北亚热带地带性森林土壤温室气体通量对土地利用方式改变和降水减少的响应

Abstract

弄清土地利用和降水变化对林地土壤主要温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放通量变化的影响,是准确评估森林土壤温室气体排放能力的重要基础。该研究以常绿落叶阔叶混交林原始林、桦木(Betula luminifera)次生林和马尾松(Pinus massoniana)人工林为对象,采用静态箱-气相色谱法研究了3种土地利用方式(常绿落叶阔叶混交林原始林、桦木次生林和马尾松人工林)和降水减少处理状况下森林土壤CO_2、CH_4和N_2O通量排放特征,并探讨了其环境驱动机制。研究结果表明:原始林土壤CH_4吸收通量显著高于次生林和人工林,次生林CH_4吸收通量显著高于人工林土壤。人工林土壤CO_2排放通量显著高于原始林和次生林土壤。次生林土壤N_2O排放通量高于原始林和人工林,但三者间差异不显著。降水减半显著抑制了3种不同土地利用方式下林地土壤CH_4吸收通量;降水减半处理对原始林和次生林土壤CO_2排放通量均具有显著的促进作用,而对人工林土壤CO_2排放通量具有显著的抑制作用;降水减半处理促进了原始林和人工林林地土壤N_2O排放而抑制了次生林林地土壤N_2O排放。原始林和次生林林地土壤CH_4吸收通量随土壤温度升高显著增加,CH_4吸收通量与土壤温度均呈显著相关关系;原始林、次生林和人工林土壤CO_2和N_2O排放通量与土壤温度均呈显著正相关关系;土壤湿度抑制了次生林和人工林土壤CH_4吸收通量,其CH_4吸收通量随土壤湿度增加显著减少;原始林土壤CO_2排放通量与土壤湿度呈显著正相关关系。自然状态下,原始林土壤N_2O排放通量与土壤湿度呈显著正相关关系,原始林和次生林土壤N_2O排放通量与硝态氮含量呈显著相关关系。研究结果表明全球气候变化(如降水变化)和土地利用方式的转变将对北亚热带森林林地土壤温室气体排放通量产生显著的影响