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《西南大学》 2008年
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川中丘陵区不同林地土壤呼吸及枯落物分解释放CO_2特征研究

袁红叶  
【摘要】: 全球变暖是人类所面临的最严峻的环境问题之一,并日益成为公众和科学界关注的焦点。研究表明,温室气体如CO_2、CH_4和N_2O等在大气中浓度的上升是全球气候变暖的主要原因。其中CO_2是最重要的温室气体,它对全球变暖的贡献率达60%以上。 CO_2的源汇失衡引起气候异常等一系列严重的问题,对人类生存和社会经济持续发展带来了巨大的威胁。近几十年来,中国政府积极推行天然林保护工程、退耕还林工程和大规模植树造林活动,使得我国森林覆盖率不断提高,人工林面积不断加大。同时,人工造林活动提供了一种降低CO_2释放的潜在减缓措施,可用以抵消各国承诺的温室气体减排指标。川中丘陵区地处长江上游生态屏障的最前沿,具有特殊的生态敏感性,杞木,青冈,柏树是该地区3种典型人工林地,尤其是自20世纪70年代以来陆续营造的大面积柏树林,目前已成为长江上游防护林的主体模式。 本文通过长期连续的野外定位观测和采样分析,研究川中丘陵区3种典型林地土壤CO_2排放以及其枯枝落叶分解释放CO_2特征、影响因素。对土壤中有机质含量及枯枝落叶有机碳进行了测定,计算了枯枝落叶碳回归量以及对林地表层土壤碳库的增入量。主要结论如下: (1)川中丘陵区3种典型林地土壤呼吸速率具有明显的季节变化,均表现为夏秋季较高,而春冬季较低的特点。青冈、杞木、柏树各林地土壤CO_2年平均排放通量,有枯枝落叶处理分别为352.3mg·m~(-2)·h~(-1)、287.8mg·m~(-2)·h~(-1)、257.1mg·m~(-2)·h~(-1);无枯枝落叶处理分别为269.5mg·m~(-2)·h~(-1)、273.6mg·m~(-2)·h~(-1)、237.6mg·m~(-2)·h~(-1)。总体水平上都表现为有枯枝落叶覆盖土壤呼吸速率高于无枯枝落叶覆盖的土壤,青冈枯枝落叶等对土壤呼吸存在着屏蔽作用。 (2)土壤温度和土壤湿度是影响林土壤呼吸速率的主要环境因素,其中土壤温度是关键因子,土壤温度对各林地的土壤呼吸的影响程度不同,但是都可以用一个指数模型很好的模拟,在0.01水平下极显著正相关,并在此基础上用Q_(10)值来表示土壤呼吸随温度升高的变化情况,本研究中青冈,杞木,柏树的Q_(10)值分别是2.17,1.93,1.83。土壤湿度对土壤呼吸的影响表现出一定的季节性,夏季温度较高时,土壤呼吸速率与土壤湿度之间呈现抛物线性相关,在土壤体积含水量达到30%左右之前,土壤呼吸逐渐增强,之后随着土壤湿度的增加,土壤呼吸逐渐减弱。其他季节湿度和土壤呼吸关系不明显。 (3)不同季节的土壤呼吸日变化模式不同,冬春两季随着土壤温度的升高,土壤呼吸速率逐渐增大,分别在土壤温度达到最大值左右出现土壤呼吸的峰值;而夏秋两季的土壤呼吸日变化的曲线波动不规则,其中青冈,杞木两种林地表现的尤为明显。 (4)丘陵区三种供试林地(青冈、桤树、柏树)枯枝落叶层年平均呼吸速率分别为28.75 mg·m~(-2)·h~(-1),84.97 mg·m~(-2)·h~(-1),42.59mg·m~(-2)·h~(-1),对林地CO_2排放总量的贡献率分别是:10.22%,24.53%,16.76%。各林地枯枝落叶层呼吸速率均随呈现明显的季节变化特征,均表现为夏秋季较高而春冬季较低。青冈、柏树两种枯枝落叶呼吸速率呈现单峰曲线波动,杞木呈双峰曲线波动,各林地枯枝落叶层呼吸速率之间差异达到极显著。 林地枯枝落叶层呼吸速率与气温,土壤温度,降雨量之间相关性较好,青冈,杞木枯枝落叶层呼吸速率与温度和降雨量之间呈对数增长模式;柏树林地枯枝落叶层与温度之间呈指数增长,与降雨量之间呈线性增长。 (5)在测定期间,川中丘陵区3种典型林地(青冈、杞木、柏树)枯枝落叶对林地土壤碳库的碳输入分别为:16.90,11.78,5.14 t·hm~(-2)·a~(-1),碳回归率分别为96.09%,85.30%,86.78%。土壤碳库年增量分别为:10.66 t·hm~(-2)·a~(-1)、5.55 t·hm~(-2)·a~(-1)、1.54 t·hm~(-2)·a~(-1),3种林地枯枝落叶在土壤碳库全年碳平衡上表现为汇,碳汇功能表现为阔叶林大于针叶林。 本研究中柏林地作为长江上游防护林的主体模式,面积较大,种植于20世纪70~80年代,处于中林龄阶段,其碳汇功能不明显,从另外一个侧面反映,如果对林分进行更好的抚育管理,将会更好的发挥其碳汇潜力。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S714

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