10:00、12:00、14:00、16:00、18:00、21:00，一天共測定10次。

1.2.2 土壤樣品采集與化學(xué)性質(zhì)的測定

于2017年11月，在每個實驗樣地按“S”型路線選取3～4個小樣地采集土層0～10 cm的混合土樣，用四分法取約1 kg 土樣帶回實驗室。把土樣放在通風(fēng)處自然風(fēng)干，除去動植物殘體、碎石等雜質(zhì)，混合均勻后，用瑪瑙研磨將土樣粉碎并過 100 目尼龍篩，將過篩后土樣裝入塑封袋中用于土壤化學(xué)性質(zhì)的測定。

土壤 pH 值采用水浸提—電位法測定；土壤有機碳（SOC）含量采用重鉻酸鉀氧化—外加熱測定；土壤全氮（TN）采用凱氏定氮法測定；土壤全磷（TP）采用氫氧化鈉堿熔—鉬銻抗比色法測定；土壤全鉀（TK）采用氫氧化鈉堿熔—火焰光度法測定；土壤速效氮（AN）采用堿解擴散法測定；土壤速效磷（AP）采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀（AK）采用乙酸銨浸提—火焰光度法測定；土壤電導(dǎo)率（EC）采用1∶5電導(dǎo)率儀測定；含水量采用鋁盒烘干法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 土壤溫度與呼吸速率的相關(guān)性

多數(shù)研究者[17-18]認(rèn)為采用指數(shù)模型能夠較好地描述溫度與土壤呼吸速率的相關(guān)性：

式中：Rs為土壤呼吸速率（μmol·m-2s-1）；Ts為土壤溫度（℃）；a和b為土壤呼吸速率Rs與土壤溫度Ts之間的指數(shù)回歸系數(shù)。用Q10表示土壤呼吸的溫度敏感性，根據(jù)以上指數(shù)方程轉(zhuǎn)換。R10表示10 ℃時的土壤呼吸速率（R10=ae10b）。

1.3.2 日平均值的偏離程度

為了進一步揭示溫度與土壤呼吸速率之間的關(guān)系，使用如下公式計算不同時間測定的呼吸速率和溫度對日平均值的偏離程度：

式中：Dt（%）是在時間為t時測定的土壤呼吸速率或者溫度代表全天的值時與日平均值的偏離程度；At是在時間為t時測得的土壤呼吸速率或者溫度的數(shù)值；M是指土壤呼吸速率或者溫度的日平均值。

1.3.3 土壤呼吸碳排放量

式中：C為每月土壤呼吸碳排放總量（g·m-2）；v為土壤呼吸速率（μmol·m-2s-1），以每天土壤呼吸碳排放量平均值代表該月平均值，60、60、24分別表示60 s、60 min和24 h。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進行數(shù)據(jù)整理和初步處理；監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析（one-way ANOVA）和Pearson相關(guān)性分析，實驗結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；使用Origin8.6作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤呼吸速率與溫度的日動態(tài)特征

3種經(jīng)濟林土壤呼吸速率均表現(xiàn)出單峰型日變化特征（見圖1），最高值出現(xiàn)在12:00ü21:00，最低值出現(xiàn)在03:00ü08:00。3種人工林土壤呼吸速率的范圍為0.21～3.98 μmol·m-2s-1，差異較大。其中花椒、枇杷、核桃日平均值分別是0.50、2.47和3.14 μmol·m-2s-1。枇杷林和核桃林的土壤呼吸速率較高，在2.0 μmol·m-2s-1以上，花椒日平均最大值為 0.76 μmol·m-2s-1。

圖1 3種經(jīng)濟林土壤呼吸速率與土壤溫度的日動態(tài)(平均值f標(biāo)準(zhǔn)差)Fig.1 Diurnal dynamics of soil respiration rate and soil temperature in three forests (mean±SE)

3種林型小生境、林冠郁閉度不同造成了林內(nèi)氣溫的差異，土壤溫度也相應(yīng)發(fā)生波動。土壤溫度極小值出現(xiàn)在03:0ü08:00，極大值出現(xiàn)在12:00ü 21:00，與土壤呼吸的變化規(guī)律一致。3種經(jīng)濟林中，花椒林地土壤溫度晝夜溫差較大，最高溫度有22.6 ℃，最低溫度14.8 ℃，極差為7.8。10%＜變異系數(shù)＜30%，屬于中等變異。其他2種林型溫度變異系數(shù)＜10%，變異較小，相對平穩(wěn)。

2.2 土壤溫度與呼吸強度的關(guān)系

指數(shù)方程（Rs=aebTs）可以較好地表現(xiàn)溫度與土壤呼吸速率的相關(guān)性。11月期間，5 cm處土壤的溫度能夠很好地解釋土壤呼吸與土壤溫度的關(guān)系（見圖2），呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。核桃林地y=0.112e0.187x（R2=0.89）；花椒林地y=0.017e0.168x（R2=0.85）；枇杷林地 y=0.156e0.147x（R2=0.83）?？梢?種實驗樣地中，土壤溫度83%～89%能代表土壤呼吸速率變異情況，是土壤碳排放量變異的主要因素。

3種經(jīng)濟林種土壤呼吸的溫度敏感性Q10值為0.68～6.40，均值為4.16。土壤呼吸對溫度變化的敏感程度最大的是核桃林地（6.40），最小值為枇杷林地（4.34）。土壤為10 ℃土壤呼吸速率R10為0.09～0.72。核桃、枇杷2種林型的土壤R10值顯著大于花椒林。

圖2 土壤呼吸速率與土壤溫度的相關(guān)關(guān)系Fig.2 Correlations between soil respiration rate and soil temperature in three forests

2.3 土壤呼吸速率與土壤溫度在不同時間測定與日平均值的偏離程度

在一天分別測定0:00、03:00、06:00、08:00、10:00、12:00、14:00、16:00、18:00、21:00 共 10個時間點的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)3種經(jīng)濟林土壤呼吸速率、溫度的偏離程度分別為-56%～83%， -18%～17% （見圖3），表明土壤呼吸速率的日變化較大，土壤溫度變化幅度則較小，相對穩(wěn)定。花椒地的土壤呼吸速率和溫度的變化幅度較大。枇杷林地在12:00，花椒林地在09:00、15:00、21:00，核桃林地在0:00、11:00土壤呼吸速率與日平均值偏離程度較小，能有效判定出3種經(jīng)濟林日平均土壤呼吸速率的最佳觀測時間。

2.4 土壤累積碳排放量

不同人工林類型生長季土壤呼吸排放量差異顯著（見圖4），其中核桃的月平均碳排放量最大，約為 97 g·m-2，顯著高于枇杷 76.93 g·m-2，其次是花椒15.67 g·m-2，說明人工林土壤累積碳排放量具有一定的差異性。根據(jù)白天06:00ü18:00測定平均碳排放量的平均值，求得月累積碳排放量。與06:00ü06:00測定的平均值，求得月累積碳排放量差異較?。≒＞0.05，下同）。18:00ü06:00期間的碳排量要較低，表明白天的碳排放量較高，夜間碳排放量較低。

圖3 土壤呼吸速率與土壤溫度偏離程度Fig.3 Deviation of soil respiration rate and soil temperature in three forests

圖4 3種經(jīng)濟林土壤呼吸速率在不同觀測方式下的碳排放量Fig.4 Carbon emissions of three non-timber forests under conditions of different observation methods

2.5 土壤特性和呼吸速率的相關(guān)關(guān)系

土壤化學(xué)性質(zhì)在不同的人工林類型下會出現(xiàn)差異（見表1），花椒林的土壤TN、TP、AP最大，顯著高于枇杷、核桃2種人工林；而TK值枇杷林最大，是其他人工林的1.8倍，顯著高于其他2種人工林；AN、AK、SOC在3種經(jīng)濟林差異不顯著。

表1 3種經(jīng)濟林土壤化學(xué)特性比較?Table 1 Comparison of soil chemical characteristics in three commercial forests

喀斯特石漠化地區(qū)3種經(jīng)濟林土壤呼吸速率及土壤特性的相關(guān)分析（見表2）表明，土壤EC與土壤φ（water）、TN呈極顯著相關(guān)，與TK呈顯著相關(guān)（P＜0.05, 下同）；土壤TN與TK存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；土壤pH值、TP、AM與其他土壤特性不存在顯著相關(guān)性；AP與AK存在顯著相關(guān)性；AK與SOC存在極顯著相關(guān)性。土壤呼吸速率與土壤TK呈極顯著相關(guān)關(guān)系（P＜0.01，下同），與土壤其他養(yǎng)分含量的相關(guān)性不顯著（P＞0.05, 下同），可見土壤特性中只有TK含量的增加會影響土壤碳排放量的增加，是土壤呼吸空間變異的主要影響因素。

表2 土壤呼吸速率及土壤特征的Pearson相關(guān)關(guān)系?Table 2 Pearson correlation among soil respiration rate and soil physicochemical properties

3 結(jié)論與討論

3.1 土壤呼吸速率與土壤溫度的變化特征

喀斯特地區(qū)3種經(jīng)濟林均表現(xiàn)出單峰型日變化特征，最高值出現(xiàn)在12:00ü21:00之間，最低值出現(xiàn)在03:00ü08:00之間。發(fā)現(xiàn)土壤溫度與土壤呼吸速率之間的變化規(guī)律相一致，與蔣延玲等[19]研究的長白山闊葉紅松林土壤呼吸日動態(tài)表現(xiàn)十分相似，主要由于溫度促進了土壤微生物活動，促進土壤呼吸速率。這一變化規(guī)律與國內(nèi)外相關(guān)土壤呼吸作用的研究結(jié)果近似[20]。指數(shù)方程（Rs=aebTs）可以較好地表現(xiàn)溫度與土壤呼吸速率的相關(guān)性，結(jié)果顯示核桃林地為y=0.112e0.187x（R2=0.89），花椒林地y=0.017e0.168x（R2=0.85），枇杷林地y=0.156e0.147x（R2=0.83）。本文研究發(fā)現(xiàn)喀斯特石漠化地區(qū)，土壤溫度83%～89%能代表土壤呼吸速率變異情況，是影響土壤碳排放時間的主要因素，這與王銘等[21]提出的土壤溫度可以解釋土壤呼吸作用變異53%～82%的信息。但是不是每種植被都會有日動態(tài)變化狀況，例如，Mo 等[22]在冷溫帶落葉闊葉林的研究中發(fā)現(xiàn)在6月末至10月初（樹冠閉合時），由于土壤溫度日變化非常小，土壤呼吸速率幾乎沒有日變化的現(xiàn)象。與其他2種經(jīng)濟林相比較，發(fā)現(xiàn)花椒林地的土壤溫度晝夜變化幅度較大，土壤呼吸速率較低。由于花椒的葉片較小，枯落物覆蓋較少，缺少調(diào)控溫差方面的優(yōu)勢，導(dǎo)致有機質(zhì)的含量較低，造成地表日溫差和季節(jié)溫差加大[23]?？梢姡寥篮粑目臻g差異與不同植物群落的地上生物量有關(guān)。不同的植被類型具有不同的形態(tài)特征、固碳能力以及碳素的分配機制。因此，在喀斯特石漠化地區(qū)，為了增加土壤溫度來促進呼吸響應(yīng)，需對林下凋落物應(yīng)加以長時間保留，避免不必要的人為移除和破壞是非常必要的。

3.2 溫度對土壤呼吸敏感性的影響

土壤呼吸的溫度敏感性Q10能有效地估算生態(tài)系統(tǒng)碳通量，判斷未來氣候變化狀況。文中發(fā)現(xiàn)喀斯特地區(qū)3種經(jīng)濟林Q10值為4.34～6.40，均值為5.38。已有研究發(fā)現(xiàn)陸地生態(tài)系統(tǒng)Q10值為1.3～5.6，一般在高緯度地區(qū)Q10值比較大，在低緯度地區(qū)Q10值比較小，Q10值冬季最大，夏季最小[24]。與之相矛盾的是Chen等[25]分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，Q10值具有明顯的地帶性，北方森林地帶變化范圍為2.3～10.3。Q10值在不同生態(tài)系統(tǒng)中具有相當(dāng)大的變異性[26]。Q10值不僅受到生態(tài)系統(tǒng)類型的影響，還會受到溫度的影響。核桃林地的Q10值達(dá)到6.40是由于核桃的種植年限高達(dá)26～27 a，底物腐殖質(zhì)層較厚。通過活化能理論研究發(fā)現(xiàn)，溫度的變化會促進底物與土壤呼吸酶的反應(yīng)速度，使土壤有機質(zhì)分子量和分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的增加，促使其發(fā)生化反應(yīng)所需的能量也增加，因而其對溫度的敏感性也相應(yīng)地增加[27]。此外，水分、呼吸底物的數(shù)量、酶促反應(yīng)動力等都會對溫度敏感性產(chǎn)生影響。

3.3 不同植被類型對土壤碳排放量的影響

郭紅艷等[28]研究得出碳排放量與石漠化等級有關(guān)，石漠化等級越高，碳排放量越低?；ń痉秴^(qū)屬于中—強度石漠化地區(qū)，土壤的月平均碳排放量達(dá)到63.46 g·m-2，較其他非石漠化地區(qū)相比較低，表明在喀斯特偏堿性環(huán)境下，土壤中Ca2+和Mg2+等營養(yǎng)元素將形成微溶或不溶于水的化合物，影響生物活性和土壤對營養(yǎng)元素的吸收利用狀況[29]。另一方面，本次監(jiān)測時間為冬季，土壤碳排放量低，主要隨著氣候溫度的變化而發(fā)生變化，夏季碳排放量最高，冬季最低[30]。3種經(jīng)濟林中土壤排放量存在著空間異質(zhì)性，其中核桃林的月平均碳排放量最大，顯著高于花椒林、枇杷林（P＜0.05）。在本文中，3種經(jīng)濟林植物群落樣地不相鄰，土壤有機質(zhì)含量、土壤結(jié)構(gòu)和孔隙度變化不同。土壤中的微生物活性及植被根系的生長直接影響土壤呼吸作用。體現(xiàn)在不同的植物群落土壤微氣候存在一定差異[31]。與此同時，不同的植被類型具有不同的形態(tài)特征、固碳能力以及碳素的分配機制，使得其地上生物量有一定的差異性，從而影響土壤的碳排放量[17]。研究發(fā)現(xiàn)白天的碳排放量相對較高，夜間碳排放量相對較低。原因在于，土壤呼吸速率在白天較高可能與光線充足時光合作用強烈有關(guān)。由于白天太陽輻射比較強，加上較強的光合作用使根分泌物快速分解導(dǎo)致較高的CO2產(chǎn)生[32]。本研究沒有把光合與溫度之間關(guān)系進行同步觀測，所以很難區(qū)分他們對土壤呼吸日動態(tài)的作用。這是未來需要加強的一個方向。

3.4 測定時間對土壤呼吸速率的影響

以往對于生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的研究[33-34]多在上午 09:00ü11:00 進行測定，這個時間測定的通量被認(rèn)為可以代表一天的平均值。研究結(jié)果與其不完全符合，發(fā)現(xiàn)核桃林、枇杷林、花椒林實驗樣地在一天中土壤溫度的變化幅度比較?。ㄅc日平均值的偏離＜20%）；土壤呼吸速率的偏離程度變化較大，在-56%～83%之間?；ń妨值卦?9:00、15:00、21:00，核桃林在0:00、11:00，枇杷林地在12:00土壤呼吸速率與日平均值偏離程度較小，認(rèn)為是最佳觀測時間，可以代表一天的平均值。關(guān)嶺—貞豐花江石漠化綜合治理示范區(qū)屬于干熱河谷地帶，該區(qū)域高溫、低濕，有山體遮擋會造成太陽直射攔截，降低土壤溫度，影響測定時間的準(zhǔn)確性[35]。王嘉灰等[36]研究發(fā)現(xiàn)，同一林型、不同林齡或者同一植被類型不同觀測地點的最佳測定時間也不一致。因此，為了得到較小偏差土壤呼吸速率，需要針對不同的觀測樣地，同時確定適宜的觀測時間是很有必要的。

3.5 土壤特性對土壤呼吸速率的影響

土壤養(yǎng)分是果樹所需營養(yǎng)的重要來源[37]。研究發(fā)現(xiàn)土壤TN、TP、AP花椒林最大，顯著高于枇杷、核桃2種人工林。有研究表明，不同植被類型土壤特性存在差異，且天然植被類型土壤養(yǎng)分含量明顯高于人工植被[38]。自然條件下，土壤K素基本是由母質(zhì)風(fēng)化而來，土壤的風(fēng)化程度直接影響著土壤鉀素的含量[2]，土壤呼吸速率與土壤全鉀呈極顯著相關(guān)關(guān)系，說明在中強度喀斯特石漠化地區(qū)，土壤全鉀是引起土壤碳排放空間變異的主要因素。土壤含水量與土壤呼吸速率不存在相關(guān)性，是由于干熱河谷地區(qū)蒸散量較大，地下二元水文系統(tǒng)排水性能好，土壤持水能力低，降低了土壤含水量對土壤呼吸的貢獻(xiàn)率。這一結(jié)果與以往研究相一致[39]。一般情況下，隨著土壤有機碳含量增加，土壤中的營養(yǎng)元素N、P及一些微量元素隨之增加，SOC可以通過影響植被營養(yǎng)元素吸收，促進土壤碳排放。與本研究結(jié)果相反，發(fā)現(xiàn)土壤SOC與土壤呼吸速率及N、P等元素之間沒有相關(guān)性，與Maestre等[40]的研究結(jié)論相似。質(zhì)地優(yōu)良的土壤，土層中黏土和粉砂質(zhì)土比重大，土壤持水能力強，土壤有機質(zhì)含量及分解速率大，因而具有較高的呼吸速率[41]?？λ固厥貐^(qū)土壤較貧瘠，持水能力弱，有機質(zhì)含量及分解速度較慢，不能很好地促進土壤呼吸。喀斯特生態(tài)工程環(huán)境下的植被恢復(fù)中，3種經(jīng)濟林的有效養(yǎng)分的變化程度高于全量養(yǎng)分，特別是土壤AP和AK，由于枯落物歸還土壤，土壤中的SOC增加，降低土壤鹽分，使得土壤性質(zhì)得到改善，與AP和AK呈極顯著的相關(guān)性。這說明土壤有效態(tài)養(yǎng)分較全量養(yǎng)分對植被群落的變化響應(yīng)更為靈敏，這與前人研究結(jié)果一致[42]。