侵蚀红壤植被恢复后土壤呼吸日动态及日呼吸速率测定方法比较

侵蚀红壤植被恢复后土壤呼吸日动态及日呼吸速率测定方法比较 侵蚀红壤植被恢复后土壤呼吸日动态及日呼吸速率 Ξ 测定方法比较 1 ,2 1 ,2 3 3 41 ,2 ,3 杨玉盛, 曾宏达, 杨智杰, 黄石德, 岳辉 谢锦升, (11 福建师范大学 地理科学学院 , 福州 350007 ; 21 福建省亚热带资源与环境重点实验室 , 福州 350007 ; ) 31 福建农林大学 林学院 , 福州 350002 ; 41 福建省长汀县水土保持局 , 福建 长汀 366300 ( ) 摘要 : 采用密闭室红外气体分析仪法 IRGA 法观测了中亚热带红壤侵蚀裸地植被恢复后不 () 同季节土壤呼吸速率的日动态变化 , 并比较了 IRGA 法与碱吸收法 AA 法测定的土壤呼吸 速率. 结果明 : 侵蚀裸地植被恢复后土壤呼吸速率日动态呈单峰曲线 , 与土壤温度的昼夜变 化基本一致 , 最高值一般出现在午后 13?00,17?00 , 最低值出现在凌晨 3?00,7?00 ; 植被恢复 显著提高了土壤日呼吸速率 , 但明显降低了土壤呼吸速率日变化幅度 ; 马尾松林对土壤呼吸速 率日变化幅度降低程度高于板栗园和百喜草地 , 且对夏季的降低程度影响最大. 而 IRGA 法和 AA 法测定的土壤呼吸速率具有显著的幂函数关系 , AA 法测定的土壤呼吸速率为 IRGA 法的2715 %,218 % , 平均为 7612 %. 当土壤呼吸速率较低时 , AA 法比 IRGA 法高估了土壤呼吸速 率 ; 反之 , AA 法则低估了土壤呼吸速率 . 关键词 : 土壤呼吸日动态 ; 动态密闭气室法 ; 碱吸收法 ; 红壤 ; 侵蚀裸地 ; 植被恢复 文献标识码 : A() 中图分类号 : S15411 文章编号 : 1673 - 7105 200602 - 0021 - 09 Diurnal Dyna mics of Soil Respiration f or Different Restoration Communities in Eroded Bare Land and Comparison of Soil Respiration Rates Mea sured by Two Methods 1 ,2 ,3 1 ,2 1 ,2 3 XIE J in2she ng, YAN G Yu2she ng, ZEN G Ho ng2da, YAN G Zhi2jie, 3 4HUAN G Shi2de, YUE Hui (11School of Geographical Science , Fujian Normal University , Fuzhou 350007 , China ; 21Fujian Provincial Key Laboratory of Subtropical Resources and Environment , Fuzhou 350007 , China ; 31College of Forestry , Fujian Agriculture and Forestry University , Fuzhou 350002 , China ; )41Bureau of Soil and Water Conservation , Changting County , Fujian Province , Changting 366300 , China Abstract : Soil respiration is one of the key components in global carbon budget . However , there are few researches on the effect of vegetation restoration on soil respiration. We measured diurnal dynamics of soil respiration rates for different restoration communities in eroded bare land in the Hetian town , Changting ( ) county , Fujian province by closed2chamber infrared gas analyzer IRGAmethod , and the rates measured () by this method were compared with those measured by the alkali absorption AAmethod. The results indi2 cated that there was a significant increase for diurnal soil respiration rates after vegetation restoration in bare land , but no influences on diurnal dynamics trends of soil respiration ; the significant diurnal variation of soil respiration in different restoration communities and bare land showed a single2peaked curve correlated well with soil temperature generally with its maximum during 13?00,17?00p1m1 and minimum during 3? Ξ 收稿日期 : 2006 - 08 - 16 () ()基金项目 : 福建省自然科学基金资助项目 D0510021; 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目 20060394001 () ( 作者简介 : 谢锦升 1972 - , 男 , 福建上杭人 , 副教授 , 博士 , 从事侵蚀地生态恢复与碳循环方面的研究 , 电 ) ( ) 话0591 - 83779891 , E2mailjshxie @1631com. 00,7?00a1m1. The amplitude of diurnal fluctuations of soil respiration rates after vegetation restoration de2 creased obviously comparing those of bare land , and a higher decrease amplitude was observed in Pinus massoniana forest than those in Castanea mollissima plantation or Paspalum notatum Flugge grassland. The maximal decrease amplitude occurred in summer . There was power function relationship between soil respira2 tion rates obtained by IRGA and AA method. Soil respiration rates obtained by AA were 2715 %,218 % that of those obtained by IRGA method , and the average was 7612 %. When the daily mean soil respiration rate - 2 - 1 μ obtained by IRGA method was below 012,013 mol ?m ?s , the daily mean soil respiration rate ob2 tained by AA method would be an average of 77 % higher than that obtained by IRGA method. By contrar2 ies , the daily mean soil respiration rate obtained by AA method was an average of 41 % lower than that ob2 tained by IRGA method. Key words : diurnal dynamics of soil respiration ; closed2chamber IRGA method ; alkali absorption method ; red soil ; eroded bare land ; vegetation restoration 随着国际气候变化谈判中有关土地利用 、土地利用变化和森林问题的进展 , 碳汇项目作为 CO排 2 1 ( ) 放的补偿手段已逐步形成共识. 退化生态系统的碳 C吸存潜力巨大 , Lal 假定退化土壤能恢复损 - 1 2 失有机碳的 60 %,75 % , 则全球退化土壤的碳吸存潜力为 013,018 Pg?a . 我国亚热带山地丘陵红壤 区是土壤侵蚀最严重的区域之一 , 水土保持生态恢复工作亦取得巨大成效 , 但对碳吸存的研究重视不 够 . 土壤呼吸是碳素由陆地生态系统进入大气的主要途径 , 每年通过土壤释放的 CO约占大气 CO的 2 2 3 ,4 10 % , 是全球碳预算的关键通量, 而侵蚀退化土壤植被恢复后土壤呼吸的变化将显著地影响退化土壤碳吸存的精确估计 .虽然国内外有关土壤呼吸的研究众多 , 但主要集中在森林 、草地和农田及土壤呼 5( 吸的影响因素等方面, 而有关侵蚀退化土壤植被恢复后土壤呼吸变化的报道却较少 . 碱吸收法 Al2 ) kali Absorption Method , AA 法是传统测定土壤呼吸的主要方法 , 能满足野外条件下大面积的批量观测 , 5 ,7 获得较大尺度的土壤呼吸数据 , 曾被广泛使用. 但由于 AA 法的精度较低 , 目前已逐渐被精度更高 8 ,10 ( )IRGA 法可以连续监测 CO 的所替代. 的密闭气室红外气体分析仪法 Infrared Gas Analyzer , IRGA 2 通量 , 但设备昂贵 , 限制了多点同时测量 . 为探讨 AA 法和 IRGA 法测定结果的差异 , 以及与原有土壤 呼吸研究成果进行比较 , 国内外对 AA 法和 IRGA 法的测定结果已进行了一些对比研究 , 但多数位于温 9 ,13 带地区. 由于不同地区温度和湿度的动态变化差异很大 , 必将影响 AA 法和 IRGA 法的测定结果 , 因此有必要在不同地区对 IRGA 法和 AA 法的测定结果进行对比研究. 从 2004 年起 , 在福建省长汀县河 () 田镇利用 IRGA 法 先后利用 Li26400 和 Li28100 两种仪器观测了侵蚀红壤植被恢复后不同季节土壤呼 吸速率的日变化 , AA 法观测了土壤呼吸的日呼吸速率 . 本文报道了 Li26400 观测的不同季节土壤呼吸的 日变化特征 , 并将土壤呼吸平均速率与 AA 法的测定结果进行了对比分析. 1 研究区和试验地概况 长汀县河田镇地处福建西部 , 116?18′,116?31′E , 25?33′,25?48′N , 属中亚热带季风气候区 . 年均 降雨量 1 737 mm , 年均气温 1715,1818 ?, 平均无霜期 260 d , 平均日照时数 1 92416 h , ?10 ?积温为4 100,4 650 ?. 河田镇属河谷盆地 , 低山高丘环抱四周 , 海拔 300,500 m. 土壤为燕山运动早期形成 () 的中粗粒花岗岩发育的红壤 , 抗蚀能力低 . 地带性植被 常绿阔叶林破坏殆尽 , 现有植被主要以马尾 ( ) 松 Pinus massoniana次生林和人工林为主 , 结构简单 , 生长差 . 河田镇是全国极强度水土流失区之 一 , 许多地方表土层丧失殆尽 , 地表干热化严重 , 土壤肥力极低 , 植被恢复困难. 据 2003 年土壤侵蚀 2 遥感 , 该镇水土流失面积达 13 586183 hm, 占全镇土地面积的 46168 %. ( ) 试验地均位于长汀县河田镇 , 包括裸地 植被恢复前的对照, 在裸地上治理恢复的马尾松林地 、 ( ( ( ) )板栗 Castanea mollissima Blume园及百喜草 Paspalum notatum Flggüe 地 治理前均为 A 层土壤流失 ) () 殆尽 , B 层出露 , 本底条件相似和次生林 植被恢复后的参照系统.各试验地基本情况见表 1 . 表 1 试验地基本概况 Table 1 General situation of experimental sites 试验地类型基本概况 马尾松林 1981 年治理 , 现为马尾松林 , 平均树高 10195 m , 平均胸径 910 cm , 郁闭度 90 % , 间杂有木荷 ( ) ( ) ( ) Schima superba. 灌木主要有胡枝子 Lespedeza bicolor、黄瑞木 Adinandra millettii , 草本植等 ( ) 物以芒萁 Dicranopteris dichotoma为主 板栗园 百 1999 年采用梯田整地治理 , 每亩植板栗 26 株 , 田埂及梯壁种植百喜草. 管理时每年除草 2,3 次 , 因而田面经常处于光裸状态. 每年秋季对板栗进行修剪 , 春季翻耕田面 1 次 , 深度约 10,15 cm 喜草地 裸2000 年治理 , 挖小条沟撒播百喜草 . 调查时 , 百喜草盖度达 95 %以上 . 坡面仍有治理时保留的 稀疏马尾松小老头树 , 水湿条件较好地方有少量芒萁 . 观测时尽可能避开马尾松和芒萁 地 次生林 以未治理的严重侵蚀地为对照 , 属强度土壤侵蚀 , 平均坡度 10?, 表土流失殆尽 , B 层出露 , 地 ( ) 表基本无植被 , 偶见有马尾松小老头树和野古草 Arundinclla setosa, 近于裸地 当地村边保护最好的植被 , 为马尾松和木荷混交的次生林 , 年龄约 70,100 a . 马尾松平均胸径 3713 cm , 平均树高 2017 m , 木荷平均胸径 2513 cm , 平均树高 1812 m , 林下植被盖度达 90 % , 灌 木层植物主要有木荷 、黄瑞木等 , 草本层植物主要有芒萁 、芒 、狗脊等 2 研究方法 在每个试验地中随机布设 5 个小区 , 在测定之前齐地剪去小区地面植被 , 并于次生林和马尾松林 2 个林地中分别进行保留和清除枯枝落叶层处理 . 于 2004 年 7 月下旬和 11 月上旬 , 2005 年 1 月中下旬和 () () 4 月下旬 分别代表夏季 、秋季 、冬季和春季各选定 1 天 , 用便携式光合作用测量系统 Li26400配 () 合土壤叶室 Li26400209每隔 2 h 测定土壤呼吸速率 , 根据不同时段 CO排放速率 , 计算出一天的 CO 2 2 ( ) 排放量. 其中冬季仅观测白天的土壤呼吸速率 冬季晚间温度低于 Li26400 的工作范围, 由于在春 、 夏 、秋季中测量中 , 发现 9,11 时的土壤呼吸速率最接近 1 天的平均值 , 因此冬季以 9,11 时土壤呼吸 ( ) 的平均值作为日平均值 . 测量之前将土壤叶室的基座 自制的不锈钢基座提前 24 h 用铁锤轻轻敲入 土中 2,3 cm , 5 次重复 , 经过 1 天的平衡 , 埋设基座时对土壤呼吸的干扰基本得以消除 . 每次测量时 , 把土壤呼吸室靠近土表 , 观察 Li26400 显示的土壤呼吸室内 CO浓度背景值 . 把 6400209 安放在基座 , 调 2 整制动环的高度使土壤呼吸室尽量贴近土表 , 土壤温度探针在土壤呼吸室旁插入到土壤 5 cm 深度处 . 进入测量菜单 , 以 CO浓度背景值作为目标值 , 并选择一个适应研究需要的 delta 值为变化范围 , 输入 2 () 土壤呼吸室插入土壤的深度值 为负值, 输入循环测量的重复次数为 3 次 , 数值方式设定为最终 的计算结果和瞬时观察值两者同时记录. 按下开始键开始测量 , 根据提示输入保存数据的文件名 , 并加 标识 , 开始测量 . 同时 , 用原位碱液吸收法测定 24 h 土壤表面 CO排放量 , 即在小区内将已盛有 20 mL NaOH 溶液2 - 1 () 1 mol ?L 的玻璃广口瓶臵于离地面约 2 cm 的小三角架上 , 迅速用自制的直径 20 cm 的镀锌铁皮桶 () 30 cm 高 , 一边开口 , 一边密闭作为密闭室 , 倒扣嵌入土壤表层约 5 cm , 并盖土砸实以确保桶与外 界无气体交换 , 每个试验地设臵 10 个重复 , 同时做 3 个空白作为对照. 24 h 后取出装有碱液的玻璃瓶 , - 1 () 迅速密封后带回实验室 , 用盐酸溶液 1 mol?L 滴定. 0,5 cm 处地温 、气温和土壤相对湿度由 Li26400 在测定土壤呼吸速率同时测定. 3 结果与讨论 311 植被恢复对不同季节土壤呼吸日变化的影响 - 2 - 1 μ侵蚀裸地不同季节土壤日呼吸速率为 0111,0118mol ?m?s , 植被恢复显著增加了土壤日呼吸速率 , - 2 - 1 - 2 - 1 μμ马尾松林 、板栗园和百喜草地土壤日呼吸速率分别为 1170,5122 mol ?m ?s 、0154,3124 mol ?m ?s - 2 - 1 μ和 1110,6142mol?m ?s . 但植被恢复对土壤呼吸速率日变化曲线的趋势没有影响 , 侵蚀裸地及植被 恢复后土壤呼吸速率日变化一般均呈单峰曲线 , 最高值一般出现在下午 13?00,17?00 , 最低值出现在凌 () ( ) 晨 3?00,7?00 , 与温度 气温和土温的最高值和最低值出现时间基本同步 图 1, 土壤呼吸速率日 平均值一般出现在上午 9?00,11?00 . (植被恢复后 , 不同季节土壤呼吸日变化幅度 1 天中土壤呼吸速率最高值与最低值之差除以 1 天的 ) 平均值为 10 %,82 % , 而侵蚀裸地土壤呼吸日变化幅度为 70 %,118 % , 表明植被恢复后土壤呼吸速率的 日变化幅度下降. 植被恢复后不同季节土壤呼吸速率日变化幅度亦有明显差异 , 夏季侵蚀裸地的土壤呼 吸速率日变化幅度为 118 % , 植被恢复后下降到 30 %,67 % , 春季和秋季裸地的土壤呼吸速率日变化幅 度分别为 84 %和 89 % , 植被恢复后土壤呼吸速率日变化幅度分别为 50 %,70 %和 35 %,82 %. Δ - ?- 次生林- ?- 马尾松林- ×- 百喜草地- 3 - 裸地 - - 板栗园 图 1 不同季节土壤呼吸速率 、土温及气温日变化动态 () Figure 1 Diurnal dynamics of soil respiration rates , soil temperature 0,5 cmand air temperature of different seasons in different sites 不同植被类型对土壤呼吸速率日变化幅度的影响程度亦不同 . 马尾松林和次生林不同季节的土壤呼 吸日变化幅度分别为 16 %,70 %和 10 %,67 % , 春季最高 , 而侵蚀裸地不同季节的土壤呼吸速率日变 化幅度为 70 %,118 % , 夏季最高 , 这主要是林地显著的改善了土壤温度的日变化幅度 , 裸地不同季节 的土温日变化幅度为 415,1015 ?, 而马尾松林和次生林不同季节土温的日变化幅度分别为 119,317 ? 3 和 112,312 ?, 而土壤温度是土壤呼吸的主要影响因素. 板栗园和百喜草地不同季节土壤呼吸的日 变化幅度分别为 42 %,57 %和 40 %,82 % , 高于林地 , 而土壤温度的日变化幅度分别为 617,813 ?和 ( 617,910 ?, 亦高于林地 . 而秋季和冬季土壤温度日变化幅度甚至高于裸地 秋季板栗落叶而百喜草 ) 已枯死 , 地面缺乏植被遮蔽, 但土壤呼吸日变化幅度仍比裸地低 , 表明土壤呼吸日变化不仅受土壤温 5 ,14 度的控制 , 还受土壤湿度 、微生物类群等因素的影响. 多数研究结果表明土壤呼吸日变化动态与土壤温度日变化动态基本一致 , 呈明显的单峰曲线. 中亚 热带东部青冈常绿阔叶林 、毛竹林和茶园 3 种群落土壤呼吸速率于 12?00,14?00 最高 , 早晨和傍晚时 15较低 , 北京山地温带森林秋季的土壤呼吸日变化 12?00,16?00 最高 , 黎明前最低 , 与土壤温度变化趋势基 16 本一致, 六盘山林区天然次生林 、人工林 、农田 、草地的土壤呼吸速率最高值出现在 13?00,15?00 , 最低 17 值出现在凌晨 4?00,8?00, 这些研究结果虽然地处不同纬度 , 但都与本文的研究结果相似 , 表明温 度是控制土壤呼吸速率日变化的主要因素. 但土壤呼吸速率的日变化同时也受到当日降水情况 、云量 、 13 风速等气象条件以及植物种类的影响, 因而并不与土壤温度昼夜变化完全一致 . 如辽东栎林土壤呼 18 吸日变化 13?00 左右最高 , 9?00 以前或 15?00 以后相对较低 , 日变化幅度随天气状况而发生变化. 西19 ( ) 藏高原农田生态系统 冬小麦 、青稞由于土壤温度很低 , 越冬期的土壤呼吸速率日变化不明显. 峨眉冷杉林区土壤呼吸速率的最高值出现在 20?00,22?00 , 而最低值出现在凌晨 4?00 左右 , 而采伐迹 20 地受降雨影响 , 最低值出现在 18?00. 312 IRGA 法与碱吸收法测定土壤呼吸的结果比较 - 2 - 1 μ IRGA 法测定的 土 壤 呼 吸 速 率 在 0111 , 6165 mol ?m?s 之 间 , AA 法 测 定 土 壤 呼 吸 速 率 在- 2 - 1 ( ) μ0114,3131 mol ?m?s 之间 图 2, AA 法测定的土壤呼吸速率为 IRGA 法的 2715 %,218 % , 平 均为 7612 % . 土壤呼吸速率越高 , 二者 差 异 越 大 , 土 壤 呼 吸 越 低 , 差 异 越 小 , 当 土 壤 呼 吸 速 率 小 - 2 - 1 - 2 - 1 μ( ) 于 012,013 mol ?m?s 约 207,311 mg?m?d 时 , AA 法测定的土壤呼吸速率高于 IRGA 法 , 为 IRGA 法的 136 %,218 % , 平均为 IRGA 法的 177 % , 平均比 IRGA 法高估了 77 % ; 当土壤呼吸速率大 - 2 - 1 μ 于 012,013mol?m ?s 时 , AA 法测定结果为 IRGA 法的 27 %,93 % , 平均为 IRGA 法的 59 % , 平均比 IRGA 法低估了 41 %. 土壤呼吸速率较高时 , AA 法低估了土壤 CO的释放 , 因为密闭室内 CO扩散速度比碱液吸收 CO2 2 2 8 ,12 的速度快 , CO积累 , 使气室内 CO浓度高于土壤的 CO浓度 , 从而抑制了土壤 CO释放速率 . 同 2 2 2 2 时 , 碱液吸收 CO后 , 表层溶液饱和 , 向下层溶液扩散的速率较慢 , 因而 CO的吸收速率随时间增加2 2 SF : 次生林 ; PF : 马尾松林 ; CP : 板栗园 ; PG: 百喜草地 ; BL : 裸地 ; A : 保留枯枝落叶层 ; B : 去除枯枝落叶层 图 2 IRGA 法与碱吸收法测定土壤呼吸速率的结果比较 Figure 2 Comparison on soil respiration rates measured by IRGA method and AA method 8 而下降. 而在土壤呼吸速率较低的情况下 , 密闭室内的碱液对 CO 吸收的速率快于土壤排放 CO 的速 2 2 10 ,12 率 , 造成密闭室内的 CO浓度低于土壤中的 CO浓度 , 加速了土壤 CO的释放速率, 因而造成结果 2 2 2 偏高. Nay 等通过模拟试验认为 , 在 CO通量较高时 , AA 法测定值比理论值低估了 57 % , 而在 CO通量 2 2 12 - 2 - 1 较低时 , AA 法高估了约 25 %. J ensen 等则认为在土壤呼吸速率高于 100 mg?m?d 时 , IRGA 法测定结 - 2 - 1 21 果最高可比 AA 法的高 5 倍 , 在土壤呼吸速率低于 100 mg?m?d 时 , IRGA 法仅为 AA 法的 12 %左右. - 2 - 1 Yim 等应用 AA 法测定的土壤呼吸速率为 IRGA 法的 79 %,128 % , 当土壤呼吸速率高于 300 mg?m?d 时 , 22 AA 法测定结果平均比 IRGA 法的低 19 % , 反之 , AA 法测定结果平均比 IRGA 法的高 26 %. King 和 - 2 - 1 Harrison 测定的结果则认为在土壤呼吸速率高于 019 g?m ?d 时 , AA 法低估了土壤呼吸速率 , 反之 , 10 - 2 - 1 则高估了土壤呼吸速率. 杨晶等则认为土壤呼吸速率低于 0142 g?m ?d 时 , AA 法测定结果比 IRGA 13 法的高 26 % , 反之 , AA 法测定结果是 IRGA 法的 69 %. AA 法的气室经过 24 h 的密闭 , 气室内的温 22 度与湿度发生改变 , 从而影响观测精度, 而布臵密闭气室时对土壤的扰动也将影响土壤呼吸速率 . 由于土壤 CO通量对压力的波动非常敏感 , 密闭的气室在压到土壤表面时将导致显著的压力变化 , 将 2 23 影响土壤 CO的扩散速率 , 而土壤水蒸气和气室头部对空气的加热也会导致气压增大 , 因此 Li264002 2 22 09 土壤呼吸室设计成透气的 , 使气室内外的气压动态平衡 , 从而减小测定误差. 使用 Li26400209 系 统测量土壤 CO通量取决于气室中 CO浓度 , 随着气室内 CO浓度升高土壤 CO通量明显下降 , Healy 2 2 2 2 24 等发现气室对土壤气体浓度梯度产生干扰 , 并将导致低估土壤 CO通量真实值 , 由于 Li26400209 是在 2 δ设定浓度下的最终土壤呼吸值 , 因此观测前准确的设定 CO浓度的背景值和值将降低这种误差. 气室 2 - 1 内的风速也影响观测结果 , Li26400 气室内土壤表面 1 cm 高的风速为 014 m?s , 高于森林土壤表面风速 - 1 25 () 通常土壤表面 2 cm 的风速在 011,012 m?s 之间, 风的扰动增强 , 从而高估了土壤呼吸速率, 而 在刮风环境下 , 风吹动时使土壤呼吸室泄压口处产生气压波动 , 从而影响观测值的稳定性. 此外 , 由于 2 2 () 7116 cm, 使用土壤隔离环面积也仅为 80 cm, 土壤呼吸的异质性大 , 而 Li26400209 呼吸室设计面积过小 25 也是导致观测误差的重要原因之一. 土壤呼吸速率最高的夏季 , AA 法的测定结果平均为 - 2 - 1 μIRGA 法的 5019 % , 而土壤呼吸速率 > 013mol?m?s 时 , AA 法的测定结果 平 均 仅 为 IRGA 法 的 3513 %. 冬 季 AA 法的 测 定 结 果 平 均 高 于 IRGA 法 , 是 IRGA 法 的 - 2 - 1 μ 10413 % , 在土壤呼吸速率 > 013mol?m ?s 时 , AA 法的测定结果是 IRGA 法的 8513 % , 2 种方法测定结 果很接近 . 这主要是由于夏季的土壤呼吸速率较高 , 而冬季的土壤呼吸速率较低 , 因而不同季节用 2 种方 法测定的结果差异变大 . 对 2 种方法测定的土壤呼吸 速率进行相关分析 , 发现 IRGA 法和 AA 法测定结果之间 11521 3 2 ( 具有明显的幂函数关系 y = 11514 5x, R= 0191 , 2 () ) p < 0101 , 图 3, 相关性明显大于线性函数的 R= 0178. 这个结果与我国温带草本群落测定结果并不一致 , 杨 晶等发现 IRGA 法与 AA 法的测定结果具有极显著的 图 3 IRGA 法和碱吸收法测定土壤呼吸的关系 2 13 ( ) 线性相关关系 R= 0187 , p < 0101. 这主要与测 Figure 3 Relation between the results of soil respiration rate measured by IRGA and AA 定时土壤呼吸速率的大小和变化幅度有关 , 农牧交错 - 2 - 1 区草本群落的用 IRGA 法测定的平均土壤呼吸速率在 312,2 043 mg?m?d 之间 , 相应用 AA 法测定的土 - 2 - 1 13 壤呼吸速率在 394,894 mg?m?d 之间 , AA 法测定的土壤呼吸速率平均是 IRGA 法的 44 %,126 %; 而 - 2 - 1 本文用 IRGA 法测定的土壤呼吸速率在 83,6 895 mg?m ?d 之间 , 相应 AA 法测定的土壤呼吸速率在 - 2 - 1 197,3 432 mg?m ?d 之间 , AA 法测定的土壤呼吸速率平均是 IRGA 法的 27 %,300 %. 本研究的土 壤呼吸速率范围更宽 , 而在土壤呼吸速率越高 , AA 法比 IRGA 法低估比例越大 , 反之 , AA 法高估比 例也越高 . 本文如 果 采 用 2 种 方 法 测 定 结 果 的 年 平 均 值 进 行 相 关 分 析 , 则两者具有显著的线性关系 2 () y = 21296 3x - 01309 7 , R= 0199 , p < 0101, 但年平均值显著缩小了土壤呼吸速率的范围 , IRGA 法的土 - 2 - 1 - 2 - 1 壤呼吸速率范围仅在 145,3 857 mg?m?d 之间 , AA 法的土壤呼吸速率范围在 248,1 856 mg?m ?d 之 间 , 这将掩盖 2 种测定方法的实际差异 . J ensen 等也发现 , IRGA 法和 AA 法测定结果之间的关系是非线 21 性的 , 最好用指数方程表示. 因此 , 在研究 AA 法和 IRGA 法的相关关系时 , 不同地区的结果并不一 致 , 如果 2 种方法测定的土壤呼吸速率范围能涵盖试验地不同季节土壤呼吸速率的范围 , 拟合的曲线将 越接近实际 . 4 结论 侵蚀裸地土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线 , 与温度的昼夜变化基本一致 , 最高值一般出现在下午 13?00,17?00 , 最低值出现在凌晨 3?00,7?00 , 植被恢复对土壤呼吸速率日变化的趋势基本没有影响 , 但明显减小了土壤呼吸速率日变化幅度 , 其中马尾松林对土壤呼吸速率日变化幅度的影响程度高于板栗 园和百喜草地的. IRGA 法和 AA 法测定的土壤呼吸速率具有明显的幂函数关系 , AA 法测定的土壤呼吸速率为 IRGA - 2 - 1 μ法的 2715 %,218 % , 平均为 7612 %. 当土壤呼吸速率低于 012,013mol ?m ?s 时 , 碱吸收法平均比 动态密闭气室法高估了 77 %. 反之 , 碱吸收法平均低估了 41 %. () J . Acta Pedologica Sinica , 2000 , 37 3: 402 - 409. 罗辑 , 杨忠 , 杨清伟 . 贡嘎山东坡峨眉冷杉林区土壤 CO排 2 () 放 J .土壤学报 , 2000 , 37 3: 402 - 409. 21 J ensen L S , Mueler T , Tate K R , et al . Soil surface COfluxes an index of soil respiration in situ : a comparison of two chamber 2 methods J . Soil Biology and Biochemistry , 1996 , 28 : 1297 - 1306. 22 Yim M H , Joo S J , Nakane K. 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