中亚热带杉木人工林苔藓覆盖对土壤温室气体排放的影响

生态学杂志

中亚热带杉木人工林苔藓覆盖对土壤温室气体排放的影响

陈奶寿^1,2,3,杨舟然^1,2,3,杨玉盛^1,2,3,陈仕东^1,2,3*,谢锦升^1,2,3*

(¹福建师范大学地理科学学院，福州 350007；²湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地，福州 350007；³福建三明森林生态系统与全球变化研究站，福建三明 365000)

出版日期:2018-04-10 发布日期:2018-04-10

Effects of moss mat on soil CO₂, CH₄ and N₂O fluxes inCunninghamia lanceolataplantation in mid-subtropical region.

CHEN Nai-shou^1,2,3, YANG Zhou-ran^1,2,3, YANG Yu-sheng^1,2,3, CHEN Shi-dong^1,2,3*, XIE Jin-sheng^1,2,3*

(¹College of Geographical Science, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China; ²State Key Laboratory of Subtropical Mountain Ecology (Funded by Ministry of Science and Technology and Fujian Province), Fuzhou 350007, China; ³Sanming Research Station of Forest Ecosystem and Global Change, Sanming 365000, Fujian, China)
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Online:2018-04-10 Published:2018-04-10

摘要/Abstract

摘要： 目前，国内尚无亚热带森林地区生物土壤结皮-土壤系统温室气体通量特征的研究，给区域尺度上温室气体通量的估算带来很大的不确定性。本研究选择中亚热带杉木人工林中地面广布的苔藓覆盖形成的结皮层及其下覆土壤为研究对象，采用对气体排放速率影响较小的等压取样法，探究去除苔藓土壤（BG）和苔藓覆盖土壤（BSCs）在光照和暗处理下其温室气体通量的变化特征，来模拟自然环境下白昼和黑夜时段苔藓覆盖的影响，同时采用随机森林模型来衡量光照与苔藓覆盖对温室气体通量的重要度。结果表明：苔藓覆盖、光照处理及其互作对CO₂通量有极显著的影响（P<0.001），苔藓覆盖和光照处理对CH₄的吸收通量有极显著的影响（P<0.001），光照及光照与苔藓覆盖交互作用对N₂O通量有极显著的影响（P<0.001）；暗处理下，与BG土壤相比，苔藓覆盖具有抑制土壤CO₂排放的趋势，苔藓覆盖略微增加N₂O的排放通量，但显著增加CH₄的吸收通量（P<0.01）；光照处理下BSCs的CO₂、CH₄和N₂O三种温室气体均出现负通量，苔藓覆盖显著降低CO₂、CH₄和N₂O的排放通量（P<0.01），表明光照条件下苔藓-土壤系统是这三种温室气体重要的汇；由光照导致的BSCs的CO₂和N₂O的吸收通量显著高于BG土壤温室气体的吸收量（P<0.01），但光照对CH₄吸收通量的影响无显著差异；随机森林分析表明，光照对于CO₂和N₂O通量的影响的重要性大于苔藓覆盖，而苔藓覆盖对CH₄通量的影响的重要性大于光照，表明CO₂和N₂O的通量与苔藓中的光能自养生物的代谢活性关联更大，CH₄通量与苔藓中的化能自养生物代谢活性有关联。

关键词: 光抑制, 阔叶红松林, 成树, 幼树, 叶片暗呼吸

Abstract: No data are available on greenhouse gas flux characteristics of biological soil crust (BSCs) in subtropical forests, which brings great uncertainty for estimating the regional greenhouse gas fluxes. In this study, we investigated the patterns of CO₂, CH₄ and N₂O exchange of BSCs and soils in condition of light or dark in a mid-subtropical Cunninghamia lanceolata plantation. Equal pressure sampling method was used to minimize the disturbance of soils. The gas samples were analyzed with gas chromatography (GC) (Shimadzu). Random forest algorithm was used to compare the effects of light and BSCs on the fluxes of greenhouse gases. The results showed that BSCs, light and their interaction significantly affected CO₂ flux (P<0.001). BSCs and light had significant effects on CH₄ absorption flux (P<0.001). Light and its interaction with BSCs exerted significant effects on the N₂O flux (P<0.001). Our results indicated that BSCs and light played important roles in soil greenhouse gas emissions in the study site. BSCs restrained soil CO₂ emission under dark condition. BSCs slightly increased N₂O flux and significantly increased CH₄ absorption flux (P<0.01). Moreover, CO₂, CH₄ and N₂O fluxes of BSCs were significantly decreased under light condition. Light had greater effect on CO₂ and N₂O flux than on BSCs, whereas BSCs had greater effect on CH₄ flux than light. Such a result indicated that the CO₂ and N₂O fluxes were associated with the photoautotroph of BSCs while chemoautotroph played a great role in CH₄ flux.

Key words: light inhibition, broad-leaved Korean pine forest., mature tree, sapling, leaf dark respiration

陈奶寿,杨舟然,杨玉盛,陈仕东,谢锦升. 中亚热带杉木人工林苔藓覆盖对土壤温室气体排放的影响[J]. 生态学杂志.

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