摘 要:【目的】土壤氮素的可用性是影響土壤異養(yǎng)呼吸的重要因素之一,研究氮添加條件下土壤異養(yǎng)呼吸的變化,對(duì)評(píng)估未來(lái)全球氮沉降增加背景下土壤碳庫(kù)動(dòng)態(tài)具有重要意義?!痉椒ā吭谫F州國(guó)有扎佐林場(chǎng)六屯林區(qū)15年生柳杉人工林內(nèi)設(shè)置4個(gè)氮添加處理:對(duì)照CK(0 g·m-2·a-1),低氮LN(15 g·m-2·a-1),中氮MN(30 g·m-2·a-1)和高氮HN(60 g·m-2·a-1),每一處理又設(shè)置保持自然狀態(tài)、去除凋落物、去除凋落物和根系處理3種處理,于2021年9月—2022年8月利用Li-8100土壤呼吸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定土壤呼吸速率,分析不同氮添加下礦質(zhì)土壤呼吸及凋落物貢獻(xiàn)率的差異。【結(jié)果】氮添加對(duì)礦質(zhì)土壤呼吸影響顯著,其中LN顯著促進(jìn)礦質(zhì)土壤呼吸,而隨氮濃度增加促進(jìn)作用降低,HN略微抑制礦質(zhì)土壤呼吸;氮添加對(duì)凋落物呼吸速率促進(jìn)作用顯著,凋落物呼吸對(duì)異養(yǎng)呼吸的貢獻(xiàn)率為15.83%~27.54%。礦質(zhì)土壤呼吸和凋落物呼吸月均最大值大多出現(xiàn)在夏季,最小值均出現(xiàn)在冬季。礦質(zhì)土壤呼吸與5 cm深處土壤溫度呈顯著指數(shù)相關(guān)(P<0.001),與土壤濕度呈顯著負(fù)線(xiàn)性相關(guān)(P<0.001),氮添加降低了土壤溫度敏感性;以土壤溫度和濕度構(gòu)建的雙變量回歸模型擬合效果均好于單因子模型,土壤溫濕度共同解釋了礦質(zhì)土壤呼吸變化的59.0%~81.3%。【結(jié)論】土壤異養(yǎng)呼吸及其組分具有明顯的季節(jié)性變化,氮添加顯著促進(jìn)了凋落物呼吸作用,對(duì)礦質(zhì)土壤呼吸也有顯著影響。
關(guān)鍵詞:氮添加;土壤異養(yǎng)呼吸;凋落物呼吸;Q10;柳杉人工林
中圖分類(lèi)號(hào):S714.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1673-923X(2025)02-0194-08
基金項(xiàng)目:貴州省省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目資助(黔科合基礎(chǔ)〔2020〕1Y071);貴州省林業(yè)科研項(xiàng)目(黔林科合J字〔2022〕15號(hào))。
Effects of nitrogen addition on soil heterotrophic respiratory components in Cryptomeria japonica var. sinensis forest
ZHU Tao1, WANG Dongfang1, CHEN Guangping2, JIANG Xiaohan1, HUANG Chengling1,3, XIA Guowei1,3
(1. College of Eco-Environmental Engineering, Guizhou Minzu University, Guiyang 550025, Guizhou, China; 2. State-Owned Longli Forestry Farm of Guizhou Province, Longli 552100, Guizhou, China; 3. The Karst Environmental Geological Hazard Prevention of Key Laboratory of State Ethnic Affairs Commission, Guizhou Minzu University, Guiyang 550025, Guizhou, China)
Abstract:【Objective】The availability of soil nitrogen is one of the important factors affecting soil heterotrophic respiration. Studying the changes of soil heterotrophic respiration under nitrogen addition conditions is of great significance for evaluating the dynamics of soil carbon pool under the background of increasing global nitrogen deposition in the future.【Method】Four nitrogen addition treatments were established in 15-year-old Cryptomeria japonica var. sinensis plantation in Liutun forest area of Zhazuo forest farm in Guizhou Province: the CK group (0 g·m-2·a-1), the LN group (15 g·m-2·a-1), the MN group (30 g·m-2·a-1) and the HN group (60 g·m-2·a-1). Each treatment was complemented with three treatments: maintaining natural state, removing litter, removing litter and root. The soil respiration rate was measured by Li-8100 soil respiration automatic measurement system from September 2021 to August 2022. The differences of mineral soil respiration and litter contribution rate under different nitrogen additions were analyzed.【Result】Nitrogen addition significantly affects mineral soil respiration, where the LN treatment significantly promotes mineral soil respiration while the promotional effect decreases with the increase of nitrogen concentration, and the HN treatment slightly inhibits mineral soil respiration. Nitrogen addition significantly promotes the litter respiration rate, with the contribution rate of litter respiration to heterotrophic respiration being between 15.83% and 27.54%. The monthly average maximum values for both mineral soil respiration and litter respiration mostly occur in summer, while the minimum values occur in winter. Mineral soil respiration exhibits a significant exponential correlation with 5 cm soil temperature (P<0.001) and a significant negative linear correlation with 5 cm soil moisture (P<0.001), nitrogen addition reduced soil temperature sensitivity. The bivariate regression model constructed with soil temperature and moisture has a better fit than the single-factor model. Soil temperature and moisture together explained 59.0% to 81.3% of the variation in mineral soil respiration.【Conclusion】Soil heterotrophic respiration and its components exhibit distinct seasonal variations. Nitrogen addition significantly promotes the respiration of litter, and it also has a significant impact on mineral soil respiration.
Keywords: nitrogen addition; soil heterotrophic respiration; litter respiration; Q10; Cryptomeria japonica var. sinensis plantation
森林土壤呼吸在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡中具有重要作用,植物根系和微生物分解底物的呼吸作用是森林土壤碳庫(kù)向大氣輸入CO2的主要途徑,所釋放的CO2量被認(rèn)為是全球碳循環(huán)的主要通量之一[1]。近年來(lái),人類(lèi)活動(dòng)加劇氮化合物在大氣中積累[2-3],并通過(guò)干濕沉降的方式輸入陸地生態(tài)系統(tǒng),對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)產(chǎn)生了不確定的影響。因此,陸地生態(tài)系統(tǒng)碳貯存對(duì)氮沉降的響應(yīng)及反饋?zhàn)饔萌找娉蔀樯鷳B(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)[4-5]。研究表明,土壤異養(yǎng)呼吸大于植物根系的自養(yǎng)呼吸作用[6]。研究氮添加下土壤異養(yǎng)呼吸組分的變化,有助于準(zhǔn)確理解區(qū)域氮沉降對(duì)碳貯存及碳循環(huán)的影響。
土壤異養(yǎng)呼吸對(duì)氮添加的響應(yīng)過(guò)程十分復(fù)雜,土壤氮含量變化對(duì)植物根系生長(zhǎng)及分泌、凋落物數(shù)量和質(zhì)量及分解速率、土壤微生物活性及其生物量等產(chǎn)生影響[7]。氮添加對(duì)土壤異養(yǎng)呼吸影響的研究結(jié)果不一,由于促進(jìn)的正向影響和抑制的負(fù)向影響大小不一致,因而表現(xiàn)出不同的結(jié)果[8]。異養(yǎng)呼吸一般分為凋落物呼吸、礦質(zhì)土壤(無(wú)根土壤)呼吸和根際微生物呼吸,而野外根際微生物呼吸很小且難以精準(zhǔn)區(qū)分,可忽略不計(jì)[9]。凋落物呼吸的變化可以解釋氮添加對(duì)微生物分解速率的影響[10]。較自養(yǎng)呼吸而言,異養(yǎng)呼吸的碳源在土壤碳庫(kù)中儲(chǔ)存時(shí)間更長(zhǎng),甚至達(dá)到上千年之久[11]。因此,研究氮添加下礦質(zhì)土壤呼吸及凋落物呼吸的變化,有助于深入了解全球氮沉降加劇的背景下森林碳庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化。
柳杉Cryptomeria japonica var. sinensis是我國(guó)主要用材樹(shù)種之一,種植面積較廣,主要集中在長(zhǎng)江以南區(qū)域,具有生長(zhǎng)快、壽命長(zhǎng)、木材松軟等特點(diǎn)[12]。在貴州省,柳杉作為優(yōu)良針葉速生用材樹(shù)種而被推廣,主要應(yīng)用于退耕還林和天然林保護(hù)等工程[13]。本研究以黔中地區(qū)柳杉人工林為對(duì)象,通過(guò)研究不同氮添加條件下礦質(zhì)土壤呼吸和凋落物呼吸的變化規(guī)律,揭示模擬氮沉降條件下柳杉人工林土壤異養(yǎng)呼吸組分的貢獻(xiàn)及土壤碳釋放的主要來(lái)源,為該區(qū)域森林的土壤碳循環(huán)研究和經(jīng)營(yíng)管理提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究地概況
研究地位于貴州省國(guó)有扎佐林場(chǎng)六屯分場(chǎng),地處貴州省修文縣六屯鎮(zhèn)(106°80′~106°81′E,26°95′~26°96′N(xiāo)),海拔1 000~1 500 m,氣候溫和,屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候。年降水量約1 200 mm,主要集中在5—9月,全年日照時(shí)數(shù)1 334 h,無(wú)霜期約280 d。年均氣溫13 ℃,最高氣溫集中在7月,可達(dá)32 ℃,最低氣溫集中在1月,低至-3 ℃。試驗(yàn)地于2011年進(jìn)行第一次林下?lián)嵊?,植被?lèi)型較為單一,主要灌木為火棘Pyracantha fortuneana,主要草本植物為清風(fēng)藤Sabia japonica、竹葉草Oplismenus compositus和蕨類(lèi)。
1.2 樣地設(shè)置
2020年8月,在貴州省國(guó)有扎佐林場(chǎng)六屯分場(chǎng)選擇具有代表性的15年生柳杉人工林,設(shè)立3塊20 m×20 m的固定樣地,每樣地間隔5 m以上。每樣地設(shè)置4條樣帶,每條樣帶設(shè)置3個(gè)獨(dú)立樣方,為區(qū)分土壤組分呼吸,對(duì)3個(gè)樣方分別進(jìn)行保持自然狀態(tài)、去除凋落物、去除凋落物和根系處理。去除凋落物即清除樣方及土壤呼吸環(huán)內(nèi)表層凋落物,并在測(cè)定前清除新鮮凋落物;去除凋落物及根系即清除樣方及土壤呼吸環(huán)內(nèi)表層凋落物,采用壕溝法切除樣方內(nèi)根系,溝內(nèi)插入PVC隔板后將土樣回填至平整,以阻止植物根系侵入,并在測(cè)量前清除新鮮凋落物。每個(gè)樣方插入1個(gè)PVC土壤呼吸環(huán),使其裸露地面2~5 cm,測(cè)量期間保持不動(dòng),土壤呼吸測(cè)定時(shí),提前1天清除土壤呼吸環(huán)內(nèi)的植物。
貴州干濕氮沉降總和低于15 g·m-2·a-1[14-15],將每一樣地按照樣帶設(shè)置4個(gè)氮添加處理:對(duì)照CK(0 g·m-2·a-1),低氮LN(15 g·m-2·a-1),中氮MN(30 g·m-2·a-1)和高氮HN(60 g·m-2·a-1)。大氣氮沉降對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響緩慢而持續(xù),因此選擇每季度末施氮一次,將尿素溶于水中,均勻噴灑在樣帶內(nèi),對(duì)照樣帶噴灑相同體積的水,防止處理過(guò)程中水添加對(duì)試驗(yàn)造成的影響。樣地布置見(jiàn)圖1。
1.3 土壤呼吸速率的測(cè)定
于2021年9月—2022年8月利用Li-8100土壤呼吸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行野外測(cè)定,每月選取晴天或多云天氣測(cè)定1~2次,測(cè)定時(shí)間為9:00—15:00,每個(gè)樣方重復(fù)測(cè)量3次,取平均值為當(dāng)月的月均值。同時(shí),使用Li-8100配備的土壤溫濕度探針,測(cè)定5 cm處土壤的溫濕度。
1.4 數(shù)據(jù)分析
采用雙因素方差分析比較氮添加、月份變化及二者交互作用對(duì)柳杉人工林土壤異養(yǎng)呼吸組分和土壤溫濕度的影響,若存在顯著差異,使用LSD法比較不同處理間的差異。以上統(tǒng)計(jì)分析均使用SPSS 22.0完成,利用Origin 2018進(jìn)行繪圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同氮添加處理下土壤溫濕度月動(dòng)態(tài)變化
雙因素方差分析結(jié)果(表1)表明,氮添加對(duì)5 cm深處土壤溫濕度無(wú)顯著影響,而月份有顯著影響。不同氮添加處理下,柳杉人工林5 cm深處土壤溫濕度有明顯的季節(jié)變化特征,溫度最大值出現(xiàn)在7月,最小值出現(xiàn)在1月(圖2);土壤濕度的變化與土壤溫度大致相反,最大值出現(xiàn)在1月,最小值出現(xiàn)在7月(圖3)。
2.2 不同氮添加處理下異養(yǎng)呼吸組分月變化及其對(duì)異養(yǎng)呼吸的貢獻(xiàn)率
雙因素方差分析結(jié)果(表1)表明,氮添加、月份變化及二者的交互作用對(duì)礦質(zhì)土壤呼吸速率影響顯著。由圖4可知,不同氮添加處理下礦質(zhì)土壤呼吸速率有明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化,與5 cm深處土壤溫度的變化基本一致,最大值出現(xiàn)在7—8月份,最小值出現(xiàn)在2月;CK、LN、MN和HN處理下礦質(zhì)土壤呼吸速率變化范圍分別為 0.12~2.10、0.20~2.87、0.10~2.04和0.25~2.19 μmol·m-2·s-1,全年均值分別為1.01、1.39、1.05和1.00 μmol·m-2·s-1,LN、MN較CK提高了37.6%和4.0%,而HN較CK減少了1.0%。CK、LN、MN和HN處理下礦質(zhì)土壤呼吸對(duì)異養(yǎng)呼吸的貢獻(xiàn)率為84.27%、78.53%、77.21%和72.46%(表2)。
雙因素方差分析結(jié)果(表1)表明,氮添加和月份變化對(duì)凋落物呼吸速率影響顯著。由圖5可知,不同氮添加處理下凋落物呼吸速率有明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài),MN處理下的最大值和最小值分別出現(xiàn)在9月和2月,其他處理下的最大值和最小值分別出現(xiàn)在6月和12月;CK、LN、MN和HN處理下凋落物呼吸速率變化范圍分別為0.01~0.45、0.09~0.92、0.03~0.75和0.05~0.96 μmol·m-2·s-1,全年均值分別為0.19、0.38、0.31、0.38 μmol·m-2·s-1,LN、MN、HN較CK提高了100%、63.2%和100%。CK、LN、MN和HN處理下凋落物呼吸對(duì)異養(yǎng)呼吸的貢獻(xiàn)率分別為15.83%、21.47%、22.79%和27.54%(表2)。
2.3 不同氮添加處理下礦質(zhì)土壤呼吸速率與溫濕度的關(guān)系
由表3可知,不同氮添加處理下柳杉人工林礦質(zhì)土壤呼吸與5 cm深處土壤溫度呈極顯著指數(shù)相關(guān)(P<0.001),土壤溫度分別解釋了CK、LN、MN和HN處理的81.1%、67.1%、54.1%和58.0%。與CK相比,氮添加降低了模型決定系數(shù)R2。CK、LN、MN和HN處理下的Q10分別2.51、2.27、1.95和1.90,表明氮添加降低了礦質(zhì)土壤呼吸的溫度敏感性。
礦質(zhì)土壤呼吸與5 cm深處土壤濕度呈極顯著的負(fù)線(xiàn)性關(guān)系(P<0.001),土壤濕度解釋了不同氮添加處理下礦質(zhì)土壤呼吸變異的17.9%~23.8%(表4)。礦質(zhì)土壤呼吸與5 cm深處土壤溫濕度的雙變量指數(shù)模型(表5)表明,5 cm深處土壤溫度和濕度共同解釋了礦質(zhì)土壤呼吸變化的59.0%~81.3%,在一定程度上提高了預(yù)測(cè)土壤呼吸的準(zhǔn)確性,也表明了土壤呼吸受土壤溫濕度的協(xié)同作用。
3 討 論
3.1 土壤異養(yǎng)呼吸及其組分對(duì)氮添加的響應(yīng)
土壤異養(yǎng)呼吸是土壤微生物通過(guò)酶的作用降解有機(jī)質(zhì),釋放CO2、H2O和能量的過(guò)程,主要包括礦質(zhì)土壤呼吸和凋落物呼吸,受生物因素(植被類(lèi)型、微生物群落等)和非生物因素(土壤溫濕度、pH值等)的綜合調(diào)控。
本研究中,與CK相比,LN顯著促進(jìn)了礦質(zhì)土壤呼吸,MN也促進(jìn)礦質(zhì)土壤呼吸,但未達(dá)到顯著水平,HN對(duì)礦質(zhì)土壤呼吸有輕微的抑制作用。礦質(zhì)土壤呼吸主要來(lái)自微生物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的分解,與土壤微生物數(shù)量及有機(jī)質(zhì)的可用性有關(guān)。研究表明,高氮濃度抑制土壤微生物生長(zhǎng),而中、低氮濃度對(duì)土壤微生物的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用[16]。由于土壤微生物數(shù)量主要與土壤pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等有關(guān),高氮可能會(huì)通過(guò)降低土壤pH值抑制土壤微生物的數(shù)量。陳晶[17]研究發(fā)現(xiàn),與對(duì)照相比,中、高氮處理顯著促進(jìn)了華北落葉松Larix principisrupprechtii林礦質(zhì)土壤呼吸,低氮也提高了礦質(zhì)土壤呼吸,但未達(dá)到顯著水平;王萌萌[18]研究發(fā)現(xiàn),在杉木Cunninghamia lanceolata林相同深度的土壤層中,低氮顯著促進(jìn)礦質(zhì)土壤呼吸,而高氮對(duì)其無(wú)顯著影響;也有研究發(fā)現(xiàn),不同濃度氮添加均抑制異養(yǎng)呼吸作用[19],可能與氮添加時(shí)長(zhǎng)有關(guān)。氮添加對(duì)礦質(zhì)土壤呼吸的影響存在飽和點(diǎn),在未達(dá)到“氮飽和”時(shí),氮添加會(huì)促進(jìn)礦質(zhì)土壤呼吸,隨氮添加濃度的提高及時(shí)間的增長(zhǎng),氮添加抑制礦質(zhì)土壤呼吸[20]。隨土壤氮富集,氮限制作用緩解,微生物分解有機(jī)質(zhì)速率減緩,甚至產(chǎn)生抑制作用[21]。因此,不同氮添加下礦質(zhì)土壤呼吸差異顯著,是由不同氮添加量對(duì)微生物的影響差異所致。
凋落物呼吸是異養(yǎng)呼吸的重要組成,不同氮添加處理下,凋落物分解速率可以解釋微生物對(duì)氮添加的響應(yīng)[22]。凋落物一方面被分解產(chǎn)生CO2,直接影響土壤呼吸,另一方面阻隔氮進(jìn)入土壤,其厚度、密度可能改變環(huán)境因子(如土壤溫濕度),從而間接影響土壤呼吸[23]。本研究中,氮添加顯著促進(jìn)了凋落物呼吸作用,LN、MN和HN處理下凋落物呼吸對(duì)異養(yǎng)呼吸的貢獻(xiàn)率分別為21.47%、22.79%和27.54%,均高于CK,表明氮添加促進(jìn)土壤微生物分解作用,與白英辰等[24]的研究結(jié)果相似??赡苁堑砑釉黾恿说蚵湮锏臄?shù)量和質(zhì)量,為微生物呼吸作用提供了更多底物,微生物活性顯著增強(qiáng)[12]。劉尚華等[25]研究得出了相似的結(jié)果,凋落物為微生物提供食物來(lái)源,蓄積量越多,微生物量也越多,微生物呼吸速率越高。凋落物分解主要受分解者、凋落物和環(huán)境因子的共同影響,在未達(dá)到“氮飽和”時(shí),氮添加通過(guò)促進(jìn)凋落物量增加微生物量,從而提高了凋落物呼吸作用;外加氮超過(guò)“氮飽和”后,對(duì)分解者產(chǎn)生負(fù)面影響,進(jìn)而抑制凋落物呼吸[26]。
3.2 土壤溫濕度與礦質(zhì)土壤呼吸的關(guān)系
土壤溫濕度是影響土壤呼吸的主要環(huán)境因子[27-28],主要通過(guò)調(diào)節(jié)微生物代謝活動(dòng)、根系生長(zhǎng)和凋落物分解速率來(lái)影響土壤呼吸。本研究中,不同氮添加處理下礦質(zhì)土壤呼吸與5 cm深處土壤溫度呈顯著的指數(shù)關(guān)系(P<0.001),5 cm深處土壤溫度解釋了不同氮添加處理下礦質(zhì)土壤呼吸的54.1%~81.1%。礦質(zhì)土壤呼吸季節(jié)變化與土壤溫度的變化趨勢(shì)相一致,與雷蕾等[29]的研究結(jié)果一致。Q10反映了土壤呼吸速率對(duì)溫度的敏感性,本研究中,礦質(zhì)土壤呼吸Q10隨氮添加濃度的升高逐漸降低,除CK外,均低于全球森林Q10中間值(2.4)[30],可能是氮添加后形成難以利用的有機(jī)質(zhì),使得呼吸底物的可利用性降低,進(jìn)而導(dǎo)致土壤呼吸的溫度敏感性下降。也有研究發(fā)現(xiàn),氮添加會(huì)增加溫度敏感性[24],可能是試驗(yàn)地氣候以及森林自身特性不同造成的。
本研究中,不同氮添加處理下礦質(zhì)土壤呼吸與5 cm深處土壤濕度呈顯著的負(fù)線(xiàn)性關(guān)系(P<0.001),土壤濕度解釋了不同氮添加處理下礦質(zhì)土壤呼吸的17.9%~23.8%,表明土壤濕度對(duì)土壤呼吸的影響要小于土壤溫度。鄭永等[31]研究發(fā)現(xiàn),在米櫧Castanopsis carlesii次生林中植物生長(zhǎng)初期微生物對(duì)水分的需求高于溫度,使土壤濕度與礦質(zhì)土壤呼吸的相關(guān)性更強(qiáng)。也有研究表明,土壤含水率對(duì)土壤呼吸的影響存在閾值,土壤含水率增加不超過(guò)閾值時(shí)促進(jìn)土壤呼吸速率,土壤水分增加超過(guò)閾值后會(huì)抑制土壤呼吸[32]。本研究中,土壤濕度顯著抑制了礦質(zhì)土壤呼吸,可能是樣地土壤濕度較大,已超過(guò)土壤濕度閾值。多元指數(shù)模型較單因子模型對(duì)土壤呼吸的解釋度更高,達(dá)到59.0%~81.3%,表明礦質(zhì)土壤呼吸受土壤溫濕度協(xié)同作用的影響。
4 結(jié) 論
1)土壤異養(yǎng)呼吸及其組分具有明顯的季節(jié)性變化,不同氮添加處理下土壤異養(yǎng)呼吸速率均值為1.20~1.77 μmol·m-2·s-1,礦質(zhì)土壤呼吸速率的貢獻(xiàn)率為72.46%~84.27%,凋落物呼吸速率的貢獻(xiàn)率為15.83%~27.54%。
2)氮添加顯著促進(jìn)凋落物呼吸速率,氮添加對(duì)礦質(zhì)土壤呼吸亦有顯著影響,LN處理顯著促進(jìn)礦質(zhì)土壤呼吸,隨施氮濃度提高,促進(jìn)作用降低甚至抑制礦質(zhì)土壤呼吸。
3)氮添加降低了礦質(zhì)土壤呼吸的溫度敏感性;礦質(zhì)土壤呼吸與5 cm土壤溫度呈顯著指數(shù)相關(guān)(P<0.001),與5 cm土壤濕度呈顯著負(fù)線(xiàn)性相關(guān)(P<0.001);以土壤溫度和濕度構(gòu)建的雙變量回歸模型擬合效果均好于單因子模型,解釋了礦質(zhì)土壤呼吸變化的59.0%~81.3%。
參考文獻(xiàn):
[1] 王澤西,陳倩妹,黃尤優(yōu),等.川西亞高山森林土壤呼吸和微生物生物量碳氮對(duì)施氮的響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2019,39(19): 7197-7207. WANG Z X, CHEN Q M, HUANG Y Y, et al. Response of soil respiration and microbial biomass carbon and nitrogen to nitrogen application in subalpine forests of western Sichuan[J]. Acta Ecologica Sinica,2019,39(19):7197-7207.
[2] PENG Y, CHEN G T, LI S, et al. Nitrogen additions reduce rhizospheric and heterotrophic respiration in a subtropical evergreen broad-leaved forest[J]. Plant and Soil,2018,431(1-2):449-463.
[3] GAO Q, EDITH B, WANG J S, et al. Effects of litter manipulation on soil respiration under short-term nitrogen addition in a subtropical evergreen forest[J]. Forest Ecology and Management, 2018,429:77-83.
[4] ZHONG Y Q W, YAN W M, SHANGGUAN Z P. The effects of nitrogen enrichment on soil CO2 fluxes depending on temperature and soil properties[J]. Global Ecology and Biogeography, 2016(4):475-488.
[5] BOWDEN R, DAVIDSOM E, SAVAGE K, et al. Chronic nitrogen additions reduce total soil respiration and microbial respiration in temperate forest soils at the Harvard forest[J]. Forest Ecology and Management,2004,196(1):43-56.
[6] 孫忠林,華明陽(yáng),馮穎,等.坡向?qū)﹂L(zhǎng)白山區(qū)蒙古櫟林土壤根際呼吸與異養(yǎng)呼吸的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志,2022,41(12):2317-2324. SUN Z L, HUA M Y, FENG Y, et al. Effects of slope aspect on soil rhizosphere respiration and heterotrophic respiration in Mongolian oak forest in Changbai mountains[J]. Chinese Journal of Ecology,2022,41(12):2317-2324.
[7] 王會(huì)來(lái),劉娟,姜培坤,等.森林土壤呼吸對(duì)人為干擾因素的響應(yīng)[J].自然資源學(xué)報(bào),2017,32(7):1240-1255. WANG H L, LIU J, JIANG P K, et al. Responses of forest soil respiration to human disturbance[J]. Journal of Natural Resources,2017,32(7):1240-1255.
[8] ZHOU L Y, ZHOU X H, ZHANG B C, et al. Different responses of soil respiration and its components to nitrogen addition among biomes: a meta-analysis[J]. Global Change Biology,2014,20(7):2332-2343.
[9] 張彥軍,郭勝利.環(huán)境因子對(duì)土壤微生物呼吸及其溫度敏感性變化特征的影響[J].環(huán)境科學(xué),2019,40(3):1446-1456. ZHANG Y J, GUO S L. Effect of environmental factors on variation characteristics of soil microbial respiration and its temperature sensitivity[J]. Environmental Science,2019,40(3):1446-1456.
[10] 李炎真,謝堯,張晶玲,等.氮添加及林下植被去除對(duì)沙地樟子松人工林土壤呼吸組分的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志,2019,38(10): 2997-3006. LI Y Z, XIE Y, ZHANG J L, et al. Effects of nitrogen addition and understory removal on soil respiratory components in a sandy Pinus sylvestris var. mongolica plantation[J]. Chinese Journal of Ecology,2019,38(10):2997-3006.
[11] 龐蕊,劉敏,李美玲,等.土壤碳排放組分區(qū)分的研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志,2017,36(8):2327-2335. PANG R, LIU M, LI M L, et al. Advances in research on the separation of soil carbon emissions[J]. Chinese Journal of Ecology, 2017,36(8):2327-2335.
[12] 高利祥.柳杉木材干燥工藝及其對(duì)物理性能的影響[D].北京:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院,2014. GAO L X. Drying and its influence to physical properties of Cryptomeria fortunei lumber[D]. Beijing:Chinese Academy of Forestry Sciences,2014.
[13] 李繼祥.貴州綏陽(yáng)柳杉速豐林的造林效果[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009,37(7):136-140. LI J X. Preliminary report on afforestation effect of fastgrowing Cryptomeria in Suiyang County, Guizhou[J]. Guizhou Agricultural Sciences,2009,37(7):136-140.
[14] LIU X J, ZHANG Y, HAN W X, et al. Enhanced nitrogen deposition over China[J]. Nature,2013,494:459-462.
[15] 鄭丹楠,王雪松,謝紹東,等. 2010年中國(guó)大氣氮沉降特征分析[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2014,34(5):1089-1097. ZHENG D N, WANG X S, XIE S D, et al. Simulation of atmospheric nitrogen deposition in China in 2010[J]. China Environmental Science,2014,34(5):1089-1097.
[16] 王志勇.模擬氮沉降對(duì)亞熱帶人工林土壤微生物的影響[D].長(zhǎng)沙:中南林業(yè)科技大學(xué),2012. WANG Z Y. The impact of simulated nitrogen deposition on soil microbia in sub-tropical plantation[D]. Hunan: Central South University of Forestry Technology,2012.
[17] 陳晶.模擬氮硫沉降對(duì)太岳山華北落葉松林土壤呼吸的短期影響[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2016. CHEN J. Short-term effects of simulated NS deposition on soil respiration in Larix principis-rupprechtii plantation in Taiyue[D]. Beijing:Beijing Forestry University,2016.
[18] 王萌萌.氮磷添加對(duì)亞熱帶森林土壤有機(jī)碳分解和速效養(yǎng)分的影響[D].合肥:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),2022. WANG M M. Influence of nitrogen and phosphorus addition on soil organic carbon decomposition and available nutrients in subtropical forests[D]. Hefei: Anhui Agricultural University, 2022.
[19] 楊璐,汪金松,趙博,等.長(zhǎng)期施氮對(duì)暖溫帶油松林土壤呼吸及其組分的影響[J].林業(yè)科學(xué),2021,57(1):1-11. YANG L, WANG J S, ZHAO B, et al. Effects of long-term nitrogen application on soil respiration and its components in warmtemperate forest of Pinus tabulaeformis[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2021,57(1):1-11.
[20] 梁陽(yáng)森,王克勤,宋婭麗,等.模擬氮沉降對(duì)滇中云南松林濕干季土壤特性和土壤呼吸的影響[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2023,41(2):193-202. LIANG Y S, WANG K Q, SONG Y L, et al. Effects of changes in soil-based properties on soil respiration in Pinus yunnanensis in central Yunnan under nitrogen deposition[J]. Journal of Sichuan Agricultural University,2023,41(2):193-202.
[21] 高士杰,王春梅,王鵬,等.多形態(tài)多水平氮添加對(duì)溫帶森林土壤根系呼吸和微生物呼吸的影響[J].環(huán)境化學(xué),2020,39(6): 1568-1577. GAO S J, WANG C M, WANG P, et al. Effects of multi-form and multi-level nitrogen addition on root respiration and microbial respiration in temperate forest soil[J]. Environmental Chemistry, 2020,39(6):1568-1577.
[22] 王玄,熊鑫,張慧玲,等.模擬酸雨對(duì)南亞熱帶森林凋落物分解和土壤呼吸的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2021,30(9): 1805-1813. WANG X, XIONG X, ZHANG H L, et al. Effects of simulated acid rain on litter decomposition and soil respiration in a low subtropical forest[J]. Ecology and Environmental Sciences,2021,30(9): 1805-1813.
[23] 陳毅,閆文德,鄭威,等.模擬氮沉降凋落物管理對(duì)樟樹(shù)人工林土壤呼吸的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2018,38(21):7830-7839. CHEN Y, YAN W D, ZHENG W, et al. Effects of litter on soil respiration under simulated nitrogen deposition in a Cinnamomum camphora forest[J]. Acta Ecologica Sinica,2018,38(21):7830-7839.
[24] 白英辰,陳晶,康峰峰,等.模擬氮沉降下不同凋落物處理對(duì)太岳山華北落葉松林土壤呼吸的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2017,37(4):92-99. BAI Y C, CHEN J, KANG F F, et al. Effect of different litter treatment under simulated nitrogen deposition on soil respiration in Larix principis-rupprechtii Mayr. plantation in the Taiyue mountain, China[J]. Journal of Central South University of Forestry Technology,2017,37(4):92-99.
[25] 劉尚華,呂世海,馮朝陽(yáng),等.京西百花山區(qū)六種植物群落凋落物及土壤呼吸特性研究[J].中國(guó)草地學(xué)報(bào),2008,30(1): 78-86. LIU S H, LYU S H, FENG C Y, et al. Study on soil and litter respiration characteristics of six communities in Baihua mountainous area in west Beijing[J]. Chinese Journal of Grassland,2008,30(1):78-86.
[26] 郭亮,王慶貴,邢亞娟.森林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫(kù)對(duì)氮沉降的響應(yīng)研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2016,32(32):81-87. GUO L, WANG Q G, XING Y J. Response of forest ecosystem soil carbon pool to nitrogen deposition: a review[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin,2016,32(32):81-87.
[27] WANG J, WANG G X, FU Y, et al. Short-term effects of nitrogen deposition on soil respiration components in two alpine coniferous forests, southeastern Tibetan plateau[J]. Journal of Forestry Research,2019,30(3):1029-1041.
[28] GAO X L, ZHAO N, LU Y H, et al. Effects of supplementary irrigation on soil respiration of millet farmland in a semi-arid region in China[J]. Atmosphere,2022,13(10):1584.
[29] 雷蕾,肖文發(fā),曾立雄,等.馬尾松林土壤呼吸組分對(duì)不同營(yíng)林措施的響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(17):5360-5370. LEI L, XIAO W F, ZENG L X, et al. Responses of soil respiration and its components to forest management in Pinus massoniana stands[J]. Acta Ecologica Sinica,2016,36(17):5360-5370.
[30] RAICH J W, SCHLESINGER W H. The global carbon dioxide flux in soil respiration and its relationship to vegetation and climate[J]. Tellus B,1992,44(2):81-99.
[31] 鄭永,劉小飛,鄭蔚,等.應(yīng)用高頻觀測(cè)探討不同森林經(jīng)營(yíng)方式下礦質(zhì)土壤呼吸的晝夜動(dòng)態(tài)特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(1): 93-101. ZHENG Y, LIU X F, ZHENG W, et al. High-frequency analysis of the diel patterns of mineral soil respiration under different forest management[J]. Acta Ecologica Sinica,2017,37(1):93-101.
[32] REYNOLDS L L, JOHNSON B R, MEISTER L P, et al. Soil respiration response to climate change in Pacific northwest prairies is mediated by a regional Mediterranean climate gradient[J]. Global Change Biology,2014,21(1):487-500.
[本文編校:吳 彬]