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《华东师范大学》 2011年
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崇明东滩土壤呼吸动态研究

任文玲  
【摘要】:土壤呼吸是全球碳循环中最大的通量之一,而土地利用变化是导致大气CO2浓度升高的重要因子。基于此,在崇明东滩选取三大研究区域内几种典型的土地利用类型作为研究对象:未围垦区——海三棱藨草(Scirpus mariquete)、芦苇(Phragmites australis)、互花米草(Spartina alterniflora);98-92围垦区——旱田、水旱轮作田、水杉(Metasequoia glyptostroboides)林带、鱼塘;92-68围垦区——旱田、水旱轮作田、水杉林带、撂荒地、杨树(Populus)林带。通过测定土壤呼吸速率、温湿度、有机碳等,研究崇明东滩不同土地利用类型及围垦对土壤呼吸的影响,并探究土壤呼吸动态变化及其控制因子,以期深入理解崇明东滩各土地利用类型的土壤碳循环过程,为自然湿地及围垦后湿地的管理和恢复,围垦区土地利用类型的评估和优化及低碳经济实验区的建设提供科学指导。主要研究结果表明: 1.土地利用方式对土壤呼吸速率的影响: (1)未围垦区 土壤呼吸强度的顺序为:芦苇(0.26±0.03mol·m-2·d-1)>互花米草(0.24±0.03mol·m-2·d-1)>海三棱藨草(0.20±0.03mol·m-2·d-1)。土壤呼吸速率年变化与土壤5 cm处温度变化趋势一致,但各类型达到最高值时间先后不同,互花互花米草土壤呼吸于生长期最先达到最大值,这可能是其在东滩迅速扩散的生理生态基础。海三棱藨草有机碳含量低,土壤呼吸处于较低水平。与芦苇相比,互花米草有机碳含量高,土壤呼吸值低,具有更高的减排潜力。春季各月份,三种类型中海三棱藨草日变化曲线波动较大,芦苇和互花米草则较平缓。三种类型土壤年呼吸值与温度关系均符合指数模型,芦苇相关性最高。 (2)围垦区 98-92围垦区内年平均土壤呼吸强度的顺序为:旱田(0.38±0.08 mol·m-2·d-1)>水杉林带(0.22±0.02mol·m-2·d-1)>水旱轮作(0.21士0.03mol·m-2·d-1)>鱼塘(0.05±0.01 mol·m-2·d-1)。92-68围垦期内年平均土壤呼吸强度的顺序为:旱田(0.56±0.07mol·m-2·d-1)>水杉林带(0.41±0.03mol·m-2·d-1)>杨树林(0.35±0.02mol·m-2·d-1)>水旱轮作(0.32±0.03mol·m-2·d-1)>荒地(0.25±0.02 mol·m-2·d-1)。 土壤呼吸速率年变化与土壤5 cm处温度变化趋势基本一致。旱田土壤呼吸和土壤有机碳水平均较高,水旱轮作田与旱田的土壤呼吸速率曲线均于5月相交,两者呈“X”型,水旱轮作田麦作期间土壤呼吸速率较高,自5月灌水后,土壤呼吸速率显著下降,稻作期间土壤呼吸速率与其他类型比均较低,这对于农田土壤碳固定有着积极的意义。水杉林带有机碳含量较高,但土壤呼吸速率较低,是比较理想的农田固碳减排土地类型。春季土壤呼吸日变化与土壤温度关系不固定,大多数时与温度变化趋势一致,水杉林带变化较平缓,两种农田则波动较大。所有的农田类型与土壤温度水分的相关性均较差。 2.围垦与否及围垦时间长短对土壤呼吸的影响: (1)芦苇土壤呼吸的年土壤呼吸强度的顺序为:围垦区(0.32±0.04 mol·m-2·d-1)未围垦区(0.26±0.03mol·m-2·d-1)。 (2)旱田、水旱轮作田、水杉林带三种土地利用类型的年平均土壤呼吸强度的顺序均表现为92-68围垦区98-92围垦区,具体由高到低分别为:旱田92-68(0.560.07mol·m-2·d-1)98-92(0.38±0.08mol·m-2·d-1);水旱轮作92-68(0.32±0.03mol·m-2·d-1)98-92(0.21±O.03mol·m-2·d-1);水杉林带92-68(0.41±0.03 mol·m-2·d-1)98-92(0.22±0.02mol·m-2·d-1)。未围垦区年呼吸平均值均小于92-68围垦区各类型土壤呼吸速率平均值;新围垦区水旱轮作田和水杉林带的土壤呼吸排放与未围垦区各类型差异不大,说明在低碳经济示范区建设中,新围垦区仍具有较大的固碳减排潜力。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S154

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