賈 朋， 魏 龍， 王 燕， 劉 珊， 高常軍， 周 平， 李吉躍

(1華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642； 2廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520)

?

馬占相思人工林土壤溫室氣體排放日變化規(guī)律研究

賈 朋1，2， 魏 龍2， 王 燕1， 劉 珊1， 高常軍2， 周 平2， 李吉躍1

(1華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642； 2廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520)

【目的】探索馬占相思Acaciamangium人工林土壤溫室氣體排放日變化規(guī)律，確定最佳觀測(cè)時(shí)間?！痉椒ā坎捎渺o態(tài)箱-氣相色譜法，對(duì)華南地區(qū)馬占相思人工純林土壤3種溫室氣體CO2、CH4、N2O通量進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)?！窘Y(jié)果】馬占相思人工林土壤3種溫室氣體具有明顯的日變化特征，馬占相思人工林土壤為CO2和N2O的排放源及CH4的吸收匯，其通量日變化幅度分別為：401.33～555.59 mg·m-2·h-1、24.50 ～ 34.72 μg·m-2·h-1和-10.96～-41.88 μg·m-2·h-1。地表CO2、CH4通量和5cm深土壤溫度呈極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)相關(guān)，地表N2O通量同溫度的相關(guān)性不顯著?！窘Y(jié)論】通過對(duì)矯正系數(shù)分析，綜合考慮3種溫室氣體以及取樣的可操作性，華南地區(qū)馬占相思人工林雨季的最佳觀測(cè)時(shí)間為09：00時(shí)左右。

馬占相思； 溫室氣體； 日變化； 觀測(cè)時(shí)間； 人工林土壤

大氣中溫室氣體濃度增加所引起的全球氣候變暖成為當(dāng)今全人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一[1-2]。CO2、CH4和N2O是3種對(duì)全球氣候變化影響最大的溫室氣體，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)可達(dá)80%左右[3]。IPCC第5次研究報(bào)告顯示，全球CO2年均體積分?jǐn)?shù)達(dá)到390.5 cm3·m-3，CH4和N2O年均體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1 803.0 和324.2 mm3·m-3，分別比工業(yè)革命(1750年)前增加了40%、150%和20%，達(dá)到歷史的最高值，全球溫室效應(yīng)越來越明顯[4-5]。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，森林土壤是CO2、CH4、N2O等主要溫室氣體的源、匯地之一[6-7]。從20世紀(jì)70年代以來，世界各國(guó)政府和科學(xué)界在不同生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體源和匯方面開展了大量的工作[8-10]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)土壤溫室氣體源和匯的研究主要集中于季節(jié)性排放特征[11-13]。人工林是我國(guó)森林類型的重要組成部分，第8次全國(guó)森林資源清查結(jié)果顯示，全國(guó)人工林面積達(dá)6 933萬hm2，占世界人工林面積的1/3[14]。華南地區(qū)是我國(guó)最重要的人工林產(chǎn)區(qū)，人工純林的土壤溫室氣體日變化排放有著怎樣的規(guī)律?相關(guān)的研究少見報(bào)道。本研究以亞熱帶常見速生豐產(chǎn)林馬占相思Acaciamangium人工純林為研究對(duì)象，通過對(duì)3種溫室氣體通量及環(huán)境因子的測(cè)定，探索馬占相思人工林土壤溫室氣體排放通量的日變化特征，確定我國(guó)亞熱帶地區(qū)人工林不同溫室氣體通量的最佳觀測(cè)時(shí)間，旨在為研究亞熱帶地區(qū)人工林地表溫室氣體排放規(guī)律提供依據(jù)和參考。

1 研究區(qū)概況

本研究設(shè)在廣州增城市國(guó)營(yíng)增城林場(chǎng)，該地區(qū)海拔最高為494.6 m，平均海拔200 m左右。研究區(qū)屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均降水量1 904 mm，4—9月為雨季(月平均降水超過200 mm)，占全年降水量的85%左右，11月至翌年1月為旱季(月平均降水50 mm以下)；年平均溫度21.6 ℃，最冷月(1月)的多年平均溫度為13.3 ℃，最熱月(8月)的多年平均溫度為28.4 ℃。研究樣地馬占相思林地理位置為北緯的23°19′ 45″，東經(jīng)113°47′22″，位于海拔106 m的山坡上，為1995年栽種的人工林。喬木層以人工栽種的馬占相思為主，間或有少量布渣葉Microcospaniculata等分布；灌木層優(yōu)勢(shì)植物為五指毛桃Ficushirta、瓜馥木Fissistigmaoldhamii等，草本層以白花懸鉤子Rubusleucanthus、芒萁Dicranopterispedata等為主。土壤為花崗巖發(fā)育而成的赤紅壤，土壤呈酸性，土壤理化性質(zhì)見表1。

表1 馬占相思人工林土壤理化性質(zhì)

2 研究方法

2.1 樣品采集時(shí)間與方法

溫室氣體通量采用靜態(tài)箱-氣相色譜法測(cè)定。采樣箱為組合式，由底座、水封槽和頂箱3部分組成，均為PVC材質(zhì)。底座圓筒形(直徑30 cm, 高20 cm)，底座外側(cè)附另一圓筒，2個(gè)圓筒之間的空隙構(gòu)成水封槽(寬5 cm, 高10 cm)，頂箱為一端密封的圓筒(直徑30 cm，高39 cm)，頂箱頂部開一個(gè)直徑0.5 mm的小口，連接硅膠管，用于采氣。2014年4月在增城林場(chǎng)馬占相思人工純林內(nèi)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，標(biāo)準(zhǔn)地規(guī)格30 m×30 m，在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沿一條對(duì)角線均勻布置5個(gè)靜態(tài)箱，底座打入地底10 cm，自然靜置4個(gè)月以消除布設(shè)靜態(tài)箱帶來的環(huán)境擾動(dòng)。

采樣于2014年8月4—5日進(jìn)行，天氣晴好，采集06:00至次日03:00時(shí)段內(nèi)的氣體樣品，每隔3 h采集1次。采樣前，在底座密封槽內(nèi)注入清水，以密封氣體。在每個(gè)采樣點(diǎn)罩箱后每隔10 min(即0、10、20和30 min)用注射針管從箱中抽取100 mL氣體，注入氣體采集袋，采樣后及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室分析。在每次采集氣體樣品的同時(shí)，用便攜式手持氣象站(NK kestrel4500NV，美國(guó))測(cè)定大氣壓，用便攜式數(shù)字溫度計(jì)(JM624，天津今明儀器有限公司)測(cè)定地表氣溫和5 cm深處土壤溫度。

用Agilent 7890A氣相色譜儀(7890A GC System，美國(guó))測(cè)定CO2、CH4和N2O 這3種溫室氣體濃度。CO2和CH4檢測(cè)器為氫焰離子化檢測(cè)器(FID)，檢測(cè)器溫度250 ℃，載氣為高純N2。N2O檢測(cè)器為電子捕獲檢測(cè)器(ECD)，檢測(cè)器溫度330 ℃，載氣為體積分?jǐn)?shù)為95%的氬甲烷。

氣體的通量是指單位時(shí)間單位面積觀測(cè)的箱內(nèi)該氣體質(zhì)量的變化，一般正值表示從土壤排放到大氣，負(fù)值表示土壤吸收大氣中的氣體[15]。氣體通量的計(jì)算公式[16]為：

式中，F(xiàn)為氣體通量，mg·m-2·h-1；M為被測(cè)氣體的摩爾質(zhì)量，g·mol-1；P為采樣時(shí)的大氣壓，hPa；T為采樣時(shí)的絕對(duì)溫度，K；dc/dt為采樣時(shí)氣體濃度隨時(shí)間變化的直線斜率；V0、P0和T0分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體摩爾體積(22.41 L·mol-1)、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1 013.25 hPa)和絕對(duì)溫度(273.15 K)；H為采樣箱高度，m。

2.2 溫室氣體日變化中最佳觀測(cè)時(shí)間的矯正系數(shù)

各個(gè)時(shí)刻溫室氣體通量的矯正系數(shù)可以用下式進(jìn)行計(jì)算[17]：

Ci=Favg/Fi,

式中，Ci為矯正系數(shù)，i為一天中進(jìn)行觀測(cè)的次數(shù)，各次觀測(cè)的間隔時(shí)間相等，i= 1，2，3，…，n；Favg為溫室氣體日平均通量；Fi為第i次觀測(cè)的溫室氣體通量。

2.3 土壤樣品的采集及分析

2.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及作圖，用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性及回歸分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤CO2、CH4、N2O通量日變化特征

由圖1可知，CO2的全天通量均為正值，說明馬占相思人工林土壤為CO2的排放源。CO2排放通量的日變化具有一定的規(guī)律性，總體表現(xiàn)為先增高后降低的單峰曲線。整體來看CO2排放通量的日變化比較平穩(wěn)，白天稍高于晚上，變化幅度為401.33～555.59 mg·m-2·h-1，日均值482.68 mg·m-2·h-1。土壤CO2排放通量的最小值出現(xiàn)在06:00左右，此時(shí)土壤溫度最低。此后，隨著溫度的升高，CO2排放通量也隨之升高，在15:00左右達(dá)到全天的峰值。相關(guān)性分析表明，土壤CO2排放通量與地表氣溫及5 cm深土壤溫度之間有顯著的正相關(guān)性(R=0.748，P<0.05；R=0.846，P<0.01；R為通量與地表氣溫的相關(guān)系數(shù)，R為通量與5 cm深土壤溫度的相關(guān)系數(shù)，下同)。

圖1 馬占相思人工林土壤CO2排放通量的日變化

由圖2可知，全天的CH4通量均為負(fù)值，說明馬占相思人工林土壤為CH4的吸收匯。CH4吸收通量呈現(xiàn)明顯的單峰變化，夜間吸收通量明顯高于白天，變化范圍為-10.96～-41.88 μg·m-2·h-1，日均值為-24.35 μg·m-2·h-1。從早上開始CH4的吸收量不斷減小，于下午18:00左右CH4的吸收通量達(dá)到最小值，為-10.96 μg·m-2·h-1，太陽落山之后急劇增加，凌晨03:00達(dá)到全天吸收的最大值，為-41.88 μg·m-2·h-1，最大吸收通量是最小值的3.8倍。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，氣溫對(duì)土壤CH4通量無顯著影響(P>0.05)，土壤CH4通量與土壤5 cm溫度之間有顯著的相關(guān)性(R=0.797，P<0.05)。

圖2 馬占相思人工林土壤CH4通量的日變化

由圖3可知，全天的N2O通量均為正值，說明馬占相思人工林土壤為N2O的排放源。N2O排放通量變化范圍有較明顯的日變化特征，呈現(xiàn)升高-降低-升高-降低的趨勢(shì)，呈大小不同的雙峰曲線，變化范圍24.50 ～ 34.72 μg·m-2·h-1，日均值為29.51 μg·m-2·h-1。N2O排放通量的最低點(diǎn)出現(xiàn)在早上06:00，這很可能是由于早上的低溫所致；隨后N2O排放通量逐漸增強(qiáng)，在09:00左右達(dá)到第1個(gè)峰值；此后排放通量呈下降趨勢(shì)，在12:00時(shí)出現(xiàn)低谷；12:00之后排放通量迅速增加，在18:00達(dá)到全天的峰值，34.72 μg·m-2·h-1。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，地表氣溫及5 cm深土壤溫度對(duì)土壤N2O排放通量無顯著影響(P>0.05)。

圖3 馬占相思人工林土壤N2O通量的日變化

Fig.3 Diurnal variation of N2O flux from Acacia mangium plantation soil

3.2 土壤CO2、CH4、N2O通量與溫度的關(guān)系

由于日變化觀測(cè)中沒有降水、施肥等外界因素的影響，溫度成為了影響土壤溫室氣體通量的最關(guān)鍵因子[19]。回歸分析(表2)表明，土壤CO2排放通量和氣溫顯著相關(guān)(P<0.05)，和土壤5 cm處溫度極顯著相關(guān)(P<0.01)。土壤CO2排放通量和氣溫、土壤5 cm處溫度之間呈指數(shù)相關(guān)，相關(guān)性較好，這與許多研究相吻合[20-22]。Q10值是衡量土壤呼吸速率對(duì)溫度敏感性的一個(gè)指標(biāo)，根據(jù)有關(guān)公式[22]可知，馬占相思人工林的Q10值為3.37。這說明溫度每升高10 ℃，馬占相思人工林土壤呼吸增加3.37倍。土壤CH4通量同土壤5 cm處溫度之間顯著正相關(guān)(P<0.05)，土壤CH4通量同氣溫之間無顯著相關(guān)性(P>0.05)。土壤N2O通量和氣溫及土壤5 cm處溫度之間無顯著相關(guān)(P>0.05)。

表2 土壤CO2、CH4和N2O通量與溫度的相關(guān)性1)

3.3 土壤CO2、CH4、N2O通量的最佳觀測(cè)時(shí)間

對(duì)土壤溫室氣體進(jìn)行日變化觀測(cè)的一個(gè)重要目的就是找出一天中最具代表性的通量測(cè)定時(shí)間段，以該時(shí)間段內(nèi)單次的觀測(cè)值來近似代替日均值。圖4為CO2、CH4、N2O通量的矯正系數(shù)隨時(shí)間的分布。可以看出，CO2和N2O的矯正系數(shù)波動(dòng)較小，CH4的矯正系數(shù)波動(dòng)較大。CO2通量的矯正系數(shù)在06:00—12:00時(shí)接近于1.0，表明這一時(shí)間段的CO2通量能代表一天的CO2平均排放量，即06:00—12:00為該地區(qū)溫室氣體研究中采集CO2的最佳時(shí)間。同理，CH4通量的最佳觀測(cè)時(shí)間為09:00—12:00，N2O通量的最佳觀測(cè)時(shí)間為09:00—15:00及0:00—03:00。3種溫室氣體通量的矯正系數(shù)在上午09：00時(shí)最接近1.0，說明這一時(shí)間3種溫室氣體的通量最能代表一天的平均通量。

圖4 土壤CO2、CH4和N2O通量的矯正系數(shù)隨時(shí)間的分布

4 討論

4.1 溫室氣體日變化規(guī)律

亞熱帶地區(qū)馬占相思人工林土壤3種溫室氣體具有明顯的日變化特征，CO2排放通量的日變化呈單峰曲線，其變化軌跡同全天溫度的變化軌跡大體一致，土壤CO2主要來源于植物根呼吸、土壤動(dòng)物和土壤微生物的呼吸作用以及凋落物的分解，呼吸作用及凋落物的分解都在一定范圍內(nèi)隨溫度的升高而加強(qiáng)[23]。CH4通量的日變化呈單峰曲線，吸收高峰出現(xiàn)在晚上，甲烷產(chǎn)生菌是專性厭氧菌，而甲烷氧化細(xì)菌吸收甲烷是一個(gè)耗氧過程[24]。隨著土壤溫度提高，土壤生物活性加強(qiáng)，土壤氧消耗快，有利于甲烷產(chǎn)生菌的活性，表現(xiàn)為土壤甲烷吸收通量降低。N2O通量的日變化呈雙峰曲線，在上午和下午出現(xiàn)2個(gè)排放高峰。肖冬梅等[25]研究發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)是N2O排放的一個(gè)限制因子，光強(qiáng)越強(qiáng)，N2O排放越少。本研究中也發(fā)現(xiàn)類似的情況，N2O在中午光強(qiáng)最強(qiáng)的時(shí)候出現(xiàn)低谷。

華南地區(qū)馬占相思人工純林土壤3種溫室氣體CO2、CH4、N2O日均通量(482.68 mg·m-2·h-1、-24.35 μg·m-2·h-1、29.51 μg·m-2·h-1)明顯低于南亞熱帶森林土壤溫室氣體日均通量(618.50 mg·m-2·h-1、-39.13 μg·m-2·h-1、78.51 μg·m-2·h-1)[15]，表明人工林土壤溫室氣體通量比同一區(qū)域內(nèi)的天然林低。馬占相思人工林土壤CO2通量低于同一地區(qū)近自然林的主要原因可能是馬占相思的根系具有固氮根瘤菌，固氮根瘤菌能顯著提高土壤中的氮含量[26]，土壤中氮含量較高會(huì)降低森林地表CO2通量[27]，也有可能與馬占相思葉片凋落量及其分解速度低于天然林有關(guān)[28-29]。森林林齡和土壤的破壞程度會(huì)影響CH4的吸收通量[24，30]，馬占相思人工林對(duì)CH4的吸收功能弱于天然林，可能與受到的人為干擾有關(guān)。另外本研究土壤中的氨態(tài)氮(9.81 mg·kg-1)高于天然林(5.91 mg·kg-1)[31]，對(duì)甲烷的氧化起一定的競(jìng)爭(zhēng)抑制作用[32]。森林土壤N2O主要來源于硝化過程和反硝化過程[33]，較高的凋落物量和較快的凋落物分解速率能創(chuàng)造有利于硝化和反硝化細(xì)菌生存的微生物環(huán)境[34]。植被組成也是影響森林土壤N2O通量的關(guān)鍵因子之一。和人工林相比，天然林植被類型更為復(fù)雜，根生物量和微生物生物量更高，也是天然林N2O排放高于馬占相思人工林的原因之一。

4.2 溫度對(duì)溫室氣體通量的影響

馬占相思人工林地表CO2通量和氣溫顯著正相關(guān)，和5 cm深土壤溫度極顯著正相關(guān)。其土壤呼吸速率與溫度的敏感性指標(biāo)Q10值為3.37，高于熱帶地區(qū)(2.10)[35]和亞熱帶天然林(2.60)[27]，但是低于溫帶地區(qū)的硬木混交林(3.90)[36]和山毛櫸Fagussylvatica林(4.20)[37]，同去除凋落物的亞熱帶針闊葉混交林(3.24)[28]較為接近。可見低緯度森林對(duì)溫度的敏感性低于高緯度，自然林對(duì)溫度的敏感性低于人工林，在全球變暖的條件下，溫度變化對(duì)高緯度森林和人工林的土壤呼吸排放CO2的影響更大。馬占相思人工林土壤CH4吸收通量與氣溫相關(guān)性不顯著，與5 cm深土壤溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，與北京油松Pinustabuliformis人工林的研究相一致[38]。隨著土壤溫度升高，土壤微生物活性加強(qiáng)，土壤氧消耗快，而甲烷氧化細(xì)菌吸收甲烷是一個(gè)耗氧過程[24]，CH4吸收速率減少，表現(xiàn)為土壤甲烷吸收通量降低。對(duì)溫帶森林的研究表明，土壤N2O通量與土壤溫度之間存在正相關(guān)關(guān)系[39]，然而在熱帶森林中這種相關(guān)性不顯著或者不存在[40]。對(duì)亞熱帶馬占相思人工林而言，結(jié)果同熱帶森林相一致，氣溫和5 cm深土壤溫度對(duì)土壤N2O通量無明顯影響，其原因有待于進(jìn)一步研究。

4.3 溫室氣體通量的最佳觀測(cè)時(shí)間

在華南馬占相思人工林中，將雨季采樣日的06:00—12:00作為CO2的采樣時(shí)間，可代表當(dāng)日CO2的平均通量。CH4為09:00—12:00，N2O為09:00—15:00及00:00—03:00。在不同地區(qū)不同時(shí)期應(yīng)通過日變化研究來選擇合適當(dāng)時(shí)季節(jié)的最佳采樣時(shí)間，以增強(qiáng)觀測(cè)結(jié)果的代表性[19]。沙麗清[41]及Davidson等[42]研究表明，上午09:00的CO2通量觀測(cè)值與日均值非常接近?？锲G華[43]對(duì)內(nèi)蒙古華北落葉松Larixprincipis-rupprechtii人工林研究表明，3種土壤溫室氣體的最佳觀測(cè)時(shí)間為09:00和19:00。綜合考慮3種溫室氣體以及取樣的可操作性，09:00左右可以作為華南地區(qū)馬占相思人工林最佳采樣時(shí)間，獲得的通量值可代表當(dāng)日溫室氣體的平均通量。

4.4 結(jié)論

亞熱帶地區(qū)馬占相思人工林土壤為CO2和N2O的排放源，是CH4的吸收匯，其排放(吸收)強(qiáng)度均低于同一區(qū)域的天然林。馬占相思人工林土壤3種溫室氣體具有明顯的日變化特征，CO2通量的日變化呈單峰曲線，下午出現(xiàn)排放高峰；CH4通量的日變化呈單峰曲線，吸收高峰出現(xiàn)在晚上；N2O通量的日變化呈雙峰曲線，在上午和下午出現(xiàn)2個(gè)排放高峰。

在日變化中，短時(shí)間內(nèi)沒有降水、施肥等外界因素的干擾，溫度成為這一時(shí)期影響溫室氣體通量的決定性因素。本研究中，氣溫和5 cm深土壤溫度對(duì)馬占相思人工林土壤CO2的釋放有顯著影響，土壤CO2通量同氣溫、5 cm深土壤溫度呈指數(shù)相關(guān)；5 cm深土壤溫度對(duì)CH4通量具有顯著性影響，二者之間呈線性相關(guān)；溫度對(duì)N2O通量日變化無顯著影響。

綜合考慮3種溫室氣體以及取樣的可操作性，華南地區(qū)馬占相思人工林雨季的最佳采樣時(shí)間為09:00時(shí)左右。

[1] WANG W C, YUNG Y L, LACIS A A, et al. Greenhouse effects due to man-made perturbations of trace gases[J]. Science, 1976, 194(4266): 685- 690.

[2] DICKINSON R E, CICERONE R J. Future global warming from atmospheric trace gases[J]. Nature, 1986, 319: 109-115.

[3] KIEHL J T, TRENBERTH K E. Earth’s annual global mean energy budget [J]. Am Meteorol Soc, 1997, 78(2): 197-208.

[4] IPCC. Climate Change 2013: The physical science basis[M].Cambridge，UK: Cambridge University Press, 2013.

[5] NAJAFI M R, ZWIERS F W, GILLETT N P. Attribution of Arctic temperature change to greenhouse-gas and aerosol influences[J]. Nat Clim Change, 2015，5(3): 246-249.

[6] RICHTER D D, MARKEWITZ D, TRUMBORE S E, et al. Rapid accumulation and turnover of soil carbon in a re-establishing forest[J]. Nature, 1999, 400(6739): 56-58.

[7] BOWDEN R D, DAVIDSON E, SAVAGE K, et al. Chronic nitrogen additions reduce total soil respiration and microbial respiration in temperate forest soils at the Harvard Forest[J]. Forest Ecol Manag, 2004, 196(1): 43-56.

[8] DIXON R K, BROWN S, HOUGHTON R A, et al. Carbon pools and flux of global forest ecosystems [J]. Science, 1994, 263(5144): 185-190.

[9] BAGGS E M, BLUM H. CH4oxidation and emissions of CH4and N2O from Loliumperenne swards under elevated atmospheric CO2[J]. Soil Biol Biochem, 2004, 36(4): 713-723.

[10]齊玉春, 董云社, 章申, 等. 貢嘎山山地暗針葉林帶森林土壤溫室氣體N2O和CH4排放研究[J]. 中國(guó)科學(xué)(D輯: 地球科學(xué)), 2002, 32(11): 934-941.

[11]YAN, J H, ZHANG D Q, ZHOU G Y, et al. Soil respiration associated with forest succession in subtropical forests in Dinghushan Biosphere Reserve[J]. Soil Biol Biochem, 2009, 41(5), 991-999.

[12]林麗莎, 李向義, 韓士杰. 長(zhǎng)白山天然次生白樺林土壤CO2釋放通量研究[J]. 干旱區(qū)地理, 2009, 32(1): 67-71.

[13]劉實(shí), 王傳寬, 許飛. 4種溫帶森林非生長(zhǎng)季土壤二氧化碳、甲烷和氧化亞氮通量[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2010, 30(15): 4075- 4084.

[14]徐濟(jì)德. 我國(guó)第8次森林資源清查結(jié)果及分析[J]. 林業(yè)經(jīng)濟(jì), 2014, 36(3): 6- 8.

[15]周存宇, 張德強(qiáng), 王躍思, 等. 鼎湖山針闊葉混交林地表溫室氣體排放的日變化[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2004, 24(8): 1741-1745.

[16]李錫鵬, 川中丘陵區(qū)典型農(nóng)田和森林土壤溫室氣體排放特征及影響因素[D]. 成都: 西南交通大學(xué), 2014.

[17]ZHENG X H, WANG M X, WANG Y S, et al. Comparison of manual and automatic methods for measurement of methane emission from rice paddy fields[J]. Adv Atmos Sci, 1998, 15(4): 569-579.

[18]鮑士旭. 土壤農(nóng)化分析[M]. 3版. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

[19]田慎重, 寧堂原, 遲淑筠, 等. 不同耕作措施的溫室氣體排放日變化及最佳觀測(cè)時(shí)間[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(3): 879- 888.

[20]TANG X L, LIU S G, ZHOU G Y, et al. Soil-atmospheric exchange of CO2, CH4, and N2O in three subtropical forest ecosystems in southern China[J]. Global Change Biol, 2006, 12(3): 546-560.

[21]LUO Y Q, WAN S Q, HUI D F, et al. Acclimatization of soil respiration to warming in a tall grass prairie[J]. Nature, 2001, 413(6856): 622- 625.

[22]FANG C, MONCRIEFF J B. The dependence of soil CO2efflux on temperature[J]. Soil Biol Biochem, 2001, 33(2): 155-165.

[23]韓瑛, 楊小燕, 陳祥偉, 等. 黑土區(qū)不同土地利用方式土壤CO2和N2O通量日變化特征[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 42(5): 89-91.

[24]ZHANG W, MO J M, ZHOU G Y, et al. Methane uptake responses to nitrogen deposition in three tropical forests in southern China[J]. J Geophys Res, 2008, 113(D11):3078-3088.

[25]肖冬梅, 王淼, 姬蘭柱, 等. 長(zhǎng)白山闊葉紅松林土壤氮化亞氮和甲烷的通量研究[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2004, 15(10): 1855-1859.

[26]竇雅靜, 康麗華, 陸俊錕. 相思屬樹種根瘤菌研究進(jìn)展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 41(17): 7511-7514.

[27]MO J M, ZHANG W, GUNDERSEN P, et al. Nitrogen addition reduces soil respiration in a mature tropical forest in southern China[J]. Global Change Biol, 2008, 14(2): 403- 412.

[28]周存宇, 周國(guó)逸,張德強(qiáng), 等. 鼎湖山森林地表 CO2通量及其影響因子的研究[J]. 中國(guó)科學(xué), 2004, 34(S2): 175-182.

[29]鄒碧, 李志安, 丁永禎, 等. 南亞熱帶4種人工林凋落物動(dòng)態(tài)特征[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2006, 26(3): 715-721.

[30]MALJANEN M, LIIKANEN A, SILVOLA J, et al. Methane fluxes on agricultural and forested boreal organic soils[J]. Soil Use Manage, 2003, 19(1): 73-79.

[31]莫江明, 彭少麟, 方運(yùn)霆, 等. 鼎湖山馬尾松針闊葉混交林土壤有效氮?jiǎng)討B(tài)的初步研究[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2001, 21(3): 492- 497.

[32]NANBA K, KING G M. Response of atmospheric methane consumption by Maine forest soils to exogenous aluminum salts[J]. Appl Environ Microbiol, 2000, 66(9): 3674-3679.

[33]WRAGE N, VELTHOF G L, VAN BEUSICHEM M L, et al. Role of nitrifier denitrification in the production of nitrous oxide[J]. Soil Biol Biochem, 2001, 33(12): 1723-1732.

[34]ZHANG W, MO J, YU G, et al. Emissions of nitrous oxide from three tropical forests in Southern China in response to simulated nitrogen deposition[J]. Plant Soil, 2008, 306(1/2): 221-236.

[35]BEKKU Y S, NAKATSUBO T, KUME A, et al. Effect of warming on the temperature dependence of soil respiration rate in arctic, temperate and tropical soils[J]. Appl Soil Ecol, 2003, 22(3): 205-210.

[36]DAVIDSON E C, BELK E, BOONE R D. Soil water content and temperature as independent or confounded factors controlling soil respiration in a temperate mixed hardwood forest[J]. Global Change Biol, 1998, 4(2): 217-227.

[37]JANSSENS I A, PILEGAARD K. Large seasonal changes inQ10of soil respiration in a beech forest[J]. Global Change Biol, 2003, 9(6): 911-918.

[38]孫向陽. 北京低山區(qū)森林土壤中CH4排放通量的研究[J]. 土壤與環(huán)境, 2000, 9(3): 173-176.

[39]PAPEN H, BUTTERBACH-BAHL K.A 3-year continuous record of nitrogen trace gas fluxes from untreated and limed soil of a N-saturated spruce and beech forest ecosystem in Germany: 1: N2O emissions[J]. J Geophys Res, 1999, 104(D15):18487-18503.

[40]WERNER C, KIESE R, BUTTERBACH-BAHL K. Soil-atmosphere exchange of N2O, CH4, and CO2and controlling environmental factors for tropical rain forest sites in western Kenya[J]. J Geophys Res, 2007, 112(D3): 3308-3323.

[41]沙麗清. 西雙版納熱帶季節(jié)雨林, 橡膠林及水稻田生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和土壤碳排放研究[M]. 勐臘: 中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園, 2008.

[42]DAVIDSON E C, BELK E, BOONE R D. Soil water content and temperature as independent or confounded factors controlling soil respiration in a temperate mixed hardwood forest[J]. Global Change Biol, 1998, 4(2): 217-227.

[43]匡艷華. 華北落葉松人工林溫室氣體通量特征及其影響因素[D]. 呼和浩特: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013.

【責(zé)任編輯 李曉卉】

Diurnal variations in greenhouse gas emissions from Acacia mangium plantation soil

JIA Peng1,2， WEI Long2， WANG Yan1， LIU Shan1， GAO Changjun2， ZHOU Ping2， LI Jiyue1

(1 College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University， Guangzhou 510642, China； 2 Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou 510520, China)

【Objective】 In order to study the diurnal variations in fluxes of greenhouse gases including CO2, CH4and N2O fromAcaciamangiumplantation soil, and determine the optimal observation time. 【Method】The emission fluxes of CO2, CH4and N2O fromA.mangiumplantation soil in southern China were continually observed using static-chamber and gas chromatograph. 【Result】The fluxes of CO2, CH4and N2O fromA.mangiumplantation soil had clear diurnal variations. TheA.mangiumplantation soil was a source of CO2and N2O and a sink of CH4. The daily fluxes of CO2, N2O and CH4ranged from 401.33 to 555.59 mg·m-2·h-1, 24.50 to 34.72 μg·m-2·h-1and -10.96 to -41.88 μg·m-2·h-1respectively. The fluxes of CO2or CH4from soil surface had highly significant (P<0.01) or significant (P<0.05) positive correlations with soil temperature at 5 cm depth, while CH4flux from soil surface was not significantly correlated with soil temperature.【Conclusion】Based on the analysis of the correction coefficients of three greenhouse gases and manipulability of sampling, the optimal time for collection and observation of these three greenhouse gases fromA.mangiumplantation in southern China during rainy seasons is around 09:00．

Acaciamangium; greenhouse gas; diurnal variation; observation time; plantation soil

2016- 01- 10 優(yōu)先出版時(shí)間：2016-10-24

賈 朋(1992—)，男，碩士研究生，E-mail：jiapengforest@163.com；通信作者：周 平(1977—)，女，研究員，博士，E-mail: zhoupinger@sinogaf.cn；李吉躍(1959—)，男，教授，博士，E-mail：ljyymy@vip.sina.com

廣州市森林碳匯計(jì)量與監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(GZFC-KT2)

S714.2

A

1001- 411X(2016)06- 0084- 07

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20161024.1041.014.html

賈 朋， 魏 龍， 王 燕，等.馬占相思人工林土壤溫室氣體排放日變化規(guī)律研究[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016,37(6):84- 90.