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《河南大学》 2016年
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黄河下游典型地段土壤碳通量变化特征及其影响因素研究

熊小波  
【摘要】:土壤呼吸与全球气候变化密切相关,其微小变化在一定程度上可以反映土壤养分转化和供应的能力,已成为国内外研究的热点。本研究选取位于我国黄河下游典型地段的不同土地利用类型下土壤为研究对象,于2014年3月—2015年4月,通过测定不同样地的土壤碳通量、土壤温度、近地表大气温度、土壤水分及土壤理化性质等指标,分析土壤碳通量的日变化和月变化特征及与影响因子之间的关系,以期为黄河下游典型地段不同土地利用方式下土壤碳通量的释放机理和农业固碳提供依据,研究结果如下:(1)不同土地利用类型的土壤碳通量月均值北岸高于南岸24%。春季的3、4月份和秋季的9、10月份的土壤碳通量较为接近;土壤碳通量在5-8月份较高,并在8月份到达一年中的最高值,随后逐渐降低,并在12月份降到最低值。北岸封丘不同月份土壤碳通量的最高值在8月,为13.19μmol·m~(-2)·s~(-1);最低值在12月,仅为0.39μmol·m~(-2)·s~(-1)。月均值为5.28μmol·m~(-2)·s~(-1),介于1.20~8.57μmol·m~(-2)·s~(-1),一年中月平均最高的月份在8月,最低值在12月;南岸开封土壤碳通量最高值出现在7月,为10.97μmol·m~(-2)·s~(-1),最低值出现在12月,仅为0.20μmol·m~(-2)·s~(-1)。月均值为4.02μmol·m~(-2)·s~(-1),介于0.87~7.69μmol·m~(-2)·s~(-1),一年中月平均值最高的月份在8月,最低值在12月。(2)不同土地利用类型的样地在相同月份的土壤碳通量日变化趋势比较相似,变化趋势呈单峰型、双峰型、直线型,最高值集中在10:00—16:00。对于不同的月份,在温度较低的月份(如10—12月)土壤碳通量的最高值出现的时间较晚,与一天当中温度最高的时间较为接近,大约在14:00。北岸封丘不同样地土壤碳通量:小麦/玉米果园人工林金银花地;南岸开封不同样地土壤碳通量:果园小麦/玉米人工林西瓜地。(3)一年当中,不同土地利用类型土壤碳通量高值出现的时间不同。北岸封丘不同土地利用类型的土壤碳通量在春末、夏季高,秋季、冬季低。南岸开封土壤碳通量高值主要集中在夏季,春、秋、冬季较低。北岸封丘土壤碳通量的高值时间比南岸更长。(4)本研究分析了不同环境因子与土壤碳通量的关系,拟合不同样地土壤碳通量与环境因子的回归方程,结果表明土壤温度、土壤水分、近地表大气温度与土壤碳通量均有一定的相关性。典型地段北岸封丘和南岸开封年尺度上不同影响因子与土壤碳通量相关性并不相同。(5)土壤质地、土壤碳、氮对土壤碳通量均有重要影响。北岸封丘土壤质地以壤土为主,南岸开封土壤质地以砂土为主。粘粒含量高的土壤有利于有机碳、氮的积累,这对提高土壤呼吸有重要影响。砂粒含量高的土壤保水保肥性差,不利于碳氮的积累,更容易发生淋溶,降低土壤的肥力。这是北岸封丘土壤碳通量高于南岸开封的重要原因。增加土壤有机质、秸秆还田、施用复合肥可以增加土壤全碳、全氮含量,对提高土壤活性碳、有机氮有重要作用,进而提高土壤呼吸。
【关键词】:黄河下游 典型地段 碳通量 土地利用类型 土壤质地
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S151.9
【目录】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-10
  • 1 绪论10-16
  • 1.1 研究背景10
  • 1.2 国内外研究进展10-13
  • 1.2.1 土壤呼吸研究10-11
  • 1.2.2 土壤呼吸测定11-12
  • 1.2.3 土壤呼吸影响因子12-13
  • 1.3 选题目的与意义13-14
  • 1.4 研究内容14-16
  • 2 研究区概况16-18
  • 2.1 自然地理概况16-17
  • 2.2 社会经济概况17-18
  • 3 研究方法18-22
  • 3.1 样品采集18-19
  • 3.2 测定指标19-20
  • 3.2.1 土壤呼吸的测定19
  • 3.2.2 环境影响因子的测定19-20
  • 3.2.3 土壤理化性质20
  • 3.3 数据分析20-21
  • 3.4 技术路线21-22
  • 4 研究区土壤碳通量特征22-34
  • 4.1 研究区土壤碳通量统计特征22-23
  • 4.1.1 封丘土壤碳通量统计特征22
  • 4.1.2 开封土壤碳通量统计特征22-23
  • 4.2 研究区土壤碳通量日变化特征23-30
  • 4.2.1 土壤碳通量日变化特征(封丘)23-27
  • 4.2.2 土壤碳通量日变化特征(开封)27-30
  • 4.3 研究区土壤碳通量年内变化特征30-31
  • 4.4 封丘、开封土壤碳通量差异性31
  • 4.5 小结31-34
  • 5 环境因子对土壤碳通量的影响34-54
  • 5.1 日变化尺度上环境因子对土壤碳通量的影响34-46
  • 5.1.1 土壤碳通量与环境因子的相关性(封丘)34-40
  • 5.1.2 土壤碳通量与环境因子的相关性(开封)40-46
  • 5.2 年变化尺度上环境影响因子对土壤碳通量的影响46-49
  • 5.2.1 土壤碳通量与环境影响因子的相关性(封丘)46-47
  • 5.2.2 土壤碳通量与环境影响因子的相关性(开封)47-48
  • 5.2.3 典型地段土壤碳通量与环境影响因子相关性的对比48-49
  • 5.3 年尺度上土壤碳通量与环境因子协同作用的回归分析49-54
  • 5.3.1 封丘土壤碳通量与环境影响因子协同作用的回归分析49-51
  • 5.3.2 开封土壤碳通量与环境影响因子协同作用的回归分析51-54
  • 6 土壤性质与土壤碳通量的关系54-64
  • 6.1 土壤质地对土壤碳通量的影响54-56
  • 6.2 土壤有机碳对土壤碳通量的影响56-58
  • 6.2.1 土壤总碳对土壤碳通量的影响56-57
  • 6.2.2 土壤活性碳对土壤碳通量的影响57-58
  • 6.3 土壤氮对土壤碳通量的影响58-62
  • 6.3.1 土壤全氮对土壤碳通量的影响59-60
  • 6.3.2 土壤有机氮对土壤碳通量的影响60-62
  • 6.4 小结62-64
  • 7 结论与展望64-66
  • 7.1 结论64-65
  • 7.2 不足与展望65-66
  • 参考文献66-74
  • 致谢74-76
  • 攻读学位期间科研情况76-77

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