黑龙江帽儿山温带森林类型土壤非生长季温室气体排放特征

【目的】探讨东北温带8种森林类型非生长季土壤温室气体通量、非生长季土壤温室气体排放的年贡献率及增温潜势的规律,以期揭示森林类型变化对土壤非生长季温室气体排放的影响。【方法】采用静态暗箱-气相色谱方法,测定温带帽儿山2种人工林(红松人工林与兴安落叶松人工林,林龄均51年)、5种天然次生林(硬阔林、白桦林、山杨林、杂木林和蒙古栎林,林龄均为61~67年)和原始针阔混交林(林龄150年)非生长季土壤CO2、CH4和N2O通量及相关环境因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度),采用单因素和Duncan法进行方差分析和多重比较(α=0.05),利用多元逐步回归从各月平均气体通量的可能影响因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度)中筛选主要影响因子。【结果】帽儿山8种温带林型的非生长季土壤CO2通量(15.97~57.86 mg·m^-2h^-1)表现为2种人工林和4种次生林(蒙古栎林除外)显著高于原始林107.5%~147.1%和135.3%~262.3%(P<0.05);非生长季CH4通量(-69.74^-9.13μg·m^-2h^-1)表现为3种次生林(硬阔林、山杨林和杂木林)显著高于原始林152.8%~174.6%(P<0.05),2种人工林却低于原始林52.0%~64.1%(P>0.05);非生长季N2O通量(7.68~40.55μg·m^-2h^-1)表现为2种人工林和3种次生林(硬阔林、山杨林和杂木林)显著高于原始林114.2%~286.6%和116.3%~192.0%(P<0.05);非生长季土壤CO2排放通量表现为原始林主要受T5及0~40 cm土层土壤pH值、含水率及硝态氮含量影响,人工林主要受T5和积雪厚度影响,次生林主要受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;CH4吸收表现为原始林仅受T5影响,人工林受积雪厚度影响,次生林受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;N2O排放表现为原始林仅受积雪厚度影响,人工林与次生林主要受积雪厚度及0~40 cm土层土壤铵态氮含量和含水率影响;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤CH4吸收的年贡献率(12.3%~30.2%)减少2.8%~10.0%(山杨林除外),而使CO2和N2O排放的年贡献率(4.8%~12.5%和7.0%~63.6%)增加了3.1%~7.7%或3.0%~56.6%;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤温室气体增温潜势(71.16~250.64 g CO2·m^-2)显著提高130%~190%和120%~250%(P<0.05)。【结论】温带原始红松林被皆伐后形成的人工林和次生林恢复至51~67年时,早期的人为干扰对其非生长季温室气体排放的影响尚未得到彻底消除;人工林和次生林CO2、N2O通量较原始林均显著提高,次生林CH4通量显著提高,人工林却显著降低。