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不同施氮水平下杜鹃灌丛土壤呼吸通量与季节动态的响应(2)

来源:植物生态学报 作者:张蔷;李家湘;谢宗强
发布于:2017-06-28 共14899字
  2012年8月, 在每个测量样方内选取一个1 m ×1 m的小区, 在小区中心安置一个内径20 cm、高11cm的PVC土壤呼吸环, PVC环入土5 cm.每次测量前一天剪除环内地表活体植物, 以避免对监测数据产生影响。整个试验期间, 土壤呼吸环的位置保持不变。2013年1月至2014年9月, 用LI-8100便携式土壤呼吸测定仪(LI-COR, Nebraska, USA)测量土壤呼吸。生长季(3–11月)每半个月测量1次, 非生长季在自然条件允许的情况下每月测量1次(非生长季因自然条件的限制不能保证每月测量)。每次测量选择晴朗的天气, 连续测量3天, 算出平均值代表当月的土壤呼吸速率。为了在最大程度上减小日温度变化对土壤呼吸的影响, 每次测量尽量在10:00–13:00进行。
  
    
  1.3.3 灌木层根系生物量增量的测定。
  
  灌木层根系生物量的测量采用数学模拟法(郑绍伟等, 2007)。2012年8月和2013年8月分别对样方中的全部灌木进行每木调查, 逐株记录其种名、基径(地面5 cm处)和高度。首次测量时, 用红色油漆笔标记基径的测量位置, 一年后在标记位置进行测量。对每株灌木编号挂牌, 以便识别。在样方外, 对优势种杜鹃和湖南白檀分别取47株和30株标准株,对非优势种分常绿种和落叶种分别取168株和33株标准株。测量标准株的基径和高度, 测量后全根挖出, 清除所有非根系物质, 对各部分分割后称质量,并取样(取样100 g)装入布袋带回实验室烘干称量, 以构建测量因子与根系生物量之间的关系, 并利用群落调查的测量因子基径和高度推算样地的根系生物量。两年测得的根系生物量相减得到根系生物量增量。
  
  1.3.4 凋落物量的测定。
  
  采用面积为0.25 m2(0.5 m × 0.5 m)的收集器收集凋落物, 在每个5 m × 5 m的样方内随机布设8个。收集从2013年5月到2014年5月产生的凋落物, 共收集5次。收集的凋落物在65 ℃恒温下烘至恒质量,称量得到凋落物的质量。对每块样方收集框中的凋落物的质量加和, 得到该样方的凋落物年产量。
  
  1.3.5 数据分析处理。
  
  利用单因素方差分析方法比较不同处理样地之间根系生物量增量和凋落物量的差异。利用重复测量的方差分析比较不同氮处理下土壤呼吸的差异,以分析施氮和测定时间及二者的交互作用对杜鹃灌丛土壤呼吸速率的影响。
  
  采用指数模型来拟合土壤呼吸速率(R, μmolCO2·m^–2·s^–1)与土壤温度之间的关系: R = αeβT.其中,T为5 cm深土壤温度(℃), α为0 ℃时的土壤呼吸速率, β为土壤呼吸的温度反应系数。土壤呼吸的温度敏感性(Q10)值由β值获得: Q10= e10β。R与5 cm深土壤含水量(M)的关系采用线性函数来拟合: R = aM + b,其中a和b是线性回归拟合常数。
  
  用Microsoft Office Excel 2007进行数据整理,数据的统计分析采用Statistics Analysis System 9.2,显着水平为0.05.动态曲线及相关图形使用Origin8.5和Microsoft Office Excel 2007软件绘制。
  
  2 结果。
  
  2.1 土壤温度和含水量的季节变化。
  
  观测结果表明, 地下5 cm土壤温度具有明显的季节变化, 在1月份达到最低((4.18 ± 0.35) ℃), 之后开始上升, 在8月份达到最高((20.62 ± 0.36) ℃)(图1)。地下5 cm土壤含水量比较稳定, 季节变化不是很明显, 波动范围为0.15%–0.28%, 但秋季的土壤含水量相对较低。本试验地点2013年的年平均土壤温度为(14.17 ± 0.30) ℃, 年平均土壤湿度为(0.23 ± 0.06) cm^3·cm^–3.
  
    
  2.2 氮添加对根系生物量增量和凋落物量的影响。
  
  经过1年的施氮处理, 4种不同氮添加样地的根系生物量增量分别为734.05、868.84、1 001.91和1 186.50 kg·hm^–2(图2A)。LN、MN和HN处理样地的根系生物量增量分别比对照样地高出18.36%、36.49%和61.63%, 说明氮添加对植物根系的生长有促进作用, 并且氮添加浓度越高, 促进作用越明显。单因素方差分析结果显示各处理之间的差异未达到显着水平(p = 0.53)。
  
    
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