长白山阔叶红松林冬季土壤碳通量的研究

科学评估森林土壤CO2释放通量是解决大气碳平衡中“missing carbon”问题的关键。以往，人们对土壤碳过程的研究过多注重在生长季，而对非生长季的碳过程研究很少。 本文以欧亚大陆东北部的典型植被类型—长白山阔叶红松林为研究对象，通过对冬季土壤CO2通量的测定，分析与估算冬季土壤的碳释放量；利用压力脉动模型模拟土壤释放的CO2在雪层中的扩散过程以及由气压波动引起的空气对流运动对穿过雪层的CO2通量的影响。主要结论如下： (1)冬季积雪期，经历几次降雪过程，土壤CO2通量迅速下降，由原来1μmolm-2s-1 量级降至 0.1μmolm-2s-1量级。期间，土壤CO2通量与土壤温度呈极显著的指数相关关系(p<0.01)。进入雪覆盖期后，土壤CO2通量仍呈缓慢下降的趋势，但变化幅度很小，直到积雪开始融化土壤CO2通量才开始缓慢上升。在整个冬季，土壤CO2通量的日变化规律不明显。 (2)雪层表面的气压波动引起的雪层中周期性的空气对流运动，在短时间尺度上能对雪层表面的CO2通量造成显著影响，有时甚至出现负值现象；但是当时间尺度达到小时以上，空气对流运动对通量的直接贡献几乎可以忽略。 (3)风和气压的作用下，雪层表面的CO2通量与“雪－土壤”界面处的CO2通量可能存在差异，即使是小时平均值也是如此；但是随着时间尺度的不断增大，其差异逐渐减小，当时间尺度达到天以上时，差异几乎可以忽略。 (4)利用2004年12月至2005年3月的土壤CO2通量数据，估算冬季阔叶红松林土壤的碳释放量约为22.7 g m-2。