西双版纳热带季节雨林土壤呼吸季节动态及驱动因素
蔡子良1，邱世平1, 2*
【摘 要】摘要：季节雨林是西双版纳热带森林生态系统中原始林，本研究采用挖壕沟法与红外气体分析法研究了西双版纳热带季节雨林土壤呼吸，包括根系呼吸、异养呼吸的干湿季动态变化，旨在为准确估算中国热带碳收支提供基础数据。结果表明，（1）西双版纳热带季节雨林所在的土壤温度和土壤湿度存在显著的季节变化规律，均呈倒“V”型变化趋势。不同季节0－5 cm土壤温度和湿度均显著高于5－10 cm；土壤温度和湿度随着季节的变化呈先增加后降低趋势，在夏季达到最大，在冬季最小。（2）西双版纳热带季节雨林土壤总呼吸（Rs）、自养呼吸（Ra）及异养呼吸（Rh）具有明显的分层现象和季节性规律，从分层来看，不同季节0－5 cm土壤总呼吸（Rs）、自养呼吸（Ra）及异养呼吸（Rh）均高于5－10 cm土层；从季节性规律来看，土壤总呼吸（Rs）、自养呼吸（Ra）及异养呼吸（Rh）随着季节的变化呈先增加后降低趋势，在夏季达到最大，在冬季最小。（3）西双版纳热带季节雨林土壤总呼吸与土壤温度呈显著的指数关系，与土壤湿度呈显著的二次曲线关系，其决定系数R2分别为0.32－0.46和0.29－0.40（P＜0.05），明显低于土壤呼吸速率与土壤温度关系方程的R2值，这表明土壤呼吸速率与土壤含水量之间的相关性较弱。（4）主成分分析表明，第一主成分对原始变量的解释贡献了总方差的64.18%，负荷值最高的几个指标分别为有机碳、全氮和转化酶，第二主成分为全氮、全钾和转化酶，说明土壤温度、有机碳、全氮和蔗糖酶是西双版纳热带季节雨林土壤呼吸的主要影响因子。 【期刊名称】生态环境学报
【年(卷),期】2019(028)002 【总页数】8
【关键词】西双版纳；热带季节雨林；土壤呼吸；季节动态
引用格式：蔡子良, 邱世平, 2019. 西双版纳热带季节雨林土壤呼吸季节动态及驱动因素[J]. 生态环境学报, 28(2): 283-290.CAI Ziliang, QIU Shiping, 2019. Seasonal variation of soil respiration and its impact factors in tropical seasonal rainforest in Xishuangbanna, Yunnan [J]. Ecology and Environmental Sciences, 28(2): 283-290.
基金项目：国家自然科学基金项目（4015020316）
土壤呼吸作为土壤碳通量和陆地生态系统碳循环的关键成分，土壤呼吸的微小变化将对大气碳热平衡产生巨大影响（Carey et al.，2016；Berryman et al.，2015；Liu et al.，2016）。CO2浓度增加导致全球气候变暖已是不争的事实，威胁着人类的生存和发展（李玉宁等，2002；崔骁勇等，2001）。因此，在全球气候变化背景下，陆地生态系统碳循环与收支研究一直是国内外学者关注的热点问题之一（曹湛波等，2016）。土壤呼吸是土壤与大气进行碳交换的主要过程，是陆地生态系统碳循环的一个重要组成部分，也是土壤碳库主要输出途径，全球每年通过土壤呼吸作用释放的 C约为 75 Pg（Kang et al.，2016；雷蕾等，2016）。土壤呼吸速率很小的变化，都将使大气CO2浓度和土壤碳储量发生巨大的改变，在全球尺度，森林土壤呼吸释放的CO2量为77 Pg·a-1（以C计，下同），仅次于全球总初级生产力（100－120 Pg·a-1），大于全球陆地生态系统的净初级生产力（50－60 Pg·a-1）（栾军伟等，2006；杨玉盛等，2004）。因此，准确评估土壤呼吸作用及其对全球变化的响应具有十分重要的
意义（杨玉盛等，2004；Xu et al.，2015；Chen et al.，2015）。
森林生态系统既可充当碳源也可充当碳汇，其呼吸的年际变化大于光合作用（龚斌等，2013）。根据微气候法估算热带地区净初级生产力约为全球陆地生态系统光合作用的32%，而热带森林植被和地下碳约占全球陆地碳库的37%，这种对净生物碳汇的估算由于受取样区域限制而不很准确（杨玉盛等，2004）。近年来，亚洲热带天然林正以前所未有的速度转变为次生林或人工林，20世纪80年代土壤损失到大气中的碳平均为0.88 Pg·a-1，90年代为 1.09 Pg·a-1，20 世纪大约为 2 Pg·a-1（王家骏等，2018）。
西双版纳热带季节雨林是分布在热带北缘水热和海拔高度极限条件下的森林类型，具有热带森林的结构和群落特征，热带季节雨林面积在 1976－2013年间减少了67%（刘博奇等，2016；梁国华等，2016）。土壤呼吸对于准确估算该区碳汇/源具有重要意义。目前土壤呼吸及其影响因子的研究主要集中在典型生态系统的测定上，如温带森林、北方针叶林和半干旱草原等（Xu et al.，2015；刘博奇等，2016；王家骏等，2018），而对西双版纳热带季节雨林土壤呼吸，区分根系呼吸、异养呼吸变化规律及其影响因子的研究尚未见报道。有鉴于此，本研究探讨西双版纳地区热带季节雨林土壤呼吸季节变化动态及其影响因子，旨在为准确估算中国热带碳收支提供基础数据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
西双版纳傣族自治州属北热带季风气候，年均降雨量1557 mm，全年干湿季分明，干季（11月至次年4月，包括雾凉季和干热季）降雨264 mm，占年降雨的17%，雨季（5－10月）降雨1293 mm，占年降雨的83%，年均相对
西双版纳热带季节雨林土壤呼吸季节动态及驱动因素
