暖温带锐齿栎林土壤呼吸时空变异与其调控机理

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1、学位论文暖温带锐齿栎林土壤呼吸时空变异及其调控机理学位论文作者栾军伟指导教师姓名刘世荣研究员指导小组成员史作民研究员孙鹏森（副）研究员张远东（副）研究员申请学位级别博士专业名称生态学研究方向森林景观恢复论文答辩日期2010年6月中国·北京万方数据DissertationfortheDegreeTemporalandSpatialVariationsofSoilRespirationanditsControllingFactorsinWarm-temperateOak(Quercusacutidentata)For

2、estsCandidate:LuanJunweiSupervisor:Prof.LiuShirongAssociateSupervisor:Prof.ShiZuominAssociateprof.SunPengsenAssociateprof.ZhangYuandongAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofphilosophySpeciality:EcologyDateofDefence:Jun.2010Degree-Conferring-Institution:ChineseAcad

3、emyofForestry万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得本研究生培养单位或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国林业科学研究院有关保留、使用学位论文的规定，中国林业科学研究院有权保留并向国家

4、有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国林业科学研究院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日学位论文作者毕业联系方式工作单位：联系电话：电子邮件：luan_jw@yahoo.com.cn通讯地址、邮编：I万方数据I万方数据摘要土壤呼吸是大气CO2来源之一，在决定生态系统作为大气碳源汇方面起着重要作用。理解土壤呼吸调控机理对于我们更好的描

5、述全球碳收支具有重要意义。但是，不同年龄段、不同森林类型间，土壤呼吸变异规律及其调控机理都存在不同程度的差异。本研究位于伏牛山地区宝天曼自然保护区，通过对该区主要森林类型之一锐齿栎林土壤呼吸的研究，旨在为计算该区森林生态系统碳收支提供理论基础。1）研究了暖温带锐齿栎林长期演替序列（40年生幼龄林（YO）、48年生中龄林（IO）、80年生成熟林（MO）、143年生过熟林（OGO））土壤呼吸（RS）时空变异性。四种林分土壤呼吸的时间变异很大程度上依赖于土壤5cm温度（T5），T5揭示了土壤呼吸时间变异的73.8～82

6、.5%。土壤含水量（SWC）仅与IO林土壤呼吸在时间上有弱相关，与其它林分土壤呼吸均无相关关系。四种林分土壤呼吸标准差（SD）呈明显的季节动态，与T5季节动态相一致，而土壤呼吸变异系数（CV）则无显著季节动态。土壤水分含量的空间变异系数与YO林和OGO林土壤呼吸空间变异系数呈显著线性相关关系。OGO林土壤呼吸变异性显著高于其它林分，因而，在95%置信区间内获得的土壤呼吸值控制在实际值的±20%误差范围内，OGO林需要取样点数高于其它林分。表层（0-10cm）土壤有机碳（SOC），尤其是土壤轻组有机碳（LFOC）能

7、很好的解释土壤累积呼吸量不同林龄间差异。土壤0-5cm总孔隙度（TP）与不同林龄间土壤累积呼吸量呈显著负相关关系，这种负相关关系可能来自于土壤毛管孔隙对土壤呼吸的限制或制约。随着森林演替，土壤活性碳储量及土壤物理性状等随之变化，继而影响了土壤表面碳通量，使土壤表面CO2通量随林龄增加而增加。森林演替后期，土壤呼吸空间变异性明显增加。2）通过壕沟断根法结合根分解实验，区分估计了暖温带锐齿栎林长期演替序列（YO、IO、MO、OGO）生长季土壤自养（RR）和异养呼吸（RH）。并对其季节动态和时空变异调控因素进行了研究。

8、研究发现，尽管根系呼吸与异养呼吸一样，在时间变异上可以很好的由土壤5cm温度通过指数模型解释，但是，YO和IO林根呼吸的峰值发生在9月份，较土壤温度的峰值滞后约30天。而且，与MO和OGO林不同，YO和IO林根系呼吸占总呼吸的比例在9月份出现了第二个峰值。2009年生长季（106-287天）累积自养和异养呼吸通量不同林龄间表现出显著差异。YO、IO、MO及OGO林生长季土