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北亚热带麻栎林土壤植硅体碳储量研究

浙江农林大学学报 2021年第1期38卷 1-9页

作者：王霞胡海波程璨张帅陈建宇卢洪霖南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 南京林业大学江苏省水土保持与生态修复实验室江苏南京210037 江苏省句容市林场江苏句容212424

【目的】研究北亚热带麻栎Quercus acutissima林土壤植硅体碳(PhytOC)质量分数及剖面分布规律,探讨不同林龄麻栎林土壤植硅体碳储量的差异。【方法】以江苏省句容市不同林龄麻栎林土壤为研究对象,按照0~10、10~20、20~40、40~60 cm分层... 详细信息

【目的】研究北亚热带麻栎Quercus acutissima林土壤植硅体碳(PhytOC)质量分数及剖面分布规律,探讨不同林龄麻栎林土壤植硅体碳储量的差异。【方法】以江苏省句容市不同林龄麻栎林土壤为研究对象,按照0~10、10~20、20~40、40~60 cm分层取土壤样品,测定植硅体和植硅体碳质量分数,并估算麻栎林土壤植硅体碳储量。【结果】土壤有效硅质量分数为45.7~153.3 mg·kg−1,随土层深度增加而增大,各分层之间有效硅质量分数差异不显著,不同林龄麻栎林土壤有效硅质量分数差异显著(P林和成熟林土壤植硅体、植硅体碳和植硅体中有机碳质量分数均随土层深度增加先增大后减小,而中龄林则随土层深度增加而减小;不同林龄之间土壤植硅体、植硅体碳、植硅体中有机碳质量分数差异显著(P林龄之间差异显著(P麻栎林土壤植硅体碳储量为1.15~1.47 t·hm−2,幼龄林、中龄林、成熟林土壤的植硅体碳储量占有机碳储量的比例分别为0.80%~1.50%、0.73%~1.10%、0.36%~0.67%,占比较小。【结论】受土壤理化性质、淋溶作用等的影响,植硅体和植硅体碳质量分数在不同林龄麻栎林土壤剖面中的分布具有一定的差异性。植硅体碳储量占有机碳储量的比例较小,但随土层深度的增加而增大,表明植硅体碳较其他形式的碳更加稳定。从时间尺度上来讲,植硅体碳汇是森林长期碳汇的重要组成部分。

关键词：森林生态学麻栎林土壤植硅体植硅体碳植硅体碳储量

汉江上游不同林龄麻栎林枯落物的水文功能评价

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生态环境学报 2022年第1期31卷 44-51页

作者：张淑兰韩勇杨盼闫育盈刘昭雪李卓瑶安康学院旅游与资源环境学院陕西安康725000 安康学院陕西省科协院士专家工作站陕西安康725000

麻栎林普遍存在于汉江上游,其涵养水源能力的发挥对维持汉江上游流域生态平衡具有重要的作用。于2020年12月对汉江上游天柱山3个不同林龄(15 a、25 a、33 a)的麻栎林样地进行了枯落物厚度和蓄积量调查,利用浸泡法测定了枯落物各水文功... 详细信息

麻栎林普遍存在于汉江上游,其涵养水源能力的发挥对维持汉江上游流域生态平衡具有重要的作用。于2020年12月对汉江上游天柱山3个不同林龄(15 a、25 a、33 a)的麻栎林样地进行了枯落物厚度和蓄积量调查,利用浸泡法测定了枯落物各水文功能指标,运用熵权法对3个林龄麻栎林枯落物的水源涵养能力进行了综合评价。结果表明:麻栎林枯落物总厚度在3.0—4.8 cm,蓄积量介于13.76—14.39 t·hm^(−2),二者在林龄之间差异不显著(P=0.591;P=0.993);不同林龄麻栎林内半分解层枯落物的瞬时持水量和吸水速率略大于未分解层的;二者的枯落物瞬时持水量均在10 min内快速增加,20 min后缓慢增加,其与浸泡时间呈对数关系,R^(2)为0.7646—0.9606;未分解层枯落物的瞬时持水量表现为15 a>33 a>25 a,而半分解层的则表现6 h之前25 a的略大于15 a的,之后二者的持水量几乎相等,但二者均大于33 a的;相应的不同林龄内未分解层和半分解的枯落物吸水速率均在20 min内很快降低,2 h之后吸水速率以接近0的趋势变小,其与浸泡时间呈幂函数关系,R2为0.9933—0.9943;未分解层的枯落物瞬时吸水速率表现为15 a>33 a>25 a,而半分解层的表现为25 a>15 a>33 a;不同林龄的枯落物自然持水率差异显著(P=0.017),总枯落物层、未分解层和半分解层的自然含水率的大小依次均为15 a>33 a>25 a,而自然持水量、最大持水量和最大持水率在林龄之间差异均不显著(P=0.508;P=0.428;P=0.997);不同林龄内枯落物最大拦蓄量介于21.22—26.03 t·hm^(−2),有效拦蓄量介于6.45—14.52 t·hm^(−2),二者在不同林龄之间差异不显著(P=0.331),主要受枯落物自然持水率影响;水源涵养能力综合评价大小依次为33 a(35.45)>25 a(34.10)>15 a(30.35)。

关键词：枯落物蓄积量水文功能林龄麻栎林汉江上游

城市和郊区麻栎林土壤有机碳组分及管理指数变化特征

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江苏农业学报 2022年第2期38卷 369-376页

作者：许慧 BUI Van Thang 范洪旺许克福陶晓徐小牛安徽农业大学林学与园林学院安徽合肥230036

为了解城郊差异背景下森林土壤有机碳及其组分、碳库管理指数差异,揭示城郊差异对森林土壤活性有机碳含量及其稳定性的影响机制,于2017年7月至2018年3月对安徽省合肥市城市蜀山国家森林公园与郊区紫蓬山国家森林公园麻栎(Quercus acutis... 详细信息

为了解城郊差异背景下森林土壤有机碳及其组分、碳库管理指数差异,揭示城郊差异对森林土壤活性有机碳含量及其稳定性的影响机制,于2017年7月至2018年3月对安徽省合肥市城市蜀山国家森林公园与郊区紫蓬山国家森林公园麻栎(Quercus acutissima)林土壤进行分季节采样,系统比较城市和郊区森林土壤总有机碳(SOC)含量及活性有机碳组分[易氧化碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)]含量、全氮(TN)含量季节动态特征及碳库管理指数变化特征。结果显示,城区森林土壤SOC、TN、EOC、POC含量明显高于郊区森林土壤,且0~10 cm土层含量显著大于0~20 cm土层(P林土壤SOC、TN含量分别是郊区的1.67、1.45倍,10~20 cm土层城市森林土壤SOC、TN含量分别是郊区的1.95、1.68倍。EOC占SOC的比例表现为郊区大于城市,POC占SOC的比例表现为城市大于郊区;蜀山森林土壤EOC、POC含量有显著的季节变化(P林相比,郊区土壤碳氮比(C/N)较低;城市森林土壤碳库活度(A)低于郊区,土壤碳库指数(CPI)高于郊区。在本研究区域,城市森林土壤储存了较多的碳,碳库相对稳定,具有较强的固碳潜力。

关键词：城市化麻栎林土壤有机碳颗粒有机碳易氧化碳碳库管理指数

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合肥市城乡梯度下麻栎林土壤呼吸特征及影响因素

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生态环境学报 2019年第8期28卷 1567-1576页

作者：范洪旺许克福陶晓秦娟程毅雷家凤安徽农业大学林学与园林学院安徽合肥230036 安徽农业大学资源与环境学院安徽合肥230036

以合肥市城乡梯度下3个森林公园为研究对象,于2017年4月-2018年6月开展中心城区-城郊-乡村梯度下麻栎林(Quercus acutissima)土壤呼吸速率及主要环境因子的野外观测。结果表明:城乡梯度森林土壤呼吸具有明显的季节性变化,其中夏季较高... 详细信息

以合肥市城乡梯度下3个森林公园为研究对象,于2017年4月-2018年6月开展中心城区-城郊-乡村梯度下麻栎林(Quercus acutissima)土壤呼吸速率及主要环境因子的野外观测。结果表明:城乡梯度森林土壤呼吸具有明显的季节性变化,其中夏季较高、冬季最低,呈单峰型曲线,年均土壤呼吸速率大小顺序为乡村(1.89μmol·m^-2·s^?1)>中心城区(1.86μmol·m^-2·s^-1)>城郊(1.80μmol·m^-2·s^-1);土壤温湿度及土壤活性碳氮沿城乡梯度呈递减格局,土壤C、N在城乡梯度不同位置变异很大,3个区域的pH值差异不显著;不同城乡梯度下森林土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关(P林土壤呼吸速率与含水量呈负相关,土壤理化性质对城乡梯度森林土壤呼吸的影响因区域不同而有差异;不同城乡梯度下森林的Q10值存在一定程度差异,Q10值大小顺序为:城郊(2.15)>中心城区(2.10)>乡村(1.86)。因此,土壤温度及土壤理化性质是造成城乡梯度森林土壤呼吸差异的主要原因。研究结果对于了解控制城乡梯度森林土壤呼吸的因素和更准确估测城市碳通量具有重要作用,可为管理和保护城市森林生态环境提供理论支持。

关键词：城乡梯度麻栎林土壤呼吸影响因子

南京城郊麻栎林坡面土壤体积含水率与侧向流对降雨响应

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浙江农林大学学报 2014年第5期31卷 683-689页

作者：吴胡强邵永昌庄义琳张金池韩诚刘鑫庄家尧南京林业大学森林资源与环境学院江苏南京210037

为了研究森林涵养水源机制，选择南京城郊麻栎Quercus acutissima林，采用ECH20土壤含水率检测系统在坡面0M00CHI深土壤5，15，30，40，60，100CHI等6个深度层次进行土壤水分定位监测，分析了小雨、中雨、大雨条件下南京城郊麻栎林地各... 详细信息

为了研究森林涵养水源机制，选择南京城郊麻栎Quercus acutissima林，采用ECH20土壤含水率检测系统在坡面0M00CHI深土壤5，15，30，40，60，100CHI等6个深度层次进行土壤水分定位监测，分析了小雨、中雨、大雨条件下南京城郊麻栎林地各层次土壤水分变异过程，分析各土壤层次体积含水率的变化过程对降雨强度响应曲线，得到5cm和15cm层次土壤水分变化与降雨量变化有良好的同步性，在降雨量6．8mm，11．8mm和36．8mm时5cm和15cm层次的土壤体积含水量变化量分别是1．48％和2．10％，5．21％和5．72％，7．55％和7．85％；随着土壤层次的加深土壤含水率变化趋势与降雨量同步性逐渐下降，在中雨和大雨中土壤含水量的峰值会延迟1～2小时，在小雨下无变化。在降雨强度0-4．0mm·h^-1，土壤含水率自表层到30cm变异幅度增大，5cm，15cm和30cm层次土壤体积含水量变化量分别是1．48％，2．10％和2．90％；降雨强度12～30mm·h^-1，土壤含水率自表层到60cm层次变异幅度降低特征，5，15，30，40和60C[II的土壤体积含水量变化量分别是8．01％，7．85％，6．39％，5．96％和2．63％，而100cm层次土壤含水率却变异幅度显著土壤体积含水量变化量达到8．97％。在2011-2012年中研究的3场降雨量为6．8cm，16．2cm和36cm中，在降雨强度0～60．0mm·h^-1。区间，0～60cm层次土壤水含水率的增加量显著高于降雨量，无地表径流发生，最大侧向流分别为2．1mm·h^-1，2．4mm·h^-1。和28．7mm·h^-1，呈非饱和下渗现象。研究了在小、中、大降雨强度下，0～1．00m深度土壤垂直坡面上各层次侧向流对降雨强度响应的变化曲线，揭示了林地侧向流对各层土壤含水率变化的影响规律。

关键词：森林水文学麻栎林土壤体积含水率降雨强度侧向流

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不同间伐强度下桥山麻栎林土壤渗透特性

水土保持研究 2019年第1期26卷 113-117页

作者：陈永华叶权平张文辉刘小军陕西省延安市黄龙山林业局陕西黄龙715700 西北农林科技大学陕西省林业综合实验室陕西杨凌712100 陕西省延安桥山林业局陕西黄陵727300

为了探讨不同抚育间伐强度下麻栎(Quercus acutissima)林土壤水分渗透规律及影响因素,以桥山林区麻栎天然次生林地土壤为研究对象,对不同间伐强度(对照,10%,20%,30%)近自然经营抚育间伐5年后麻栎林的土壤入渗、土壤基本物理性质和土壤... 详细信息

为了探讨不同抚育间伐强度下麻栎(Quercus acutissima)林土壤水分渗透规律及影响因素,以桥山林区麻栎天然次生林地土壤为研究对象,对不同间伐强度(对照,10%,20%,30%)近自然经营抚育间伐5年后麻栎林的土壤入渗、土壤基本物理性质和土壤根系进行了研究。结果表明:在0—10cm土层中土壤渗透性能表现为间伐30%>间伐20%>间伐10%>对照;林地土壤总孔隙度、非毛管孔隙度随着间伐强度增强而增大,间伐达到20%以上显著高于对照,土壤容重则随间伐降低;在10—20cm土层中,间伐对土壤入渗及土壤基本物理性质并无显著影响;土壤根系结构指标随间伐强度增强而升高;通过相关性分析知,土壤容重、总孔隙度、非毛孔隙度、根长密度、根表面积密度是影响该地区土壤渗透性的关键因素;Philip模型能准确描述该研究区域的土壤水分入渗过程。间伐对土壤表层(0—10cm)的渗透性具有显著的改善作用,对较深层(10—20cm)土壤的渗透性并无显著影响。

关键词：土壤渗透性麻栎林间伐强度根长密度

模拟酸雨胁迫下生物炭对麻栎林土壤生物活性的影响研究

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模拟酸雨胁迫下生物炭对麻栎林土壤生物活性的影响研究

作者：周梅佳南京林业大学

学位级别：硕士

在长江三角洲地区,随着硝酸型酸雨大量NO输入到森林生态系统中,直接影响土壤养分、碳氮循环和土壤微生物群落,引起的土壤酸化问题比硫酸型酸雨更严重,已成为全球范围的环境热点。生物炭是一种富含碳和氮的生物质不完全燃烧产物,被认为... 详细信息

在长江三角洲地区,随着硝酸型酸雨大量NO输入到森林生态系统中,直接影响土壤养分、碳氮循环和土壤微生物群落,引起的土壤酸化问题比硫酸型酸雨更严重,已成为全球范围的环境热点。生物炭是一种富含碳和氮的生物质不完全燃烧产物,被认为是调节土壤营养元素循环的优质材料。然而,在硝酸型酸雨条件下,生物炭对土壤碳氮循环和微生物群落的影响尚未得到充分研究。本文以北亚热带麻栎林为研究对象,在野外开展一年模拟硝酸型酸雨胁迫下生物炭对栎林土壤生物特性影响研究,设置对照组(CK),酸雨p H2.5(AR2.5)、酸雨p H4.5(AR4.5)、生物炭(Py OM),生物炭-酸雨p H2.5(Py OM-AR2.5)、生物炭-酸雨p H4.5(Py OM-AR4.5)共6种处理。采用化学方法、ITS和16S高通量测序技术对林内四个季度不同土层化学性质、生物性质和土壤微生物特性进行测定,旨在研究在不同浓度梯度的模拟硝酸型酸雨胁迫下,生物炭添加对森林土壤C、N储量和微生物群落的影响。主要结果如下:(1)模拟酸雨胁迫下,施用生物炭显著提升了麻栎林土壤p H值、全氮、有机碳、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量,缓解了酸雨对土壤化学性质的抑制作用。Py OM-AR2.5和Py OM-AR4.5处理分别提升了0-10cm土壤p H值0.16和0.18个单位;Py OM-AR2.5处理的土壤全氮、有机碳和可溶性有机氮含量相较于AR2.5处理,提升了37.06%、37.00%和3.20%;Py OM处理的土壤可溶性有机碳含量较CK处理显著上升16.91%。此外,土壤p H值与有机碳(R=0.688)和全氮(R=0.632)呈极显著正相关,土壤全氮与C/N(R=-0.891)呈极显著负相关,而与有机碳(R=0.641)呈极显著正相关(p麻栎林土壤表层微生物量碳和微生物量氮含量。Py OM-AR2.5处理的0-10cm土层土壤微生物量碳含量是AR2.5处理的1.69倍;Py OM-AR2.5处理的土壤微生物量氮含量,相较于AR2.5处理提高57.75%。同时,生物炭对土壤酶活性的影响也是积极的,添加生物炭不仅可以缓解酸雨对土壤的胁迫作用,也可以促进土壤脲酶、β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶活性。此外,土壤p H值(F=8.1,P=0.002)是影响土壤酶活性的显著影响因子,其解释率和贡献率分别为33.6%和57.7%。土壤脲酶活性与p H值和微生物量碳呈显著正相关(p麻栎林土壤真菌群落组成结构和多样性的影响显著。在门水平上,Py OM-AR2.5和Py OM-AR4.5处理的子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度相较于AR2.5和AR4.5处理减少了79%和78.6%;在属水平上,棉革菌属(Tomentella)相对丰度在Py OM-AR2.5处理时最高。添加生物炭后,土壤真菌群落α-多样性增加,Py OM处理的Shannon指数和Simpson指数分别是CK处理的1.42倍和1.25倍。此外,β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(F=2.5,p=0.026)是影响土壤真菌群落结构门的显著因子。担子菌门(R=0.487)和棉革菌属(R=0.499)与可溶性碳均呈显著正相关(p麻栎林土壤细菌群落组成结构和多样性的影响显著。Py OM-AR2.5处理的酸杆菌门(Acidobacteriota)较AR2.5处理显著减少了17.25%,变形菌门(Proteobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadota)显著提高了12.91%和31.10%;Py OM-AR4.5处理的酸杆菌门较AR4.5处理显著减少了6.41%,芽单胞菌门显著提高了24.55%。此外,添加生物炭会降低土壤细菌群落的α-多样性,β-多样性和土壤细菌群落结构也发生了显著变化。微生物量碳(F=3.6,p=0.008)和蔗糖酶(F=3.0,p=0.022)是影响土壤细菌群落结构门的显著因子;p H(F=3.5,p=0.028)和蔗糖酶(F

关键词：麻栎林硝酸型酸雨生物炭土壤酶活性土壤微生物

城乡环境梯度下麻栎林土壤呼吸对短期模拟氮沉降的响应

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城乡环境梯度下麻栎林土壤呼吸对短期模拟氮沉降的响应

作者：刘锋安徽农业大学

学位级别：硕士

人类活动,化石燃料和化肥的使用等会大量产生含氮碳元素气体,部分含碳氮气体(CO、NO)可能会破坏森林生态碳氮平衡。土壤呼吸在森林生态系统占有重要地位。在全球氮沉降急剧增加的背景下,了解土壤呼吸及组分对氮沉降的影响机制,可以更好... 详细信息

人类活动,化石燃料和化肥的使用等会大量产生含氮碳元素气体,部分含碳氮气体(CO、NO)可能会破坏森林生态碳氮平衡。土壤呼吸在森林生态系统占有重要地位。在全球氮沉降急剧增加的背景下,了解土壤呼吸及组分对氮沉降的影响机制,可以更好地应对氮沉降剧增对森林生态系统造成的影响。本文实验数据采集从2020年8月到2020年12月(生长季-8月,生长季末期-10月,非生长季-12月),从城乡环境梯度的角度,以麻栎(Quercus acutissima)林为研究对象,在合肥(城市森林-大蜀山森林公园、城郊森林-紫蓬山国家森林公园)、六安舒城(乡村天然林-万佛山国家森林风景区)选取立地条件近似的区域建立样地,进行模拟氮沉降实验。样地设置三种施氮处理,分别是对照(CK,0kg N hayr)、低氮(LN,50kg N hayr)、高氮(HN,100kg N hayr),研究氮沉降对城乡环境梯度森林土壤呼吸及组分的影响,同时测定土壤温湿度和土壤理化性质指标,分析城乡环境梯度土壤呼吸及组分差异及其影响因子,可以更准确监测森林生态系统对氮沉降的响应,为制定关于环境问题的政策方针提供科学参考。主要研究结果如下:(1)城乡环境梯度对土壤呼吸的影响。城乡环境梯度土壤呼吸及组分有明显的季节分布特征,表现为夏季高冬季低。城乡环境梯度上,土壤呼吸及组分表现为土壤呼吸(Rs):城市>城郊>乡村,异养呼吸(Rh):城市>乡村>城郊,自养呼吸(Ra):城郊>城市>乡村。(2)氮沉降对城乡环境梯度土壤呼吸及组分的影响。氮沉降对城乡环境梯度土壤呼吸及组分的影响主要在生长季阶段。施氮对城乡环境梯度Rs有抑制作用。城市森林、城郊森林和乡村天然林Rh的贡献率范围分别为58.25%2.22%,29.26%3.82%,49.46%6.63%,施氮处理会影响Rh和Ra的占比。(3)城乡环境梯度土壤呼吸及组分与土壤温湿度关系。土壤温度与城乡环境梯度Rh的相关性大于Rs与温度的相关性。与土壤湿度相比,土壤温度与土壤呼吸及组分相关性更好。土壤温湿度协同作用对Rs的解释比单个因子的解释更好。Q值有明显的城乡环境梯度变化特征,表现为:城市>城郊>农村。(4)氮沉降对土壤理化性质的影响。施氮对城乡环境梯度土壤MBC、MBN、NH-N、NO-N含量有促进作用,对城乡环境梯度森林土壤p H、TN、TC、C/N无明显影响。(5)氮沉降下城乡环境梯度土壤呼吸及组分与土壤理化性质的相关性。城市森林和城郊森林土壤呼吸及组分与土壤MBN、TDN、TC、C/N有显著相关性(p林与土壤理化性质多表现为负相关关系。

关键词：氮沉降城乡环境梯度麻栎林土壤呼吸及组分土壤温湿度

短期氮沉降对万佛山麻栎林土壤呼吸及组分的影响机制

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短期氮沉降对万佛山麻栎林土壤呼吸及组分的影响机制

作者：余景松安徽农业大学

学位级别：硕士

氮沉降改变了陆地-大气碳循环进程,进而对陆地森林生态系统功能结构产生了破坏。研究大气氮沉降背景条件下森林生态系统土壤呼吸及组分对氮沉降的响应,并探讨其影响具体机制,对于准确了解森林生态碳循环具有指导意义。本研究以安徽省典... 详细信息

氮沉降改变了陆地-大气碳循环进程,进而对陆地森林生态系统功能结构产生了破坏。研究大气氮沉降背景条件下森林生态系统土壤呼吸及组分对氮沉降的响应,并探讨其影响具体机制,对于准确了解森林生态碳循环具有指导意义。本研究以安徽省典型森林为研究对象,从2018年6月到2019年7月,在安徽省舒城县万佛山天然麻栎林内进行模拟氮沉降实验。设置三种不同处理水平:对照(NO,0kgNhm-2a-1)、低氮(N1,50 kgNhm-2a-1)、高氮(N2,100kgN hm-2a-1)三种样地,研究了氮添加对天然麻栎林土壤呼吸及组分、土壤理化性质等的影响,结果如下:(1)麻栎林土壤呼吸及组分具有明显月动态变化特征。氮沉降没有改变土壤呼吸及组分的月份动态变化,但改变了土壤呼吸值。三种处理下,土壤呼吸及组分均呈单峰型变化。N1、N2处理促进了麻栎林土壤呼吸及各组分呼吸速率,但各处理差异均不显著。NO组异养呼吸对土壤总呼吸年贡献率达59.61%、自养呼吸对土壤总呼吸年贡献率达40.39%;N1组异养呼吸对土壤总呼吸年贡献率达56.68%、自养呼吸对土壤总呼吸年贡献率达43.32%;N2组异养呼吸对土壤总呼吸贡献率达61.03%、自养呼吸对土壤总呼吸年贡献率达39.97%。(2)Rs(土壤总呼吸)、Rh(异养呼吸)和Ra(自养呼吸)与10 cm 土壤温度呈极显著的指数关系(p林森林生态系统碳循环具有重要意义。

关键词：氮沉降麻栎林土壤呼吸土壤温度土壤含水率土壤理化性质