不同经营方式及生境对大兴安岭高纬度林区生长盛季森林土壤CO2、CH4、N2O通量的影响

任乐，马秀枝，范雪松

1. 内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 100093；2. 内蒙古农业大学林学院，内蒙古 呼和浩特 100093

不同经营方式及生境对大兴安岭高纬度林区生长盛季森林土壤CO2、CH4、N2O通量的影响

任乐1，马秀枝2*，范雪松1

1. 内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 100093；2. 内蒙古农业大学林学院，内蒙古 呼和浩特 100093

为了确定不同森林经营利用方式（原始林、皆伐林、渐伐林）及不同生境（有林地、无林地、湿地）对于森林土壤-大气主要温室气体通量的影响，于2013年生长盛季（7─8月），在内蒙古大兴安岭兴安落叶松（Larix gmelinii）林区选取了16块样地，采用静态箱/气相色谱法进行了土壤-大气温室气体通量的原位观测。气体监测的同时，测定了土壤湿度和各层土壤温度以及各样地土壤的物理、化学性质。实验结果表明：大兴安岭兴安落叶松林区生长盛季 CH4通量平均值为C(-133.6±62.3) μg·m-2·h-1。沼泽湿地（PD2和PD7）CH4表现为释放，CH4通量平均值为C(130.0±41.0) μg·m-2·h-1，其它14个样地土壤CH4为吸收，吸收通量变化范围为C(-242.0～-42.6) μg·m-2·h-1，变异系数为47%。所有样地CO2的地-气通量变化范围是 C(94.9～1164.0) μg·m-2·h-1，平均值为 C(671.3±324.3) μg·m-2·h-1，变异系数是 48%。所有样地 N2O通量的范围是N(1.2～21.6) μg·m-2·h-1，平均值为N(7.3±6.1) μg·m-2·h-1，变异系数为84%。通过数据分析显示，大兴安岭林区生长盛季不同经营方式及不同生境对森林土壤-大气CH4、CO2、N2O通量均无显著相关性。CH4通量与土壤各层温度及各层湿度并未发现有显著相关性，仅显示CH4通量与土壤有机质（SOC）呈正相关关系、土壤全氮（TN）呈负相关关系；CO2通量与土壤5 cm处温度显著相关（P=0.042 3），与土壤0 cm及10 cm处温度无显著相关性，CO2通量与土壤各层温度呈正相关关系，与腐殖质层、0～10 cm 以及10～20 cm土壤湿度呈负相关关系，与SOC、TN呈负相关关系；N2O通量与土壤各层温度、湿度及SOC均呈正相关关系，与TN呈负相关关系。

兴安落叶松林；CO2、CH4、N2O；不同经营方式；不同生境

陆地生态系统是温室气体CH4、CO2和N2O主要的源和汇（Chapius-Lardy等，2007）。森林作为陆地生态系统的重要组成部分，占陆地总面积的1/3(4.1×109hm2)，在我国森林面积占土地面积的23.7%（齐玉春等，2002)。目前国内外有关森林生态系统土壤温室气体通量的研究大多集中在热带、亚热带及温带地区（孙向阳和徐化成，2001；沙丽清等，2004；莫江明等，2006）。大兴安岭北部林区位于寒温带，是我国面积最大的原始林区。兴安落叶松（Larix gmelinii）是该区主要的地带性植被，林分覆盖面积为1.56×107hm2，占全国森林面积的13.2%（蒋延玲和周广胜，1999），对温室气体的排放和吸收有重要的影响作用。

众所周知土壤中的气体的产生和消耗都是由于微生物活动的结果，但是土壤与大气之间的通量却与土壤理化性质参数有关，比如N含量、碳氮比、温度以及含水量（Smith等，2003；Lilly等，2009）。研究发现成熟云杉林（Picea abies(L.)Karst.）中，在影响土壤CO2排放的所有非生物因素中，土壤湿度变化是影响土壤 CO2排放变化的极其重要因素（Subke等，2003）。还有研究指出温度是影响土壤CO2排放的最主要因素之一，两者之间有较明显的关系，许多的实验结果表明温度与 CO2排放有显著的指数函数相关关系（Raich和 Schlesinger，1992），其中5和10 cm土层温度对土壤CO2排放影响最大。

Li等（2008）的研究表明，在不同纬度、不同海拔地区，由于土壤温度和湿度的差异，以及不同植被条件的影响，土壤地表CO2通量的变化范围很大。肖冬梅等（2004）和傅民杰等（2009）的研究也表明，不同纬度地区N2O的释放也有显著差异，其平均通量和累积释放量均随纬度升高而下降。受土壤温度和水分的影响，森林土壤CH4、CO2和N2O通量往往呈现明显的季节性变化。

因此，为了更好的了解大兴安岭林区不同森林经营方式及不同生境下土壤-大气CH4、CO2和N2O通量的空间变异情况，本研究于2013年7月19日至8月15日期间，对内蒙古大兴安岭高纬度兴安落叶松（Larix gmelinii）林区土壤开展了CH4、CO2和N2O通量的原位观测研究，确定大兴安岭高纬度兴安落叶松林区土壤-大气温室气体通量的空间变异，为该地区温室气体通量的总体核算提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地处内蒙古海拉尔市根河市，依托内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站试验区（50°49′～50°51′N，121°30′～121°31′E），试验区面积1.1万 hm2，其中原始林3200 hm2。该地区属寒温带半湿润气候区。冬季（平均气温<10 ℃）长达9个月，夏季（平均气温≥22 ℃）不超过1个月。≥10 ℃年积温1403 ℃，全年最高气温40 ℃，极端最低气温-50 ℃，全年平均温度为-5.4 ℃。年降水量450～550 mm，其中60%集中在7月、8月。9月末至次年5月初为降雪期，降雪厚度20～40 cm，降雪量占全年降水总量的 12%。全年地表蒸发量800～1200 mm，年均日照2594 h，全年无霜期80 d。土壤冻结状态从9月下旬到次年的5月初，冻结时间长达7个多月。该区土壤以棕色针叶林土为主，土壤表层有较厚的枯枝落叶层，厚度达5～8 cm。土壤pH为4.5～6.5，腐殖质层一般在10 cm左右。由于当地寒冷湿润，苔藓枯枝落叶层发育较厚，滞水性强，使土壤在生长季处于湿润状态，灰化现象不明显，土层30～40 cm石砾较多。兴安落叶松林郁闭度为0.8。

1.2 实验设置

于2013年生长季7月19日─8月15日，在兴安落叶林3种森林经营利用方式下，又分别按照不同坡度和坡位共选取了 16块样地，分别涵盖该林区的原始林、渐伐林及皆伐林3种不同经营方式，人工林、无林地及沼泽3种不同生境。其中包括原始林4块样地，即PD1、LPL-Y、LPL-M1和LPL-N；渐伐林两块样地，PD3和PD4；皆伐林6块样地，PD5、PD6、PD8、HL-M、HL-N和HL-O；人工林1块样地，PD9；无林地1块样地，PD10；沼泽湿地2块样地，PD2和PD7，样地具体信息见表1。

表1 兴安落叶松林样地基本信息Table 1 The basic information of sample plots in Larix gmelinii Forest

在面积为10 m×10 m的样地中，选择3个间隔相等的点，并且要求3个点能代表该样地的基本情况。在每个样方内，于试验开始前一周将采样箱基座插入采样点，尽量不破坏原有植被，以便使人为扰动对微量气体交换的影响降到最低。各样地基本情况介绍如下：

兴安落叶松研究区内选择3种不同森林经营利用方式，即原始林、渐伐林、皆伐林以及3种不同的生境，即人工林、无林地和沼泽湿地内分别设置样地。进行土壤-大气温室气体通量（CO2、CH4、N2O）的原位观测。

原始林：乔木层结构简单，主要为兴安落叶松林，有时混生少量白桦，郁闭度0.6～0.8。灌木层以杜香（palustre）占绝对优势，间有聚集分布的杜斯越橘和越橘（Vaccinium vitisidaed），高40～50 cm，层盖度76%以上，因杜香等灌木根系在土壤中形成较厚的盘结层，草本植物难以生长，只有少数的小叶章（Deyeuxia -anguttifolia）、红花鹿蹄草（incamatd）、苔草（Carex spp）等。藓被层较发达，盖度40%以上，厚度5～15 cm，海拔838 m。

渐伐林：乔木层结构简单，主要为兴安落叶松林，有时混生少量白禅，郁闭度 0.6。灌木层以杜香为主，间有聚集分布的杜斯越橘和越橘，高10～20 cm，层盖度95%以上，因杜香等灌木根系在土壤中形成较厚的盘结层，草本植物难以生长，只有少数的小叶章、红花鹿蹄草、笞草等。藓被层较发达，盖度40%以上，厚度5～15 cm。海拔822 m。

皆伐林：乔木层结构简单，主要为兴安落叶松林，有时混生少量白桦，郁闭度0.7。灌木层以杜香占绝对优势，间有聚集分布的杜斯越橘和越橘，高10～20 cm，层盖度85%，因杜香等灌木根系在土壤中形成较厚的盘结层，草本植物难以生长，只有少数的小叶章、红花鹿蹄草、苔草等。藓被层较发达，盖度40%以上，厚度5～15 cm。海拔825 m。

人工林：乔木层结构简单，主要为兴安落叶松林，有时泥生少量白禅，郁闭度 0.6。灌木层以杜香占绝对优势，间有聚集分布的杜斯越橘和越橘，高40～50 cm，层盖度60%以上，因杜香等灌木根系在土壤中形成较厚的盘结层，草本植物难以生长，只有少数的小叶章、红花鹿蹄草、苔草等。藓被层较发达，盖度40%以上，厚度5～15 cm。海拔781 m。

无林地：过度采伐迹地。没有乔灌木。以草本为主，盖度30%。海拔734 m

沼泽地：主要河谷低洼地区，长期积水，乔木树种少，只有凸处少有落叶松林，无灌木，草本层，塔头苔草为主，盖度80%，海拔734 m。

1.3 样品采集和气体通量测定

采用静态箱气相色谱法，静态箱由厚 2.0 mm的不锈钢板制成，箱体规格为40 cm×40 cm ×40 cm，包括地箱和顶箱两部分。地箱边缘设有水槽，于每次观测前，首先在水槽中加入适量的水，后将顶箱置于地箱上，上下箱体用水槽中的水密封。采用30 min罩箱时间，即每个采样箱分别在罩箱后的 0、10、20和30 min抽取气体样品。采样容器为100 mL带三通阀的医用注射器，将注射器与箱体一侧的三通阀相连，抽取30～60 mL气体样品放入气袋，同时记录采样时间。气体样品带回实验室后，一周之内用安捷特 7890A气相色谱仪分析 CO2、CH4和N2O浓度。于7─8月期间选取晴好天气的9:00─11:00时段采集气体，采集气体的同时测定土壤湿度、土壤表层、5、10、15、20和25 cm处温度，利用铝盒法测定表层土壤（0～20 cm）含水量。同时记录气压和箱内温度，其他气象资料来自大兴安岭生态站的自动和人工气象站。其中PD1-PD10为1号冻土丼到 10号冻土丼，LPL-Y、LPL-M1和LPL-N分别为杜香幼龄林、杜香中龄林和杜香近熟林，HL-M、HL-N和HL-O分别为草类中龄林、草类近熟林和草类过熟林。

通量是指单位时间通过某单位面积界面输送的物理量。气体交换通量（F）计算公式：

式中：ρ为箱内气体密度；Δm和ΔC分别为Δt时间内箱内气体质量和混合比浓度的变化；A、V、H分别为采样箱的底面积、体积和气室高度；ΔC/Δt为箱内气体浓度变化。当F为负值时表示吸收，F为正值时表示排放。气体通量计算过程中，通过公式中引入箱内温度和气压值，对气体浓度进行校正。

1.4 土壤物理、化学性质测定

SOC（土壤有机质）的测定：取5～15 cm土层土壤，采用重铬酸钾容量法，在外加热的条件下（油浴温度为180 ℃，沸腾5 min），用一定浓度的重铬酸钾-硫酸溶液氧化土壤有机质，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的质量分数。

NT（土壤总氮）的测定：样品在加速剂的参与下，用浓硫酸消煮时，各种含氮有机化合物，经过复杂的高温分解反应，转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以标准酸溶液滴定，求得土壤全氮的质量分数。

碱解氮的测定：在扩散皿中，用 1.0 mol·L-1NaOH水解土壤，使易水解态氮碱解转化为NH3，NH3扩散后为H3BO3所吸收。H3BO3吸收液中的再用标准算滴定，由此计算土壤中碱解氮的质量分数。

土壤湿度：采用铝盒法测定土壤含水量。用铝盒取样，并称重，用烘箱在105 ℃下烘至恒重，计算样品中损失的质量与烘干土质量的比例，即得土壤含水量。

1.5 数据分析

利用SAS 9.0统计软件做相关性分析，利用多元回归分析和方差分析测定CH4、CO2和N2O通量与土壤参数的相关性分析，以及CH4、CO2和N2O通量在不同经营方式下的差异性分析。

2 结果分析

2.1 不同生境下土壤CH4通量

在所选择的所有样地中（除沼泽湿地），总的CH4通量平均估计值为 C(-133.6±62.3) μg·m-2·h-1。14个样地（除了PD2和PD7）CH4通量变化范围为C(-242.0～-42.6) μg·m-2·h-1，变异系数为47%。在沼泽湿地 CH4通量平均值为 C(130.0±41.0) μg·m-2·h-1（表2），并且甲烷表现为释放。变异系数范围为6%～83%。由统计分析得出甲烷通量与土壤湿度、温度以及其他土壤参数没有显著相关性。

表2 兴安落叶松林各样地土壤-大气温室气体通量Table 2 Flux of greenhouse gas between soil and atmosphere in Larix gmelinii Forest

通过对数据的整合，在原始林、渐伐林和皆伐林3种不同森林经营方式中，原始林CH4通量平均值为C(-99.3±60.0) μg·m-2·h-1，渐伐林CH4通量平均值为C(-159.1±25.1) μg·m-2·h-1，皆伐林CH4通量平均值为C(-170±55.0) μg·m-2·h-1（表4），由统计分析得出原始林、渐伐林和皆伐林之间没有显著性差异（P=0.1734）。

表3 兴安落叶松林样地土壤性质Table 3 Soil properties of sample plots in Larix gmelinii Forest

表4 兴安落叶松林各样地土壤-大气温室气体通量Table 4 Effect of forest management on soil GHG flux in Larix gmelinii Forest

在人工林、无林地和沼泽3种不同生境中，无林地CH4通量平均值为C(-44.4±31.9) μg·m-2·h-1，人工林CH4通量平均值为C(-91.1±5.9) μg·m-2·h-1，沼泽CH4通量平均值为C(130±41.0) μg·m-2·h-1（表4），沼泽中甲烷表现为释放，而无林地和人工林表现为吸收，不同生境中的甲烷通量并未表现出显著性差异（P=0.2004）。

2.2 不同生境下土壤CO2通量

在所有样地里 CO2的通量范围是C(94.9～1164.0) μg·m-2·h-1，平均值为C(671.3±324.3) μg·m-2·h-1，变异系数是 48%。变异系数范围在5%～66%。在皆伐林6号冻土丼测到的CO2通量最高，达到 C(1164.0±416.0) μg·m-2·h-1，而在沼泽湿地中 2号冻土丼测到的 CO2通量最少，为C(94.4±44.8) μg·m-2·h-1（表2）。对于所有调查样地中，CO2通量与土壤湿度没有显著相关性，仅表现为随湿度的增加CO2通量而减少的趋势（图1）。随温度的升高，CO2通量呈增加趋势（图2）。CO2通量与土壤5 cm处温度显著相关（P=0.0423）。其他土壤参数与土壤CO2的释放也并没有发现显著相关性。

图1 CO2通量与土壤湿度的关系Fig. 1 Correlation between soil moisture and CO2emissions

图2 CO2通量与土壤温度的关系Fig. 2 Correlation between soil temperature and CO2emissions

不同森林经营方式下，原始林CO2通量平均值为C(535.0±245) μg·m-2·h-1，渐伐林CO2通量平均值为C(685.9±237.2) μg·m-2·h-1，皆伐林CO2通量平均值为C(828.3±219.2) μg·m-2·h-1，皆伐林CO2通量达到最高，而原始林CO2通量最低（表4），由统计分析得出原始林、渐伐林和皆伐林3种不同森林经营方式下 CO2通量没有显著性差异（P=0.3675）。

不同生境下的无林地、人工林和沼泽的CO2通量平均值分别为：C(474.4±89.3) μg·m-2·h-1、C(446.8±125.2) μg·m-2·h-1，C(114.3±27.5) μg·m-2·h-1（表 4），经统计分析表明无林地、人工林和沼泽 3种不同生境下 CO2通量没有显著性差异（P=0.0791）。

2.3 不同生境下土壤N2O通量

各样地土壤 N2O 通量的变化范围是N(1.2～21.6) μg·m-2·h-1，平均值为 N(7.3±6.1) μg·m-2·h-1（表2），变异系数为84%，变异系数范围为8%～133%。其中样地PD5的变异性达到最高。经统计分析表明，N2O通量与土壤温度、土壤湿度没有显著相关性，N2O通量与土壤0～10、10～20 cm温度及湿度呈正相关变化趋势。N2O通量与SOC、TN也无显著相关性，N2O通量与SOC呈正相关变化趋势（图5），与TN呈负相关变化趋势（图6）。

在原始林、渐伐林和皆伐林3种不同经营方式中，原始林N2O通量为N(5.0±3.8) μg·m-2·h-1，渐伐林N2O通量为N(4.2±2.1) μg·m-2·h-1，皆伐林N2O通量为N(8.7±6.5) μg·m-2·h-1。皆伐林N2O通量值最高。原始林和渐伐林N2O通量值相近（表4）。由统计分析得出，原始林、渐伐林和皆伐林3种不同经营方式对N2O通量没有显著性差异（P=0.4569）。

无林地 N2O 通量平均值为 N(18.7±20.7) μg·m-2·h-1，人工林 N2O 通量平均值为 N(3.3±3.0) μg·m-2·h-1，沼泽 N2O 通量平均值为 N(9.0±4.0) μg·m-2·h-1，显然在无林地、人工林和沼泽3种不同生境下无林地的 N2O通量高于人工林和沼泽（表4）。统计分析结果表明，无林地、人工林和沼泽 3种不同生境对 N2O通量没有显著性差异（P=0.3418）。

2.4 气体通量与土壤性质、环境因子之间的相关分析

本实验的土壤为典型森林土壤，为酸性土壤，pH的范围为4.94～6.01，SOC在33.04～99.15 g·kg-1，SOC质量分数最低的是PD4，而质量分数最高的样地为LPL-N。TN的范围则差异较大，在2.03～22.64 g·kg-1，其中HL-M质量分数最低，PD4的质量分数却高达22.64 g·kg-1。由于SOC和TN范围的差异，造成各样地碳氮比范围也较大，为 1.5～27.7。各样地碱解氮变化范围为：0.16～0.39，各个样地间碱解氮的含量差异较小，其中LPLY样地中碱解氮含量最高，而PD1样地中碱解氮最低（表2）。在实验期间由于降雨较频繁，所以造成土壤湿度较大。气体通量与土壤的SOC、TN、pH以及碱解氮之间通过SAS软件分析并无显著相关性，但是各气体通量随各土壤性质呈现一定的变化趋势。CH4通量随SOC的增加呈增加趋势，随TN的增加呈减少趋势。CO2通量随SOC增加呈现减少趋势（图3），随TN的增加也呈减少趋势（图4）。N2O通量与SOC含量呈线性正相关（图5），N2O通量与TN含量呈负相关（图6）。各通量与pH和碱解氮并无任何相关关系。

图3 CO2通量与SOC的关系Fig. 3 Correlation between SOC and CO2emissions

图4 CO2通量与TN的关系Fig. 4 Correlation between TN and CO2emissions

原始林、渐伐林和皆伐林3种不同森林经营方式中，原始林的SOC为73.7 g·kg-1，高于渐伐林及皆伐林，而渐伐林的 SOC达到最低值，为 50.2g·kg-1。原始林、渐伐林和皆伐林TN值分别为：7.3、13.6、6.4 g·kg-1。所以原始林的碳氮比达到最大值，为 10.1，渐伐林的碳氮比最小，仅为 3.7，皆伐林的碳氮比与原始林相近，为 9.2。原始林、渐伐林和皆伐林3种不同经营方式的pH值相近，分别为5.44、5.37、5.62。由于本次野外调查期间降雨频繁，导致该区的湿度在各个样地WFPS均很大，并且彼此间湿度差异很小（表4）。由统计分析结果表明，在本实验下的原始林、渐伐林和皆伐林3种不同经营方式下土壤的SOC、TN、pH以及碱解氮没有显著性差异，不同经营方式与CH4通量、CO2通量及N2O通量无显著性差异。

图5 N2O通量与SOC的关系Fig. 5 Correlation between SOC and N2O emissions

图6 N2O通量与TN的关系Fig. 6 Correlation between TN and N2O emissions

3 讨论

3.1 土壤性质对土壤温室气体的影响

很多研究表明土壤湿度和温度对CO2通量有重要作用。在我们的野外调查中，CO2与温度呈正相关，随温度的增加 CO2通量也呈增加趋势。但是CO2通量仅与 5 cm深度土壤温度存在显著相关性（P=0.0423），与王飞（2013）研究的有关对杜香-兴安落叶松林土壤呼吸速率与土壤温度之间呈极显著的相关关系，而且5 cm土壤温度与土壤呼吸之间的相关性要好于10 cm土深的土壤温度，也就是说土壤深度5 cm的地温能够更好反映温度对土壤呼吸的影响这一结果一致。贾淑霞（2009）对兴安落叶松林的研究也得出一致的结果。在其余土壤层次的温度没有显著相关性。还有许多的实验结果表明温度与CO2排放有显著的指数函数相关关系，其中10 cm和5 cm土层温度对土壤CO2排放影响最大。马秀枝（2012）等的研究也得出CO2通量与土壤温度呈显著正相关关系。

地表 CO2通量与土壤湿度之间呈现线性负相关，但是相关性不显著，解释率较低，该结论与张磊（2013）的研究结果一致。陈全胜等（2004）对高寒草地表层土壤（0～20 cm）水分研究结果也表明水分状况对土壤呼吸有一定程度的影响，从而影响 CO2通量。同时，在 Inclan（2007）与 Dilustro（2005）的研究中分别显示，土壤含水率对土壤地表 CO2通量的影响存在一个临界值（12% cm3H20cm-3soil），当土壤湿度低于这个临界值时，地表CO2通量与土壤湿度成正的线性关系，高于临界值时，则影响不明显。由于在该研究时间段内，该地区降雨频繁导致土壤湿度偏大，可能导致土壤湿度高于了某一临界值而导致与CO2通量的关系成负相关且没有显著相关性。CO2通量显示与SOC、TN呈负相关关系。谢军飞和李玉娥（2002）研究表明pH值存在最适范围，超出这个范围时，会导致温室气体的排放大幅度减少，而本研究各样地pH值相近，所以并没有发现pH值对温室气体通量造成影响。

在整个研究区内各个样地中，PD2 和 PD7为沼泽湿地，仅有这两个样地是CH4的源，其他样地则均为CH4的汇。与陈全胜（2004）研究得到的土壤含水量的增大，CH4由吸收转为排放研究结果一致。在研究中，CH4通量没有显示出与土壤温度和湿度有任何相关性。而徐星凯和周礼恺（1999）研究表明，土壤水分含量明显影响CH4通量，并且随土壤水分增加，CH4通量呈增加趋势。本研究并没有得出水分与CH4通量的相关关系可能是由于土壤湿度超出临界值，对CH4通量的影响不显著。CH4通量随SOC的增加呈增加趋势，随TN的增加呈减少趋势。

通过对14个样地（除PD2和PD7外），N2O通量随0～10、10～20 cm的土壤湿度的增加呈增加趋势，但是却没有显示显著的相关性。这一研究结果与Christensen（2008）等研究的N2O通量随土壤水分的增加而增加，而高水分含量条件下N2O的产生并非与土壤含水量成正比这一结果一致。N2O通量在土壤5 cm和10 cm处温度显示随温度升高通量增加的趋势，同样地，没有显著相关性。该研究结果刘硕等（2013）研究得出的针叶林和针阔混交林土壤 N2O的排放通量随温度和土壤含水量升高而增加结果一致。N2O通量与TN质量分数呈负相关，与Zhisheng Yao等（2010）研究的结果相反。而N2O通量与SOC质量分数呈线性正相关。而各个样地的CO2通量与N2O通量变化趋势一致。这一研究结果与Zhisheng Yao等（2010）研究结果一致。

4 结论

（1）CH4通量在7─8月间与土壤温度、土壤湿度以及土壤性质均未发现有显著相关关系，仅表现为随CH4通量随SOC的增加呈增加趋势，随TN的增加呈减少趋势。

（2）CO2通量在7─8月间与土壤湿度没有显著相关性，仅表现为随湿度的增加CO2通量而减少的趋势。随温度的升高，CO2通量呈增加趋势。CO2通量与土壤5 cm处温度显著相关（P=0.0423）。其他土壤参数与土壤CO2的释放也并没有发现显著相关性，仅表现为随SOC的增加而减少，随TN的增加而减少。

（3）N2O通量在7─8月间随0～10、10～20 cm的土壤湿度的增加呈增加趋势，但是却没有显示显著的相关性。N2O通量在土壤5 cm和10 cm处温度显示随温度升高通量增加的趋势，同样地，没有显著相关性。N2O通量与TN呈负相关，而N2O通量与SOC呈线性正相关。而各个样地的CO2通量与N2O通量变化趋势一致。

（4）不同森林经营方式及不同生境在 7─8月间对CH4通量、CO2通量以及N2O通量没有显著性差异，不同森林经营方式及不同生境，土壤性质即SOC、TN、碱解氮以及pH与CH4通量、CO2通量以及N2O通量没有显著相关性。

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Effect of N2O, CH4and CO2Fluxes in the Thriving Season of Larix gmelinii Forest in Cold-temperate Zone under Different Forest Management and Topographic Condition

REN Le1, MA XiuZhi2*, FAN Xuesong1
1. College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010019, China ; 2. College of Forest, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010019, China

In order to identify the effects of different forest management (virgin forest, clear-cutting forest and successive cutting forest) and topographic conditions (forestland, non-forest land, marshland) on soil-atmosphere exchange of greenhouse gases, nitrous oxide (N2O), methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) fluxes of soil cores from 16 representative sites were determined in situ of Larix gmelinii Forest of Inner Mongolia, and the relative soil properties such as soil moisture, soil temperature in each soil layer was measured simultaneously. The soil average CH4fluxes in the thriving growing season was (-133.6±62.3) μg·m-2·h-1. Strong CH4emission was found in two wetlands (PD2 and PD7), whereas CH4showed soil sink in other 14 sample sites, with a range from -242.0 to -42.6 μg·m-2·h-1and CV of 47%.CO2emissions from all sites ranged from 94.9 to 1164.0 μg C·m-2·h-1, with a mean value of (671.3±324.3) μg C·m-2·h-1and a CV of 48%. Soil N2O emissions across all of the investigated sites ranged from 1.2 to 21.6 μg N·m-2·h-1, with a mean of (7.3±6.1) μg N·m-2·h-1and a CV of 84%. Different forest management and different habitats have no obvious effects on soil N2O, CH4and CO2fluxes. There is no correlation was found between soil CH4flux and soil temperature and soil moisture at each depths, but CH4flux is positively correlated with soc, but negatively with soil TN. CO2flux is negatively related with soil moisture in each layer, and positively correlated with soil temperature at 5 cm depth(P=0.042 3). Positive correlation was found between N2O flux and soil moisture, temperature, and SOC, but negatively with soil TN.

Larix gmelinii forest; CO2; CH4; N2O; different forest management; different habitat

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.03.003

Q948

A

1674-5906（2015）03-0378-09

任乐，马秀枝，范雪松. 不同经营方式及生境对大兴安岭高纬度林区生长盛季森林土壤CO2、CH4、N2O通量的影响[J]. 生态环境学报, 2015, 24(3): 378-386.

REN Le, MA XiuZhi, FAN Xuesong. Effect of N2O, CH4and CO2Fluxes in the Thriving Season of Larix gmelinii Forest in Cold-temperate Zone under Different Forest Management and Topographic Condition [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(3): 378-386.

国家自然科学基金项目（31160117；31260119）

任乐（1990年生），女，硕士研究生，专业方向为森林生态学。E-mail: 623349271@qq.com *通信作者：马秀枝（1974年生），女，副教授，主要从事生态系统碳循环以及温室气体相关研究。E-mail: luckmxy@imau.edu.cn

2014-11-26