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北京奥林匹克森林公园不同植被类型土壤呼吸时空动态特征

谢修强 刘鹏 赵洪贤 李钦渊 骆科梅 查天山

谢修强, 刘鹏, 赵洪贤, 等. 北京奥林匹克森林公园不同植被类型土壤呼吸时空动态特征[J]. 浙江农林大学学报, 2025, 42(X): 1−10 doi:  10.11833/j.issn.2095-0756.20250206
引用本文: 谢修强, 刘鹏, 赵洪贤, 等. 北京奥林匹克森林公园不同植被类型土壤呼吸时空动态特征[J]. 浙江农林大学学报, 2025, 42(X): 1−10 doi:  10.11833/j.issn.2095-0756.20250206
XIE Xiuqiang, LIU Peng, ZHAO Hongxian, et al. Spatiotemporal dynamics of soil respiration across different vegetation types in Beijing Olympic Forest Park[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2025, 42(X): 1−10 doi:  10.11833/j.issn.2095-0756.20250206
Citation: XIE Xiuqiang, LIU Peng, ZHAO Hongxian, et al. Spatiotemporal dynamics of soil respiration across different vegetation types in Beijing Olympic Forest Park[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2025, 42(X): 1−10 doi:  10.11833/j.issn.2095-0756.20250206

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北京奥林匹克森林公园不同植被类型土壤呼吸时空动态特征

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20250206
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(32101588);中央高校基本科研业务费专项资金(2021ZY49)
详细信息
    作者简介: 谢修强(ORCID: 0009-0005-1874-8599),从事土壤碳通量研究。E-mail: 465059840@qq.com
    通信作者: 刘鹏(ORCID: 0000-0002-9497-5794),副教授,博士,从事生态系统碳水循环研究。E-mail: pengliu0312@bjfu.edu.cn
  • 中图分类号: S714.2

Spatiotemporal dynamics of soil respiration across different vegetation types in Beijing Olympic Forest Park

  • 摘要:   目的  探究城市森林不同植被类型土壤呼吸的时空动态特征及其影响因素,以期为区域碳预估提供理论参考。  方法  以北京奥林匹克森林公园为研究对象,采用便携式土壤呼吸测量仪,于2023年4—10月每月测定该公园26个样地(乔木群落与乔灌混交群落各13个)的土壤呼吸、土壤温度和土壤含水量,并结合高分辨率归一化植被指数,对土壤呼吸的季节与空间变化及其影响因素进行拟合分析。  结果  ①土壤呼吸和土壤温度的季节动态一致,均呈现先上升后下降单峰变化。乔木群落土壤呼吸均值为4.83 μmol·m−2·s−1,大于乔灌混交群落的4.42 μmol·m−2·s−1。②土壤温度可以分别解释乔木群落和乔灌混交群落土壤呼吸季节变化的90.0%和73.0%, 土壤含水量可以分别解释28.0%和37.0%,综合考虑温度−水分的双因子模型可以分别解释93.0%和82.0%。③乔灌混交群落土壤呼吸的空间变异系数与土壤含水量变化趋势相似,两者极显著正相关[决定系数(R2)为0.88,P<0.01],乔木群落土壤呼吸空间变化与土壤温度之间呈现极显著的非线性关系(R2=0.65,P<0.01)。④土壤呼吸对土壤温度的响应存在时空差异,时间上为近似直线增加,空间上为非线性响应,而土壤呼吸虽然时间和空间上都随土壤含水量的增加而增加,但其增加速率存在差异。  结论  城市森林土壤呼吸对环境因素的响应存在时空差异:土壤温度是主导城市森林土壤呼吸季节变化的主要因素,城市森林土壤呼吸空间变化主要影响因素在不同植被类型间存在差异。图6表2参38
  • 图  1  研究区地理位置示意图

    Figure  1  Geographic locations of the study area

    图  2  不同植被类型土壤温度(A)、土壤含水量(B)、归一化植被指数(C)和土壤呼吸(D)的季节变化

    Figure  2  Seasonal variation of soil temperature (A), soil water content (B), normalized difference vegetation index (C) and soil respiration (D) across different vegetation types

    图  3  不同植被类型土壤呼吸与土壤温度和土壤含水量的时间关系

    Figure  3  Relationship between soil respiration and soil temperature and soil water content across different vegetation types

    图  4  不同植被类型土壤呼吸及环境因子变异系数的季节变化

    Figure  4  Seasonal variations in the coefficient of variation of soil respiration and environmental factors across different vegetation types

    图  5  不同植被类型土壤呼吸变异系数与土壤含水量变异系数的关系

    Figure  5  Relationship between the coefficient of variation of soil respiration and the coefficient of variation of soil water content across different vegetation types

    图  6  不同植被类型平均土壤呼吸与平均土壤温度、土壤含水量及归一化植被指数的空间关系

    Figure  6  Spatial relationship between the average soil respiration and average soil temperature, soil water content, and normalized difference vegetation index across different vegetation types

    表  1  不同植被类型土壤呼吸与土壤温度和土壤含水量的双因子模型

    Table  1.   Dual-factor models of soil respiration with soil temperature and soil water content across different vegetation types

    植被类型 回归方程 决定系数(R2) 显著性水平
    乔木群落 $ {R}_{\mathrm{s}}=0.26{T}_{\mathrm{s}}+0.07{C}_{\mathrm{S}\mathrm{W}}-2.89 $ 0.93 P<0.01
    乔灌混交群落 $ {R}_{{\mathrm{s}}}=0.21{T}_{\mathrm{s}}+0.1{0C}_{\mathrm{S}\mathrm{W}}-2.54 $ 0.82 P<0.05
      说明:Rs. 土壤呼吸;Ts. 土壤温度;CSW. 土壤含水量。
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    表  2  土壤呼吸及其影响因子之间的相关系数

    Table  2.   Correlation coefficients between soil respiration and its influencing factors

    植被类型 季节 月份 相关系数 植被类型 季节 月份 相关系数
    Rs-Ts Rs-CSW Rs-INDV Rs-Ts Rs-CSW Rs-INDV
    乔木群落 4 0.577* 0.132 0.435 乔灌混
    交群落
    4 0.088 0.602* 0.023
    5 −0.013 0.136 5 −0.304 0.122
    6 0.226 0.562* 0.285