水熱條件對(duì)不同坡位興安落葉松林土壤CH4通量的影響

王博，王樹森*，羅于洋，劉波，李凱鋒，蘭小惠

水熱條件對(duì)不同坡位興安落葉松林土壤CH4通量的影響

王博1，王樹森1*，羅于洋1，劉波1，李凱鋒1，蘭小惠1

1. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010

興安落葉松林是我國北方最大的針葉林，在我國具有重要的碳匯地位，對(duì)我國以及全球的氣候變化具有重要影響。由于獨(dú)特的高寒高濕和多年凍土的特殊生態(tài)環(huán)境，興安落葉松林土壤中CH4的吸收與釋放的規(guī)律與眾不同。因此，開展對(duì)土壤CH4動(dòng)態(tài)及其與環(huán)境關(guān)系的研究，對(duì)揭示興安落葉松林碳匯能力的形成、碳釋放動(dòng)態(tài)以及興安落葉松林對(duì)氣候變化的作用具有重要的理論和實(shí)踐意義。作者于2011年5月到9月間在內(nèi)蒙古根河國家生態(tài)站，在不同坡位的4種典型興安落葉松林群落中布設(shè)樣地，采用靜態(tài)箱-紅外氣體分析儀收集氣體并分析CH4通量的變化，同時(shí)測(cè)定不同深度的土壤溫度，測(cè)定土壤含水率。借助SAS方差分析、相關(guān)性分析等統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)興安落葉松林土壤CH4通量的季節(jié)變化進(jìn)行研究，同時(shí)分析土壤溫度及含水率對(duì)CH4通量的影響。結(jié)果表明，CH4的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律：坡頂CH4通量為春季釋放，夏季吸收，秋季釋放，吸收大于釋放，通量的平均值為-68.12 μg·m-2·h-1；坡上部CH4通量為春夏秋3季均吸收，通量的平均值為-342.49 μg·m-2·h-1；坡下部CH4通量為春季釋放，夏季吸收，秋季釋放，釋放大于吸收，通量的平均值為67.8 μg·m-2·h-1；坡腳CH4通量為春夏秋3季均釋放，通量的平均值為263 μg·m-2·h-1?？偟膩碚f，在生長季興安落葉松林土壤甲烷通量吸收大于釋放，說明地處寒溫帶的大興安嶺是CH4的匯。觀測(cè)期間CH4通量與溫度及土壤含水率均有一定的相關(guān)性，二者從不同角度影響CH4通量的變化，而隨著坡位的變化土壤水熱條件也隨之改變，這同樣是影響CH4通量的一個(gè)重要因素。

坡位；CH4通量；大興安嶺；興安嶺落葉松林

近些年來，隨著全球變暖導(dǎo)致各種氣候?yàn)?zāi)難的不斷發(fā)生，人們開始意識(shí)到溫室氣體對(duì)環(huán)境的各種負(fù)面影響（CAI Z C, 2012），并開始積極采取節(jié)能減排措施來應(yīng)對(duì)這一環(huán)境危機(jī)（陳碧輝等，2006）。而CH4作為一種溫室氣體對(duì)環(huán)境所施加的影響也日益受人們關(guān)注（曹廣民等，2010）。隨著大氣 CH4濃度的增加，一方面將通過輻射過程直接引起氣候變化，另一方面，與 CO2不同，大氣 CH4是一種化學(xué)活性物質(zhì)，它的增加將會(huì)引起許多大氣化學(xué)過程的變化，并對(duì)大氣中的其它化學(xué)成分產(chǎn)生影響，從而間接地引起氣候變化（ZHANG X J，2000；ZHANG X J，2001；張秀君，2004）。自然界中的CH4氣體有很多來源，濕地（Dennis和Whigham，1999；董云社等，2003；Jonathan和David，2006）、草地（X.Wu等，2010）、稻田（蔡祖聰?shù)龋?994）、以及森林土壤都會(huì)產(chǎn)生大量的CH4（Li Haifang，2010），是大氣CH4重要的自然來源。目前很多對(duì)溫帶森林土壤的研究表明溫帶落葉森林是大氣中CH4的匯（張秀君，2004），證實(shí)了森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)大氣中溫室氣體含量具有重要的意義。目前對(duì)森林土壤CH4動(dòng)態(tài)的研究主要集中于溫帶地區(qū)（張秀君，2004；徐慧等，1999；董云社等，2003）。其中，對(duì)大興安嶺興安落葉松林土壤甲烷也進(jìn)行了一些研究，如馬秀枝、張秋良等對(duì)杜香落葉松林的甲烷氣體的日動(dòng)態(tài)和積極變化進(jìn)行了研究（馬秀枝等，2012），楊小丹、馬秀枝等對(duì)大興安嶺漸伐林的土壤甲烷的通量進(jìn)行了研究（楊小丹等，2010；楊小丹，2010）。本文從天然林的角度，以起伏地形為切入點(diǎn)，通過野外實(shí)地觀測(cè)，對(duì)我國寒溫帶不同坡位興安落葉松林群落的森林土壤的CH4通量進(jìn)行研究，為計(jì)算我國東北大興安嶺興安落葉松林的溫室氣體排放提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于內(nèi)蒙古大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測(cè)研究站原始林實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)，隸屬于內(nèi)蒙古大興安嶺林業(yè)管理局根河林業(yè)局潮查林場(chǎng)。該站是國家林業(yè)局中國森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究網(wǎng)絡(luò)（CFERN）和科技部國家野外科學(xué)觀測(cè)研究站的成員之一，是我國高緯度寒溫帶地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究的重要基地。該站地理坐標(biāo)為50°49′—50°51′N， 121°30′—121°31′E。試驗(yàn)區(qū)面積1.1×104 hm2。有興安落葉松原始林3200 hm2，木材總蓄積50×104 m3。森林覆蓋率為75%。

該站屬寒溫帶濕潤氣候區(qū)，≥10 ℃年積溫1403℃，平均氣溫-5.4 ℃，最低氣溫-50 ℃，最高氣溫40 ℃，年降水量450～550 mm，60%集中在7—9月末至第二年5月初為降雪期，降雪厚度20～40 cm，降雪量占全年降水量的12%，全年地表蒸發(fā)量800～1200 mm。年均日照2594 h，無霜期80 d。

大興安嶺森林生態(tài)站地處大興安嶺西北坡根河上游，為典型寒溫帶北方林區(qū)，研究區(qū)仍保留原始林景觀。主要樹種為興安落葉松（Larix gmelinii），其面積占觀測(cè)區(qū)總面積的79%，樹高一般25～30 m，胸徑26～30 cm，蓄積為150～200 m3·hm-2，最大林齡180 a左右。

2 材料與方法

本實(shí)驗(yàn)選取分帶明顯的典型坡面，對(duì)不同坡位4種興安落葉松林群落，從坡頂?shù)狡碌滓来问嵌畔闩d安落葉松林、草類興安落葉松林、苔蘚興安落葉松林、柴樺興安落葉松林土壤CH4通量進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)群落設(shè)置3個(gè)隨機(jī)重復(fù)樣點(diǎn)，共12個(gè)采樣點(diǎn)。采用靜態(tài)箱（50 cm×50 cm×50 cm）進(jìn)行氣體收集，靜態(tài)箱由頂箱和地箱組成。頂箱：進(jìn)口304 K薄不銹鋼版制作，規(guī)格：長×寬×高×不銹鋼板厚度＝50 cm×50 cm×45 cm×1.5 mm，頂壁安裝有攪拌風(fēng)扇，使箱內(nèi)氣體混合均勻，箱側(cè)面安裝有電源插頭、取氣樣品接口，配有F46采氣管線，一頭與箱體有過壁接頭，另一頭與抽氣注射器連接；地箱：底座和水封槽焊接在一起。底座規(guī)格：長×寬×高×不銹鋼板厚度＝50 cm×50 cm×10 cm×2 mm；水封槽規(guī)格：長×寬×高×不銹鋼板厚度＝49 cm×49 cm×3 cm×2 mm；箱的四周側(cè)板下四邊制成刀口以便于插入土壤中。2010年5月至10月為觀測(cè)期，生長季內(nèi)每月觀測(cè)一次。日動(dòng)態(tài)觀測(cè)5月在杜香落葉松林進(jìn)行，每3 h一次，共觀測(cè)8次。觀測(cè)CH4通量的同時(shí)記錄箱內(nèi)溫度、土壤不同深度（0 cm、10 cm、20 cm）的溫度及土壤含水率。

氣體樣品采集采用國際上常用的采樣時(shí)間9:00—12:00時(shí)，30 min罩箱時(shí)間，即每個(gè)采樣箱各在罩箱0，15，30 min取氣體樣品3次。選擇晴天，取樣每月一次。氣體分析是把已裝好的氣樣和土樣用木箱或硬質(zhì)紙箱密封，避免擠壓，寄到內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)氣象實(shí)驗(yàn)室，用紅外線氣體分析儀測(cè)定其CH4濃度。

CH4通量的計(jì)算公式如下：式中：F為氣體通量，單位是μg·m-2·h-1；ρ為氣體密度（CH4密度為0.71 kg·m-3）；H為靜態(tài)箱高度；ΔC/Δt為采樣時(shí)氣體濃度隨時(shí)間變化的直線斜率（ΔC為t時(shí)刻箱內(nèi)被測(cè)氣體的體積混合比濃度）。氣體通量為正值時(shí)說明氣體由土壤釋放進(jìn)入大氣，負(fù)值則說明大氣中的氣體進(jìn)入土壤被吸收消耗。

最后運(yùn)用Microsoft office excel 2003和sas 9.0統(tǒng)計(jì)分析對(duì)氣體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同坡位興安落葉松林土壤CH4通量月變化

3.1.1 坡頂-杜香興安落葉松林

杜香興安落葉松林位于坡頂，地勢(shì)平緩。如圖1所示，坡頂落葉松群落土壤CH4吸收大于排放，土壤CH4通量月變化范圍是-29.54～4.47 μg·m-2·h-1，在6、7、8月土壤對(duì)CH4表現(xiàn)為持續(xù)吸收，吸收峰值出現(xiàn)在6、7月(-29.536和 -29.465 μg·m-2·h-1)；而在5月和9月表現(xiàn)為CH4的排放，其中，9月的通量排放值(4.473 μg·m-2·h-1)要高于5月(2.982 μg·m-2·h-1)。

圖1 坡頂CH4通量月變化Fig.1 Monthly variation of CH4flux in the top of hill

3.1.2 坡上部-草類興安落葉松林

坡上部主要為草類興安落葉松林，生境屬于中生，坡度較陡，所以土壤排水條件很好，營養(yǎng)物質(zhì)流失嚴(yán)重，腐殖質(zhì)層相對(duì)較薄。由圖2可知，坡上部土壤在整個(gè)生長季都表現(xiàn)為CH4的吸收，吸收范圍是-14.72到-172.15 μg·m-2·h-1，為單峰曲線，峰值出現(xiàn)在7月，而5月份吸收通量最低，為-14.721 μg·m-2·h-1。

圖2 坡上部CH4通量月變化fig.2 Monthly variation of CH4flux in upper part of slope

3.1.3 坡下部-苔蘚興安落葉松林

坡下部主要為苔蘚興安落葉松林，地形平緩，是興安落葉松林沼澤化最高的群落類型，土壤極度潮濕，甚至局部積水，有較厚的泥炭層。由圖3可知，坡下部土壤CH4通量呈吸收與排放交替出現(xiàn)的趨勢(shì)，總體來說吸收量小于排放量，在5、8、9月對(duì)土壤CH4表現(xiàn)為排放，6、7月吸收。9月份排放通量最高，值為37.079 μg·m-2·h-1，5月份排放值最低，為0.213 μg·m-2·h-1。

3.1.4 坡腳-柴樺興安落葉松林

坡腳主要為柴樺興安落葉松林，地勢(shì)低洼，生境屬于水濕型，土壤水分非常飽和。由于地勢(shì)較低，土壤長期積水，呈厭氧條件，形成了比較適合產(chǎn)CH4菌生存的環(huán)境，所以該坡位在生長季的土壤CH4通量特征以排放為主。由圖4可知，8月份排放通量值最高，為105.417 μg·m-2·h-1，7月份排放通量值最低，為12.319 μg·m-2·h-1。

3.2 溫度對(duì)不同坡位興安落葉松林群落CH4通量的影響

3.2.1 溫度對(duì)坡頂CH4通量的影響

如圖5，杜香興安落葉松林地下10 cm和地表溫度的變化趨勢(shì)呈雙峰曲線。夏季由于氣溫和土壤溫度不斷上升，土壤中CH4氧化菌的活性及數(shù)量會(huì)達(dá)到一年中的最高值，土壤對(duì)CH4的吸收在6到8月間明顯增強(qiáng)，所以6到8月土壤CH4的吸收通量與溫度的變化規(guī)律相似。9月進(jìn)入秋季后土壤溫度降低，CH4氧化菌處于休眠狀態(tài)或已失去活性，土壤CH4的通量也由吸收轉(zhuǎn)變?yōu)榕欧?。地?0 cm溫度在5月份開始下降，之后逐漸上升8月份溫度最高，與土壤CH4通量變化不一致。由此可見土壤CH4通量的變化與地下10 cm和地表溫度變化規(guī)律相似，二者之間存在密切的聯(lián)系。運(yùn)用SAS9.0軟件對(duì)土壤溫度進(jìn)行分析，如圖6，坡頂杜香興安落葉松林土壤CH4通量與地下10 cm(R2=0.819，P＜0.01)、地表(R2=0.526，P＜0.01)溫度存在極顯著相關(guān)關(guān)系。

3.2.2 溫度對(duì)坡上部CH4通量的影響

圖3 坡下部CH4通量月變化Fig. 3 Monthly variation of CH4flux in lower part of slope

圖4 坡腳CH4通量月變化Fig. 4 Monthly variation of CH4flux in the bottom of hill

圖5 坡頂不同深度土壤溫度月變化Fig.5 Monthly variation of soil temperature in different depth of the hill top

圖6 坡頂CH4通量與土壤溫度線性擬合Fig.6 Relation between CH4flux and soil temperature in hill top

如圖7，草類興安落葉松林地下10 cm和地表溫度從5月份開始上升6月份均表現(xiàn)為最高溫度，7月份逐漸降低，8月份又出現(xiàn)溫度小高峰接著又開始下降，溫度變化沒有明顯規(guī)律性，與土壤CH4通量變化趨勢(shì)不一致。地下20 cm溫度變化規(guī)律與通量一樣呈單峰曲線，溫度在7月達(dá)到最大，這說明較為深層的土壤溫度對(duì)CH4的吸收有影響。運(yùn)用SAS9.0軟件對(duì)土壤溫度進(jìn)行分析，如圖8，草類興安落葉松林(坡上部土壤CH4通量與地下20 cm（R2=0.532，P＜0.01）存在極顯著相關(guān)關(guān)系。

圖7 坡上部不同深度土壤溫度月變化Fig. 7 Monthly variation of soil temperature in different depth of upper part of slope

圖8 坡上部CH4通量與土壤溫度線性擬合Fig.8 Relation between CH4flux and soil temperature in upper part of slope

3.2.3 溫度對(duì)坡下部及坡腳CH4通量的影響

由圖9～圖12可知，苔蘚與柴樺興安落葉松林土壤CH4通量與土壤地下10 cm、地下20 cm和地表溫度都不存在相關(guān)關(guān)系?？赡苁且?yàn)槠孪虏颗c坡腳地勢(shì)低洼，常年積水，土壤沼澤化程度相對(duì)較高，較高的土壤含水率抑制了溫度對(duì)產(chǎn)CH4菌的影響效果。

3.3 水分對(duì)不同坡位興安落葉松林群落CH4通量的影響

圖9 坡下部不同深度土壤溫度月變化Fig. 9 Monthly variation of soil temperature in different depth of lower part of slope

圖10 坡下部CH4通量與土壤溫度線性擬合Fig. 10 Relation betweenCH4flux and soil temperature in lower part of slope

圖11 坡腳不同深度土壤溫度月變化Fig. 11 Monthly variation of soil temperature in different depth of the bottom of hill

圖12 坡腳CH4通量與土壤溫度線性擬合Fig. 12 Relation between CH4flux and soil temperature in the bottom of hill

國內(nèi)外大多數(shù)研究認(rèn)為土壤CH4吸收通量與土壤水分含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤含水率影響CH4在土壤中的擴(kuò)散和土壤好氧層的深度。當(dāng)土壤含水率達(dá)到某一關(guān)鍵值時(shí)，會(huì)對(duì) CH4氧化菌產(chǎn)生一定影響，同時(shí)土壤含水率也會(huì)影響土壤的通氣性，過高的土壤含水率會(huì)阻礙土壤中氣體移動(dòng)，影響土壤與大氣進(jìn)行氣體交換。研究中發(fā)現(xiàn)4種群落的土壤含水率差異較明顯，從高到低依次為：柴樺落葉松林＞苔蘚落葉松林＞杜香落葉松林＞草類落葉松林，土壤CH4通量由高到低的順序?yàn)椴駱迓淙~松林（坡腳）＞苔蘚落葉松林（坡下部）＞0＞杜香落葉松林（坡頂）＞草類落葉松林（坡上部），二者變化趨勢(shì)相同。

圖13 坡頂CH4通量與土壤含水量擬合關(guān)系Fig. 13 Relation between CH4flux and soil water content in the top of hill

圖14 坡上部CH4通量與土壤含水量擬合關(guān)系Fig. 14 Relation between CH4flux soil water content in upper part of slope

運(yùn)用SAS9.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如圖13～圖16，杜香落葉松林（坡頂）與草類落葉松林（坡上部）土壤由于含水率適中，土壤中存在良好的有氧空間，適宜土壤CH4吸收，當(dāng)含水率增大后逐漸形成厭氧環(huán)境，土壤CH4通量由吸收轉(zhuǎn)為排放，分別與土壤含水率存在顯著(R2=0.653，0.592，P＜0.01）關(guān)系。坡下部與坡腳群落土壤由于長期處于淹水狀態(tài)（土壤含水率＞79%），所以土壤含水率不再是土壤CH4通量的限制因子，二者之間無顯著相關(guān)關(guān)系(R2=0.045、0.253，P＞0.05)。

通過以上研究可知，興安落葉松林土壤含水率是影響CH4通量的重要因素，低含水率土壤是適宜CH4氧化吸收的環(huán)境。當(dāng)含水率增大到一定水平時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致CH4源匯的轉(zhuǎn)變。在本研究中，含水率在31%～63%的范圍內(nèi)土壤均表現(xiàn)出對(duì)CH4的氧化吸收，高于此范圍的土壤均為CH4的排放源。但是有研究指出，15%～22%的土壤水分含量是適于CH4產(chǎn)生的條件，這與本研究結(jié)論不一致，其原因可能是大興安嶺地區(qū)在生長季因其植被覆蓋度高，土壤保水能力較強(qiáng)，土壤含水率普遍較高，特殊的地理?xiàng)l件是影響CH4通量的重要因素。

圖16 坡腳CH4通量與土壤含水量擬合關(guān)系Fig. 16 Relation between CH4flux soil water content in the bottom of hill

4 結(jié)論與討論

4.1 討論

在本研究中，杜香興安落葉松林土壤CH4通量在生長季表現(xiàn)為吸收大于釋放，其中在5月和9月釋放CH4，而馬秀枝等對(duì)大興安嶺杜香興安落葉松林CH4通量的研究結(jié)果是生長季均為吸收，且吸收的最大值為8月，生長季土壤含水率平均為29%（馬秀枝等，2012）。這種差異的原因可能是在本實(shí)驗(yàn)觀測(cè)時(shí)5月和9月土壤含水率都非常高，達(dá)到了74%和67%，較高的土壤含水率會(huì)抑制甲烷氧化菌的活性和數(shù)量，為CH4的產(chǎn)生提供了良好的厭氧環(huán)境（孫樹臣等，2011）。草類興安落葉松林土壤在生長季表現(xiàn)為CH4吸收，這與徐慧等對(duì)長白山北坡生草森林土壤CH4通量的研究結(jié)果一致（徐慧等，1995）。草類興安落葉松林土壤平均含水率為整個(gè)坡面最低，在含水率較低的條件下，甲烷氧化菌占據(jù)優(yōu)勢(shì)，在土壤水分未達(dá)田間持水量之前，其活性一直增強(qiáng)，從而導(dǎo)致土壤對(duì)大氣中CH4的吸收（李俊等，2005）。苔蘚興安落葉松林生境屬于死水沼澤向活水生境過度的中間類型，土壤潮濕，甚至局部積水，通量變化規(guī)律為春季釋放，夏季吸收，秋季釋放，這與同緯度小興安嶺興安落葉松泥炭蘚沼澤林CH4春夏季釋放，秋季吸收的變化不一致（牟長城等，2010）。丁維新等人提出當(dāng)土壤含水率適宜時(shí)，溫度對(duì)CH4氧化的影響才能表現(xiàn)出來（丁維新和蔡祖聰，2003），我們實(shí)測(cè)6、7月土壤含水率低于春秋兩季，而此時(shí)土壤溫度較高，這可能是苔蘚興安落葉松林在夏季表現(xiàn)為CH4釋放的原因。柴樺興安落葉松林生境屬于水濕型，土壤水分非常飽和，平均土壤含水率為83%，是興安落葉松林沼澤化最高的群落類型，在整個(gè)生長季都強(qiáng)烈的釋放CH4，且秋季釋放通量最大，這與石蘭英等（石蘭英等，2010）對(duì)小興安嶺沼澤CH4釋放的研究結(jié)果一致。

在我們的實(shí)驗(yàn)中，土壤水熱條件是影響落葉松林CH4通量的重要因素，通量的變化是兩種因素綜合影響的結(jié)果。土壤含水率是決定CH4釋放或吸收的主要因子，而土壤溫度主要影響通量大?。查L城等，2010），當(dāng)土體存在其他環(huán)境因子限制CH4形成與消耗時(shí)，溫度作用將不很明顯（徐星凱和周禮愷，1999）。4種落葉松林群落土壤CH4通量季節(jié)性的差異是由環(huán)境因素變化引起，而環(huán)境因素的不同，我們認(rèn)為是由坡位不同導(dǎo)致的。

同一坡面，地理位置不同其地表植被、水熱條件、土壤類型也各異。不同的坡位覆蓋有不同的林下植被，林下植被群落的組成可以反映出該地帶的土壤理化性質(zhì)、水熱條件等特征。坡上部由于坡度較為陡立，土壤不能很好的保存水分，土壤含水率最低，完全吸收CH4；坡腳地勢(shì)低洼，容易積水，土壤含水率最高，完全釋放CH4。由此可見因坡位不同引起的土壤含水率的變化直接導(dǎo)致土壤CH4源匯的轉(zhuǎn)變。坡頂與坡下部的土壤水分條件介于前二者之間，所以在生長季既有CH4的釋放也有CH4的吸收，海拔更低的坡下部含水率高于坡頂，所以前者以釋放為主，后者以吸收為主。綜合來看，溫度和土壤含水率是影響CH4通量的直接因素，而坡位不同會(huì)導(dǎo)致水熱條件發(fā)生變化，應(yīng)該被考慮為影響CH4通量的一個(gè)重要因素。

4.2 結(jié)論

研究結(jié)果表明不同坡位興安落葉松林土壤CH4通量月變化存在顯著差異。杜香興安落葉松林土壤(坡頂)在5—9月CH4通量特征表現(xiàn)為吸收大于釋放，是CH4的匯；草類興安落葉松林(坡上部) CH4通量特征均表現(xiàn)為吸收，為CH4的匯；苔蘚興安落葉松林土壤(坡下部)CH4通量特征表現(xiàn)為釋放大于吸收，是CH4的源；柴樺興安落葉松林(坡下部)CH4通量特征均表現(xiàn)為釋放，是CH4的源 。研究區(qū)域中興安落葉松林土壤對(duì)CH4的吸收量要高于釋放量，說明興安落葉松林是溫室氣體重要的碳匯，可以有效的消除大氣中的CH4氣體。同時(shí)，可能是由于大興安嶺地處高緯度多年凍土區(qū)，這樣獨(dú)特的地理環(huán)境導(dǎo)致水熱條件對(duì)CH4通量的影響并沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，這方面的問題還有待深入探討。

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Impact of water and temperature on soil CH4fluxes of Larix gmelinii of different slope positions

WANG Bo1, WANG Shusen1*, LUO Yuyang1, LIU Bo1, LI Kaifeng1, LAN Xiaohui1
Inner Mongolia Agricultural University College of Ecology and Environmental Science, Hohhot 010010, China

Larix gmelinii forest area is the largest of coniferous forests in north China, is an important carbon sink of China, and has important influence on Chinese sequstration and the global climate change. Because of its highly humid, cold and frozen environment, the dynamics of absorption and release of soil CH4in Larix gmelinii forest is different from others. Therefore, the research on soil CH4dynamics and its relationship with environment has an important theoretical and practical significance to reveal the local forest carbon dynamics and its effect on climate change. Study sites were selected in different slope positions of four kinds of typical Larix gmelinii forest communities in Inner Mongolia Genhe national ecological research station and done in May to September of 2011. The CH4were collected by static box and analyzed by an automatic cavity ring-down spectrophotometer, and measured the soil temperature of different depth and soil moisture content as well, Using variance, correlation analysis and other statistical methods, we studied the monthly changes of soil CH4fluxes, and analyzed the effect of soil temperature and moisture content on CH4fluxes. Results showed as follow: (1) Soil CH4in hilltop emitted in spring, uptook in summer, and released again in autumn in hilltop. Uptaking was greater than emission, the average flux of top slope is -68.12 μg·m-2·h-1. (2) Soil CH4in upper part of slope uptook in spring, summer and autumn, the average flux of upper part of slope is -342.49 μg·m-2·h-1, (3) Soil CH4in lower part of slope emitted in spring, uptook in summer, emitted again in autumn, emission is greater than absorption, the average flux of lower part of slope is 67.8 μg·m-2·h-1. (4) Soil CH4in bottom of hill emitted in spring, summer and autumn, the average flux of the bottom of slope is 263 μg·m-2·h-1. On the whole, the result of soil CH4fluxes of Larix gmelinii was absorption is greater than emission, this shows that Greater Higgnan Mountains which located in cold temperate zone is the sink of CH4. CH4fluxes has certain correlation with temperature and soil moisture content at all times during the observation, these two factors affect the change of CH4fluxes from different aspects, and with the change of slope positions, soil environmental conditions changed as well, this is also an important factor affecting CH4fluxes.

X14；S718.5

A

1674-5906（2014）02-0196-07

王博，王樹森，羅于洋，劉波，李凱鋒，蘭小惠. 水熱條件對(duì)不同坡位興安落葉松林土壤CH4通量的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 23(2): 196-202.

WANG Bo, WANG Shusen, LUO Yuyang, LIU Bo, LI Kaifeng, LAN Xiaohui. Impact of water and temperature on soil CH4fluxes of Larix gmelinii of different slope positions [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(2): 196-202.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（30960076）；內(nèi)蒙古自然基金項(xiàng)目（2009BS06，02）

王博（1989年生），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樯譁厥覛怏w及森林碳匯研究。E-mail：wbbrave@163.com。通信作者：王樹森，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹参飳W(xué)及森林碳匯。E-mail：wsswtt@126.com

2013-10-30

Key wadrs: slope positions; CH4fluxes; greater higgnan mountains; Larix gmelinii