台灣溪頭孟宗竹林土壤呼吸年間變異

Abstract

東亞地區孟宗竹林面積逐漸增加，而這現象有可能會造成土壤碳循環的改變。近年來研究發現孟宗竹林的林分密度有年間變異。土壤呼吸為碳循環中的重要途徑之一，且土壤呼吸有可能因林分密度、溫度及濕度的年間變異而有變化。因此為了瞭解孟宗竹林土壤呼吸及土壤碳循環的過程，必須先了解在孟宗竹林中土壤呼吸的年間變異。因此本研究目的為利用5年的測量資料來瞭解土壤呼吸的年間變異，以及評估控制因子對於土壤呼吸年間變異的影響。 自2012年4月至2017年3月，在台灣大學實驗林的孟宗竹林設置435 m2的樣區進行土壤呼吸的量測，我們每月在20個樣點測量土壤呼吸、土壤溫度以及土壤水分一次至兩次，並在2013年及2016年，再新增8個點做量測(共28個點)。我們每年也在樣區量測林分結構(竹稈密度、竹稈位置及竹稈DBH)，並在2013年及2016年以28個點來量測根密度。為了調查土壤呼吸的時間變異及時間變異每年的變化，確認每月在20個點所量測的土壤呼吸值後，再使用回歸分析評估控制因子(如土壤溫度及土壤水分)對土壤呼吸時間變異的影響。為了調查土壤呼吸的空間變異及空間變異每年的變化，將5年或每年各點所量測的土壤呼吸取平均值，利用相關分析評估控制因子(如土壤溫度、土壤水分、林分結構因子及根密度)對土壤呼吸空間變異的影響。 土壤呼吸在季節及年間的變異(季節變異模式及年平均值)上，這5年間有明顯的差異，如2016年土壤呼吸的年平均值高於其他年份。在土壤呼吸的時間變異上，這5年中，土壤呼吸年間變異主要受到土壤溫度影響，且溫度敏感度(Q10)每年不同，尤其是2016年溫度敏感度較高。土壤呼吸在空間變異上每年也有差異，如在整個樣區範圍中，土壤呼吸相對較高位置每年有所不同。空間上，以20個量測點而言，在這5年，土壤呼吸不受土壤溫度、土壤水分以及林分結構影響，但以28個點量測而言，在2013及2016年，林分結構參數(如在各個量測點周圍的竹桿數、平均DBH及DBH的總和)可能為土壤呼吸空間變異的影響因子。 因此，在孟宗竹林中，在這5年，土壤呼吸在時間及空間上有明顯的年間變異，其中原因除了非生物因子的影響(如土壤溫度)，也可能是受林分結構(如竹稈及根密度的分佈)年間變異的影響。