长白山北坡垂直植被带土壤呼吸过程及驱动机制

土壤CO2释放通量是影响陆地生态系统碳平衡不确定性的关键。目前，我国对农田、草地、森林及湿地生态系统土壤释放CO2规律进行了广泛的研究，而有关机理方面的研究相对薄弱。本项目通过对长白山典型森林生态系统土壤释放CO2规律及相关环境因子的测定，通过建立土壤释放CO2过程与关键控制因子之间的相关模型，科学评价该地区典型森林生态系统土壤释放CO2的动态及在全球变化背景下的发展趋势。

森林生态系统是陆地最大的碳储存库，森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分，其动态变化将对全球碳平衡产生深远的影响。精确测定土壤呼吸及其各组分的贡献，是目前全球变化研究中最基础和最迫切需要解决的问题。本研究对长白山典型森林生态系统土壤碳通量及其过程机理进行了研究，结果表明：（1）阔叶红松林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林和岳桦林有不同的凋落节律；随海拔高度的上升，年凋落物量逐渐减少，分别为4.90 t hm-2、4.51、3.08和2.65 t hm-2；凋落物分解速率与时间均呈指数关系，不同类型森林凋落物年分解常数的变化范围是25~47%之间，分解95%为所需的时间范围是18~39年。（2）阔叶红松林土壤总呼吸和断根土壤呼吸速率都存在明显的昼夜变化，为单峰型曲线，与土壤温度的昼夜变化趋势一致；不同森林类型土壤总呼吸和断根土壤呼吸的季节变化都比较明显，阔叶红松林、红松云冷杉林和岳桦云冷杉林变化趋势基本相似，都呈双峰型，岳桦林呈单峰型；土壤呼吸与土壤温度、大气温度之间都呈极显著（p<0.01）指数相关关系，且与土壤温度的相关性要好于与大气温度的相关性；长白山四种类型森林土壤和根系呼吸的Q10值变化范围是1.8~2.9，根系呼吸的Q10值均大于土壤总呼吸和断根土壤呼吸的Q10值；土壤含水量对呼吸速率影响较为复杂，与土壤呼吸之间没有明显的相关关系；根系对土壤总呼吸贡献的季节变化与根系呼吸的季节变化相似，生长季内测定的阔叶红松林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林和岳桦杉林根系呼吸对土壤总呼吸贡献平均值分别为43.6%、44.1%、45.5%和44.4%。（3）长白山典型森林生态系统土壤碳的年释放量有随海拔高度上升而减小的趋势，且阔叶林大于针叶林。阔叶红松林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林和岳桦林土壤碳的年释放量分别为7392.43、7181.83、6507.29和6841.09 kg hm-2 a-1。根系的年碳释放量分别为3332.93、2965.68、2708.84和3015.48 kg hm-2 a-1。