干旱地区陆地生态系统碳循环规律研究

【摘要】：本试验是在典型干旱区—新疆三工河流域（草地生态系统选择在巴音布鲁克草原） 进行的，主要依托中国科学院新疆生态地理研究所阜康荒漠生态试验站，以干旱区典型 陆地生态系统为研究对象，对干旱区典型陆地生态系统 CO2源汇关系进行了系统研究， 并对三工河流域及巴音布鲁克亚高山草地生态系统进行了碳估算，为评价不同生态系统 的环境效应提供理论依据。取得了如下主要结论： 1. 绿洲农田生态系统 各种类型的绿洲农田生态系统对的 CO2固定量有一定日变化差异，在夜间的 11 个 小时内，各农田生态系统都是碳源，即净释放 CO2。而白天小麦生态系统和棉花生态系 统都有 1 个小时为碳源。研究表明玉米农田生态系统对 CO2的净固定能力最强，24 小 时固定 CO238.47g/m2。其次是小麦生态系统和棉花生态系统。从年固碳量来看，绿洲玉 米生态系统为最高，达到 141.66 t CO2/hm2·a；其次为小麦生态系统，为 122.60 t CO2/hm2·a；棉花生态系统最低，为 50.39 t CO2/hm2·a。 2. 荒漠林地生态系统 在夜间的 11 个小时内，各林地生态系统都是碳源，即净释放 CO2。而在白天，云 杉林地生态系统有 7 个小时为碳源，研究表明：云杉林地生态系统对 CO2的净固定能力 最弱，24 小时内净释放 CO2 4.22g/m2。最强的是梭梭林地生态系统，24 小时净固定 CO218.34 g/m2。红柳林地生态系统对 CO2 的固定能力稍弱于梭梭林地生态系统。从各观 测样地的年固碳能力来看，梭梭林地生态系统固定量最大达到了 9.29 t CO2/hm2·a，红 柳林地生态系统次之，为 2.68 t CO2/hm2·a。云杉林地生态系统总体来看是一个弱的碳 源，年释放量达到 8.20 t CO2/hm2，这与传统的观点相左，尚需要进一步研究。 3. 亚高山草地生态系统 围栏封育条件下，草地生态系统日 CO2净固定量达到了 12.76gCO2/m2·d，每天除 18 时和 21 时是弱的碳源外，其余时间均是碳汇。其中 16 时以前是碳的强汇，对 CO2 的净固定量达到 12.02gCO2/m2，占到日总 CO2净固定量的 94.20%；自然放牧条件下， 草地生态系统日 CO2净固定量达到了 11.52gCO2/m2·d，除 9 时、13 时、14 时和 21 时 是弱的碳源外，其余时间均是碳汇。其中 15～19 时是碳的强汇，对 CO2的净固定量达 到 9.46gCO2/m2，占到日 CO2净固定量的 82.00%。13、14 时出现弱源的主要原因是由 于植物的光合速率在中午有所下降即“午休”现象导致的。每年的 5~9 月份是牧草的生 长期，对巴音布鲁克亚高山草地生态系统 CO2的年固定量的初步估算结果表明：其 CO2 固定量达到 7.14 t CO2/hm2·a。 4. 碳估算 WP=6 4.1 三工河流域土壤碳估算 新疆三工河流域总碳储量约为 11.18Pg，其中有机碳约为 5.43 Pg，占 48.54%，无机 碳约为 5.75Pg，占 51.46%。 各土壤生态系统相比较，森林土壤、草甸土壤具有较大的有机碳通量和有机碳容量， 但其无机碳通量和无机碳容量均明显低于其它土壤生态系统；荒漠土壤生态系统的有机 碳通量、碳容量最低，但其具有较高的无机碳储量。 4.2 巴音布鲁克亚高山草地生态系统碳估算 巴音布鲁克亚高山草地生态系统地上植物体碳总量约为 7.20 万 t。其中地上部分约 为 3.20 万 t，约占 44.44%；地下部分根系约为 4.0 万 t，约占到 55.56%。 对巴音布鲁克亚高山草原生态系统的土壤有机碳进行了估算，结果表明：亚高山草 原生态系统土壤有机碳的平均碳通量为 16.80Ckg/m2，土壤有机碳总贮藏量约为 3019.22 万 t。 5. 土壤条件对凋落物分解速率的影响 壤质土上的有机物料分解速率高于粘质土和砂质土；中等土壤湿度条件下有机物料 的分解速率最高；深埋方式有机物料的分解速率高于浅埋方式；中等土壤盐分条件下， 有机物料的分解速率最高；不同类型凋落物，在其它条件完全相同的条件下，分解速率 也不完全相同，主要是由于其木质素含量有所差异所致。本研究是在固定了其它因子的 条件下，仅对单因子逐项进行了研究，因子间的交互作用尚需要进一步研究。

【关键词】：干旱地区 陆地生态系统 碳的源／汇 CO2
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：Q148
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