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北京西山地区森林土壤中CO_2、N_2O和CH_4气体的排放通量及动态研究

孙向阳  
【摘要】:本文对北京西山地区森林土壤中CO_2、N_2O和CH_4等几种温室气体的排放通量、动态排放规律及影响因素进行了系统的研究。 用碱吸收法对西山三种林地(未成林造林地、已郁闭幼林地和成林地)的森林土壤中CO_2的排放规律进行了原位研究。结果表明,林地土壤的CO_2年排放通量平均值为286mg.m~(-2).h~(-1),变动范围为-341.03~1193.59mg.m~(-2).h~(-1)。三种森林土壤之间的年排放平均值无显著差异。并且它们在一年中的变化趋势也基本相似,即夏季大于春季大于秋季大于冬季,冬季甚至有吸收值出现。在不同季节林地的排放量却有明显不同,在干旱的春季和初夏,成林地低于幼林地又低于造林地,而在水分较充足的雨季和秋季,成林地则相对较高。 研究地区森林土壤CO_2排放通量有一定的日变化。变化的趋势随林地和季节不同也有所不同,共同点在于白天值均大于夜间,不同点在于一天中最高点和最低点出现的时间不同。有林地土壤的昼夜变化要比造林地平缓,在冬季的变化要比其他季节平缓。 土壤CO_2排放量的变化受多种环境因子综合作用,其中起决定作用的主要为土壤含水量、土壤温度和大气压。 用静态封闭箱式技术原位测定了西山地区元宝枫和油松两种人工林地土壤N_2O的排放通量,表明该地区森林土壤为大气N_2O气体一个重要的源。年平均排放通量为3.16μg.m~(-2).h~(-1),变动范围—1.2~7.921μg.m~(-2).h~(-1)。林地土壤N_2O的排放有较明显的季节变化规律,夏季最高,春秋季次之,冬季最低甚至为负值。N_2O排放通量的大小主要决定于前5天内的降水量、土壤含水量和土壤温度。 研究地区森林土壤N_2O排放通量同样也有一定的日变化趋势,全天波动较大,在早6时为全天最低点,在9时和18时分别有排放高峰。 研究表明西山地区森林土壤具有较强的反硝化作用和硝化作用强度,并同时检测出硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶有较强的活性。 同样用静态箱式技术原位测定了油松人工林地土壤CH_4的排放通量。结果显示北京西山森林土壤为大气CH_4重要的汇。年平均吸收值为20.471μg.m~(-2).h~(-1),变动范围O~44.8 μg.m~(-2).h~(-1)之间。吸收值有一定的季节变化,冬季的吸收值几乎为0,春秋季较高,夏季最高,影响吸收的外界因素有5cm处的土壤温度。林地土壤对CH_4的氧化吸收作用主要发生在0~5cm的矿质土壤表层,而枯落物层和20cm以下的层次基本无吸收作用。吸收过程为纯生物化学过程。原状土壤氧化CH_4的模拟实验表明,CH_4浓度的下降速率在开始的12


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