收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

不同生态系统土壤呼吸与环境因子的关系研究

李洪建  
【摘要】: 用LI-COR-6400便携式光合作用仪连接6400-09土壤叶室,对山西太原地区和丹麦哥本哈根地区不同生态系统的土壤呼吸进行了研究,其目的是:1)研究两个地区不同生态系统土壤呼吸的季节变化,了解两个区域不同生态系统土壤呼吸的差异;2)估计两个区域不同生态系统的土壤呼吸总量;3)量化不同生态系统中不同土地利用方式土壤呼吸的空间变化规律;4)研究两个区域不同土地利用方式的土壤呼吸时、空变化与土壤温度、土壤水分等环境因子之间的关系。 论文分为5章。第1章为引言,第2-5章为主要研究内容。第2章以研究自然生态系统(森林、灌丛、草地等)条件下的土壤呼吸规律为目的,在太原天龙山国家自然保护区范围内对11个样地(不同位置、不同植被、不同立地条件)的土壤呼吸与环境因子关系进行了两年的研究;第3章以农业生态系统为研究对象,对4种土地利用类型的土壤呼吸与环境因子关系进行了为期一年的研究;第4章的研究对象仍然是农业生态系统,但是研究以比较中、小尺度农田与其他利用类型土壤呼吸的空间异质特点为主要目的,研究两个尺度下土壤呼吸的空间变化;第5章以丹麦哥本哈根地区的农业生态系统(农作物和牧草地等)为研究对象,比较了4种土地利用方式的土壤呼吸及其与土壤温度、水分的关系以及较大尺度的土壤呼吸空间变化特征。主要研究结果如下: 1)太原天龙山地区的土壤呼吸具有明显的季节变化特点,冬、春季较低,夏秋季较高,11个样地土壤呼吸的季节变化与天数的关系均可用高斯3参数方程表示。2005年4-12月(部分样地为5-12月)样地1到样地11土壤呼吸的平均值分别为:3.92,4.66,4.40,3.01,3.70,3.88,4.00,4.72,5.21,4.52,2.57μmol CO_2 m~(-2)s~(-1);2006年11个样地的土壤呼吸平均值分别为:2.33,2.96,1.93,2.35,2.70,2.89,2.79,3.39,3.08,3.23,1.83μmol CO_2 m~(-2) s~(-1)。2005年和2006年11个样地的土壤呼吸总平均值分别为3.92和2.68μmol CO_2 m~(-2) s~(-1)。 对大多数样地而言,土壤呼吸与10 cm深度土壤温度的关系显著。土壤呼吸与土壤温度之间的关系可用直线、指数和Lloyd Taylor方程表达。土壤温度可以解释土壤呼吸变化的28-88%。土壤受干旱胁迫时,土壤温度的作用明显降低。土壤呼吸与0-10 cm深度土壤水分的关系次之,可用直线或指数关系表达。标准化后的土壤呼吸与土壤水分的相关性增加,土壤水分可解释土壤呼吸变化的比例在15-71%。土壤温度较低时,土壤水分的作用亦明显减小。大多数时段土壤温度和土壤水分对土壤呼吸的作用同时存在。但是,土壤温度和土壤水分对土壤呼吸的影响在11个样地不完全相同,在土壤持水能力较差的样地,土壤水分对土壤呼吸的作用大于土壤温度的作用。与单因子模型相比,把土壤水分和土壤温度结合在一起的复合模型可以更好的预测土壤呼吸。土壤温度和土壤水分一起可解释土壤呼吸变化的55-86%。 11个样地土壤呼吸的温度敏感性指数(Q_(10))和土壤温度10℃时的基础土壤呼吸值(R_(10))不同,2005年Q_(10)值从1.80到4.94,2006年Q_(10)值从1.78到5.91;R_(10)在1.47-4.75μmol CO_2 m~(12)s~(-1)之间。Q_(10)、R_(10)的平均值分别为3.14和3.54μmol CO_2 m~(-2)s~(-1),在其他研究者报道的范围之内。11个样地的年土壤呼吸总量在654.9-1440.5 gC m~(-2)(2005年),581.2-1075.3 g C m~(-2)(2006年)之间。2005年和2006年天龙山自然生态系统11个样地的土壤呼吸总量平均值分别为1068.6和850 g C m~(-2)。 2)太原盆地4种农田生态系统的土壤呼吸同样具有明显的季节变化特征,最小值出现在1、2、3以及11、12月份,在1μmol CO_2 m~(-2) s~(-1)附近,最大值超过10μmol CO_2 m~(-2) s~(-1),主要出现在夏季的7、8月份。受环境因子影响,土壤呼吸具有明显的波动特点,尤其是在夏季。4种土地利用方式土壤呼吸的加权平均值分别为,柠条林地3.54±2.61μmol CO_2 m~(-2) s~(-1),草地4.43±3.99μmol CO_2 m~(-2)s~(-1),药材地3.95±3.58μmol CO_2m~(-2)s~(-1),玉米地3.84±4-2.93μmol CO_2 m~(-2)s~(-1)。4种土地利用条件下土壤呼吸均值差异不显著。土壤呼吸与土壤温度的直线关系、指数关系以及Lloyd Taylor函数关系均达显著水平,但是各拟合方程得到的R~2值不同,直线型R~2值最低,Lloyd Taylor函数的R~2值最高。在没有土壤水分胁迫的条件下(土壤水分大于田间持水量的1/3为标准),土壤温度可以解释土壤呼吸变化的比重(%)柠条林地、草地、药材地和玉米地分别为,直线:40,23,33,29;指数方程:56,45,62,41;Lloyd Taylor函数:60,56,69,44。 与天龙山地区的结果相比,在农田生态系统中土壤水分对土壤呼吸有较大影响。土壤呼吸与土壤水分的直线关系好于指数关系。但是将土壤呼吸标准化到10℃时的土壤呼吸与土壤水分的关系分析表明,直线方程和指数方程的R~2值差异不大,分别在37-64%和39-61%之间。同样,用土壤温度和土壤水分的混合模型(双变量模型)预测土壤呼吸的准确性增加,土壤温度和土壤水分可以解释土壤呼吸变化的52-82%,明显大于单因子模型的R~2值。 6、8和10月份3次24 h的土壤呼吸测定表明,4种土地利用方式的土壤呼吸均具有较明显的日变化特点,最大值出现在11:00-15:00之间,最低值在凌晨6:00左右。土壤呼吸的日变化与土壤温度的日变化的关系多数情况下不显著。8:00-12:00的土壤呼吸的平均值比24小时土壤呼吸的平均值大10%。用我们1-12月份共33次的测定数据计算,柠条地、草地、药材地、玉米地的年土壤呼吸总量依次为:1227、1732、1509和1477 g C m~(-2)。5-10月份土壤呼吸总量分别为柠条地996.3 gC m~(-2),草地1361.1 g C m~(-2),药材地1300.7 g C m~-2)和玉米地1191.4 g C m~(-2)。 3)无论在区域尺度上还是在观测小区尺度上,土壤呼吸均存在明显的空间变化。2005年7月和10月份两次对太原盆地北部区域42个样地(其中玉米地23个,其他地类19个)的土壤呼吸测定结果表明,土壤呼吸具有明显的空间变化特点,变异系数在25-50%;土壤呼吸的空间变化与土壤温度和土壤水分的关系只是在土壤水分差异较大的7月份显著。在观测小区尺度内3个样地的2次测定(9月和11月份)中,3个样地土壤呼吸的变异系数都较大,9月份分别为21,32和39%,11月份分别为40,46和58%。9月份的变异系数小于11月的变异系数,但是9月份土壤呼吸的平均值和标准差显著大于11月。小区尺度内土壤呼吸与土壤温度和土壤水分的关系的相关性较差。对于土壤呼吸空间变异的原因仍有待进一步研究。 4)丹麦农业生态系统的土壤呼吸同样具有明显的季节变化特点,夏季土壤呼吸较高、春冬季较低,土壤呼吸最低值在2月为0.22μmol CO_2 m~(-2) s~(-1),最大值在7月份为5.77μmol CO_2 m~(-2) s~(-1);与太原地区的土壤呼吸的季节变化相一致。土壤呼吸随日期变化的关系同样可以用高斯3参数方程表达。冬小麦地1-12月土壤呼吸18次测定的平均值为2.21±1.45μmol CO_2 m~(-2) s~(-1);4-10月为2.39±1.50μmol CO_2 m~(-2) s~(-1),小于天龙山地区的土壤呼吸平均值,接近于天龙山裸地的土壤呼吸平均值。在没有土壤水分胁迫情况下的土壤呼吸与土壤温度的关系非常明显,土壤温度可以解释土壤呼吸变化的68%。冬小麦地1-12月土壤CO_2释放量为655.5 g C m~(-2)a~(-1)。 4-12月4种土地利用方式的土壤呼吸测定结果分别为:冬小麦地2.71±1.74μmol CO_2 m~(-2) s~(-1),休闲草地3.90±2.47μmol CO_2 m~(-2) s~(-1),牧草地2.65±1.24μmol CO_2m~(-2) s~(-1),花草地1.54±0.91μmol CO_2 m~(-2) s~(-1);4个样地土壤呼吸与土壤温度的关系显著,土壤温度可以解释土壤呼吸变化的比重分别为75%,82%,86%和45%;土壤呼吸的温度敏感性指数(Q_(10))分别为3.16,2.87,2.04和2.09;土壤温度10℃时的基础土壤呼吸值(R_(10))分别为2.02,3.53,2.11和1.23μmol CO_2 m~(-2) s~(-1),用LloydTaylor函数计算的4个样地的R_(10)值分别为2.32,3.88,2.16和1.22μmol CO_2 m~(-2) s~(-1)。1-12月冬小麦地、休闲草地、牧草地和花草地的土壤CO_2释放量分别为655.5、1129、835.4和374.6 g C m~(-2)。用4个样地的全部数据计算得到的Q_(10)、R_(10)值分别为2.37和2.32μmol CO_2 m~(-2) s~(-1)。Q_(10)和R_(10)值均接近于我们在太原天龙山地区大多数样地的计算结果。本地区土壤呼吸同样存在明显的空间变化,8月份3天测定的冬小麦和草地土壤呼吸的变异系数从30%到70%,草地的变异系数小于冬小麦地的土壤呼吸的变异系数。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄承才,葛滢,常杰,卢蓉,徐青山;中亚热带东部三种主要木本群落土壤呼吸的研究[J];生态学报;1999年03期
2 黄承才;浙江省马尾松(Pinus massoniana)林土壤呼吸的研究[J];绍兴文理学院学报;1999年05期
3 蒋延玲,周广胜,赵敏,王旭,曹铭昌;长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究[J];植物生态学报;2005年03期
4 牟守国;温带阔叶林、针叶林和针阔混交林土壤呼吸的比较研究[J];土壤学报;2004年04期
5 沙丽清,郑征,唐建维,王迎红,张一平,曹敏,王锐,刘广仁,王跃思,孙扬;西双版纳热带季节雨林的土壤呼吸研究[J];中国科学D辑;2004年S2期
6 宋长春,王毅勇,王跃思,阎百兴,徐小锋,张金波,杨文燕;沼泽垦殖前后土壤呼吸与CH_4通量变化[J];土壤通报;2005年01期
7 杨平,杜宝华;国外土壤二氧化碳释放问题的研究动态[J];中国农业气象;1996年01期
8 张焱,李凌浩,王艳芬,唐芳,陈全胜,杨晶,袁志友,董云社;锡林河流域两类植物群落土壤呼吸特征的比较(英文)[J];Acta Botanica Sinica;2003年09期
9 程慎玉,张宪洲;土壤呼吸中根系与微生物呼吸的区分方法与应用[J];地球科学进展;2003年04期
10 陈全胜,李凌浩,韩兴国,阎志丹,王艳芬,张焱,熊小刚,陈世苹,张丽霞,高英志,唐芳,杨晶,董云社;典型温带草原群落土壤呼吸温度敏感性与土壤水分的关系[J];生态学报;2004年04期
11 蒋高明,黄银晓;北京山区辽东栎林土壤释放CO_2的模拟实验研究[J];生态学报;1997年05期
12 王娓,郭继勋;东北松嫩平原羊草群落的土壤呼吸与枯枝落叶分解释放CO_2贡献量[J];生态学报;2002年05期
13 易志刚,蚁伟民,周丽霞;土壤各组分呼吸区分方法研究进展[J];生态学杂志;2003年02期
14 曹建华,宋林华,姜光辉,谢运球,游省易;路南石林地区土壤呼吸及碳稳定同位素日动态特征[J];中国岩溶;2005年01期
15 王娓,周晓梅,郭继勋;东北羊草草原两种主要群落环境因素对土壤呼吸贡献量的影响[J];草业学报;2002年01期
16 刘建军,王得祥,雷瑞德,吴钦孝;秦岭天然油松、锐齿栎林地土壤呼吸与CO_2释放[J];林业科学;2003年02期
17 陈全胜,李凌浩,韩兴国,阎志丹,王艳芬,张焱,袁志友,唐芳;温带草原11个植物群落夏秋土壤呼吸对气温变化的响应[J];植物生态学报;2003年04期
18 何启伟,艾希珍,孙小镭,张振贤,王永强;日光温室黄瓜栽培CO_2浓度的消长规律初探[J];中国蔬菜;2002年01期
19 王娓,宋日,郭继勋;东北松嫩草原碱茅群落的土壤呼吸同枯枝落叶分解释放CO_2贡献量研究[J];草业学报;2002年02期
20 李凌浩,陈佐忠;草地群落的土壤呼吸[J];生态学杂志;1998年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张丽萍;李学森;顾祥;任玉平;;陆地生态系统土壤呼吸研究现状及进展[A];发展低碳农业 应对气候变化——低碳农业研讨会论文集[C];2010年
2 张凯;许晓静;徐小牛;;合肥城市绿地土壤呼吸初探[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
3 肖召伟;刘加珍;陈永金;董芝;王玉辉;;不同生境条件下杨树林的土壤呼吸特征分析——以聊城市例[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(下册)[C];2011年
4 杨玉盛;陈光水;王小国;高人;李震;金钊;;中亚热带森林转换对土壤呼吸动态及通量的影响[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
5 贾文涛;朱鲁生;于长伟;王金花;王军;;硫丹对土壤微生物量以及土壤呼吸的影响[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年
6 王小国;朱波;;森林土壤呼吸研究进展[A];第九届中国青年土壤科学工作者学术讨论会暨第四届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2004年
7 赵敏;孔正红;;崇明岛人工林土壤呼吸研究初探[A];中国地理学会2006年学术年会论文摘要集[C];2006年
8 赵志敏;赵成义;于波;李菊艳;王鹏;;基于GMP222连续测定土壤剖面CO_2浓度的干旱区棉田土壤呼吸研究[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年
9 徐珍;郭正元;黄帆;欧阳彬;唐美珍;;霸螨灵对土壤呼吸作用和过氧化氢酶活性的影响[A];首届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2005年
10 李洪建;严俊霞;汤亿;;气候变化的影响、适应与反馈——油松林地土壤呼吸与土壤温度和水分关系的定位研究[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 雷海清;北亚热带毛竹材用林土壤呼吸特征研究[D];中国林业科学研究院;2012年
2 时伟宇;黄土高原半干旱区两典型森林群落土壤呼吸动态特征研究[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2011年
3 栾军伟;暖温带锐齿栎林土壤呼吸时空变异及其调控机理[D];中国林业科学研究院;2010年
4 盛浩;中亚热带山区土壤呼吸及其组分对土地利用变化的响应[D];福建师范大学;2010年
5 贾子毅;干旱区白刺荒漠生态系统土壤呼吸对增雨的响应[D];中国林业科学研究院;2011年
6 刘殿君;极端干旱区泡泡刺群落土壤呼吸对增雨的响应[D];中国林业科学研究院;2012年
7 陈先江;黄土高原农业土地利用对土壤呼吸与有机碳贮量的影响[D];兰州大学;2011年
8 胡宗达;亚高山灌丛和草甸土壤呼吸动态特征及其影响因素[D];中国林业科学研究院;2013年
9 张鸽香;城市不同植被类型土壤呼吸与微生物量碳研究[D];南京林业大学;2011年
10 郑威;施氮对樟树人工林土壤呼吸的影响[D];中南林业科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谭炯锐;北京大兴人工杨树林土壤呼吸动态与环境影响因素研究[D];北京林业大学;2010年
2 谢慧慧;水蚀风蚀交错区土壤呼吸与水分运动的影响因素及调控[D];西北农林科技大学;2010年
3 阿斯嘎;沙地植物群落土壤呼吸特征及其影响因子的研究[D];内蒙古大学;2010年
4 张义辉;亚高山草甸土壤呼吸的时空变异特征研究[D];山西大学;2010年
5 王平;华北低丘山地不同土地利用方式土壤呼吸差异及其影响因素[D];河北农业大学;2011年
6 任文玲;崇明东滩土壤呼吸动态研究[D];华东师范大学;2011年
7 张勇;北亚热带林带和农田土壤呼吸及环境影响研究[D];南京信息工程大学;2011年
8 沈小帅;模拟酸雨对天然次生林土壤呼吸的影响研究[D];南京信息工程大学;2012年
9 李华兵;黄河三角洲湿地生态系统土壤呼吸时空变异及其影响机制研究[D];鲁东大学;2012年
10 张丁辰;寿阳旱作春玉米不同耕作施肥农田土壤呼吸及碳排放估算[D];中国农业科学院;2012年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 周飞 申卫军;大气CO_(2)浓度影响土壤呼吸[N];广东科技报;2009年
2 张维宸 中国国土资源经济研究院;优化结构促碳减[N];中国国土资源报;2009年
3 特约记者 于兮;新疆全面监测天山森林生态[N];阿克苏日报;2006年
4 见习记者 胡佳逸;为每片森林建一个“绿色数据库”[N];苏州日报;2011年
5 特约记者 苏橹萱;岩溶区土壤碳汇效应得以证实[N];中国国土资源报;2011年
6 记者 陈宏伟;中国区域性气候研究中心启动[N];中国经济时报;2009年
7 记者 方云静;荒漠盐碱土大量吸收二氧化碳[N];新疆日报(汉);2008年
8 记者 戴随刚 通讯员 马宗泰;环青海湖地区 草地生态系统响应试验启动[N];中国气象报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978