2010-2014年哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸数据集

亚热带森林是我国分布面积最大的森林类型,在调控全球气候变化和维持大气碳平衡中具有重要作用。土壤通过呼吸作用排放的碳是大气CO_(2)的主要来源,土壤碳库的细微变化也会显著影响大气CO_(2)的浓度,因此目前亚热带森林土壤碳储量的大小及动态变化特征受到广泛关注。云南哀牢山是我国重要的亚热带森林分布区。本研究依托云南哀牢山森林生态系统国家野外科学观测研究站,利用全自动多通道观测系统开展了亚热带常绿阔叶林土壤呼吸的连续测定,经过严格的数据质量控制和评估,将2010-2014年的土壤呼吸的监测数据收集与整理,包括土壤5 cm温度(Ts)、土壤10 cm含水量(SWC)和土壤呼吸(Rs),并形成日、月和年尺度三类数据集。本数据集对于揭示气候变化对亚热带常绿阔叶林土壤生态过程的影响、正确评估土壤有机碳排放和森林生态系统管理具有重要意义,也为进一步研究气候变暖等全球变化对土壤呼吸组分尤其是土壤有机碳排放的影响提供经验和理论基础。

哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物多样性对碳输入变化和增温的响应

为掌握哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物多样性对碳输入变化和增温的响应,本研究基于云南哀牢山亚热带常绿阔叶林模拟增温实验平台,以去除地表凋落物、切根、切根并增温和对照4个处理6 a后表层矿质土壤(0~10 cm)为研究对象,测定土壤理化性质和微生物群落组成,探讨土壤微生物多样性对碳输入和增温处理的响应和驱动因子。研究结果表明,碳输入和增温处理未改变哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物的优势菌群,各处理的细菌优势菌门为变形菌门和酸杆菌门,真菌优势菌门为子囊菌门和担子菌门。与对照处理相比碳输入和增温处理改变了土壤微生物群落的α多样性指数,切根处理显著降低细菌Shannon指数和Chao1指数,而切根并增温处理的Shannon指数和Chao1指数显著升高。与切根处理相比,切根并增温使土壤细菌群落结构发生显著改变。冗余分析显示,处理间细菌群落结构差异的主要调控因子为土壤温度、土壤含水量、土壤全磷和土壤全钾,其中土壤温度和土壤含水量的影响最大;土壤细菌群落对碳输入变化和增温的响应比真菌群落更为敏感。

云南哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤CH_(4)通量特征

甲烷(CH_(4))是仅次于二氧化碳(CO_(2))的重要温室气体,对全球气候变化有重要的反馈作用。亚热带森林土壤是全球陆地生态系统重要的CH_(4)汇,但因在亚热带的观测较少,致使模型估算得出的结果具有不确定性,因此需对土壤CH_(4)通量进行现场观测和实验,以便准确估计亚热带森林土壤CH_(4)通量及其对该生态系统碳汇能力的贡献。采用大型多点自动开闭箱式自动连续测定法在哀牢山亚热带常绿阔叶林开展土壤CH_(4)通量、气温(t_(a))、地表温度(t_(0))、土壤5 cm温度(t_(5))、降雨量(P)和土壤含水量(C_(sw))进行连续1年定位观测。结果表明,(1)云南哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤为CH_(4)的汇,年通量为(−11.79±0.001)kg·hm^(-2)·a^(-1),年均速率为(−0.13±0.05)mg·m^(-2)·h^(-1),呈现出显著的季节动态,表现为干季土壤CH_(4)的吸收通量[(−0.17±0.06)mg·m^(-2)·h^(-1)]显著高于雨季[(−0.10±0.03)mg·m^(-2)·h^(-1)](P<0.05)。(2)土壤CH_(4)通量与地表温度(r^(2)=0.2125,P<0.001)、土壤5 cm温度(r^(2)=0.1948,P<0.001)和气温(r^(2)=0.0983,P<0.001)呈显著相关关系,但土壤CH_(4)通量与土壤5 cm温度的相关关系在12.35℃由正相关转为负相关。(3)土壤CH_(4)通量对土壤含水量的变化响应较温度敏感,土壤含水量可解释其90.36%的相关性(P<0.001),单因素和双因子关系模型进一步证明土壤含水量是调节哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤CH_(4)通量的主导因子。(4)在20年和100年时间尺度上,CH_(4)通量的全球增温潜势(global warming potential,GWP)分别可以抵消土壤CO_(2)排放产生增温潜势的2.2%和0.7%,可以增加该生态系统碳汇的10.6%和3.5%。为此,在未来降水格局变化的情景下,土壤含水量可用于预测哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤CH_(4)通量的变化和生态系统CH_(4)汇的强度,进而反映其对该森林生态系统碳汇能力的贡献。