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《北京林业大学》 2019年
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太行山南麓刺槐人工林土壤CO_2、CH_4和N_2O通量变化特征及其耦合关系

徐昳晅  
【摘要】:本研究使用箱式-激光法对太行山南麓50年生刺槐人工林土壤CO2、CH4和N2O通量进行连续1年(2017.09-2018.08)定位观测。揭示了土壤CO2、CH4和N2O通量日、月动态变化过程,确定了土壤C02、CH4和N2O通量各月测量代表性时段,并同步观测了各土层水热因子,分析了土壤C02、CH4和N2O通量对土壤温湿度的响应,探讨了 3种温室气体之间的耦合关系,评估了该区域土壤温室气体累积通量和增温潜势,为我国林业应对全球变暖提供数据支持和理论依据。研究期间,刺槐人工林土壤是CO2、N2O的“源”,CH4的“汇”。土壤CO2、CH4、N2O通量日变化整体表现为“夜大昼小”的变化特征。CO2通量具有明显的季节变化特征(夏季高,冬季低),而CH4、N2O季节变化不明显。土壤CO2、CH4、N2O各月测量代表性时段各不相同,特定月份的通量需要在特定时段测量。自然对数化CO2、N2O通量与各土层(5、15、25和35cm)温度呈现极显著线性相关(p0.01),土壤CH4通量与各土层温度成极显著二次函数关系(p0.01),浅层(5、15cm)土壤温度对温室气体的变化解释率最高。3种土壤温室气体与特定土层含水量呈现显著的相关性,但土壤水分对3种温室气体变化的解释率较低(相关系数小)。土壤CO2通量与土壤CH4通量是呈现一种消长型耦合关系,土壤CO2通量与土壤N2O通量是呈现一种协同型耦合关系,土壤CH4通量与土壤N2O通量是呈现一种消长型耦合关系。太行山南麓刺槐人工林土壤全年CO2累积通量为37478.75 kg.hm-2。春、夏、秋和冬4个季节的累积CO2通量分别是11850.4、15783.4、8263.5和1581.3 kg·hm-2,整个生长季节(春夏)累积CO2通量占全年比例高达73.8%。在研究区域,12、1、3、4、5、6、7、8 月土壤 CH4和 N2O 累积通量分别为-2.0、-2.1、-0.15、-0.22、-0.27、-0.12、-0.16、-0.14 kg·hm-2 和 0.046、0.044、0.031、0.358、0.452、-0.017、-0.028、0.2081kg·hm-2。生长季(3~8月)土壤CH4和N2O累积通量分别为1.06和1.004 kg·hm-2,而 CH4、N2O 相对温室潜势分别为-54.99、486.73 kgCO2.hm-2。
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