黄土丘陵区不同有机碳水平下侵蚀坡面土壤呼吸特征

发布时间：2017-12-18 20:34

  本文关键词：黄土丘陵区不同有机碳水平下侵蚀坡面土壤呼吸特征

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【摘要】：针对侵蚀与土壤碳排放的源汇效应问题,以陕北黄土丘陵沟壑区不同有机碳水平的侵蚀坡面为对象,通过动态监测不同时间尺度下(日、月、季节、年)坡面不同部位(对照区、侵蚀区、沉积区)土壤呼吸及相关土壤温度和土壤水分要素,研究了不同土壤有机碳水平下侵蚀坡面不同部位土壤呼吸动态特征,辨析了侵蚀坡面土壤呼吸关键因素的影响程度,明确了不同时间尺度下侵蚀坡面碳排放的源汇效应,为侵蚀条件下区域碳排放的源汇功能和侵蚀环境效应评价提供理论依据。取得主要结论如下:1、不同有机碳水平侵蚀坡面土壤呼吸具有原位和异位效应。坡面不同部位土壤呼吸速率表现为沉积区对照区侵蚀区。侵蚀区和沉积区土壤呼吸对降水事件均有强烈响应。非线性模型Rs=ae~(bT)W~c可以很好的解释春夏秋三季土壤温度和土壤水分对土壤呼吸的影响;模型Rs=a+bT+cW可以很好的解释冬季土壤温度和土壤水分对土壤呼吸的影响。1)坡面不同部位土壤呼吸表现为沉积区对照区侵蚀区。与对照区相比,侵蚀区土壤呼吸降低而沉积区土壤呼吸增加,而且侵蚀区降低幅度大于沉积区增加幅度。2)降水事件对沉积区和侵蚀区土壤呼吸有强烈响应的激发效应。这种激发效应与土壤水分有关。沉积区土壤呼吸对降水事件的响应会在土壤含水量17.7~17.8%时达到峰值,而侵蚀区土壤呼吸对降水事件的响应会在土壤含水量14.2~14.4%时达到峰值。3)非线性模型模型Rs=ae~(bT)W~c可以很好的解释春夏秋三季土壤温度和土壤水分对土壤呼吸的影响;模型Rs=a+bT+cW可以很好的解释冬季土壤温温度和土壤水分对土壤呼吸的影响。2、土壤呼吸作用在不同的时间尺度上空间异质性明显。土壤呼吸日动态在不同季节最小值和峰值到达的时间不同,具体表现为夏天最小值和峰值到达的时间早,冬季最迟。夏季土壤呼吸速率在全天均维持在较高水平,冬季土壤呼吸速率表现为负值。土壤呼吸速率在不同季节整体表现为,夏季春季/秋季冬季,最小值出现在12月份,最大值出现在6月。1)不同有机碳水平下不同坡位土壤呼吸速率日动态变化趋势相同,与土壤温度变化趋势相同。坡面不同部位土壤呼吸日动态表现为沉积区对照区侵蚀区。不同有机碳水平土壤呼吸日动态随有机碳水平升高而升高。土壤呼吸日动态在不同季节到达最小值和峰值的时间不同,春夏两季较早,秋冬两季较迟。夏季土壤呼吸速率全天维持在较高水平。冬季土壤呼吸表现为负值,在-0.7~0 umol.s-1.m-2范围内。2)不同有机碳水平下不同坡位土壤呼吸月动态变化趋势相同。坡面不同部位土壤呼吸月动态表现为,沉积区对照区侵蚀区。土壤呼吸在不同季节整体表现为,夏季春季/秋季冬季。不同有机碳水平土壤呼吸随有机碳水平的升高而升高。夏季土壤呼吸月动态变化与土壤水分变化趋势相同;春秋冬三季土壤呼吸月动态变化与土壤温度变化趋势相同。3)不同有机碳水平下不同坡位土壤呼吸年内动态变化趋势相同,最小值出现在12月份,最大值出现在6月。不同有机碳水平年内土壤呼吸随有机碳水平的升高而升高,C1-C4年内土壤呼吸分别高出C039.3%、100.0%、142.9%和178.6%。6-8月土壤呼吸动态变化与土壤水分的变化趋势相同。9月-翌年5月土壤呼吸动态变化与土壤温度变化趋势相同。3、侵蚀坡面土壤年内平均呼吸受土壤温度影响最大,可以解释土壤呼吸变异的50.6%;其次是土壤水分,可以解释土壤呼吸变异的26.2%;土壤有机碳可以解释土壤呼吸变异的23.1%。但土壤呼吸对不同季节的土壤温度敏感性不同。土壤呼吸在不同季节与土壤有机碳和土壤温度极显著相关。1)侵蚀坡面土壤呼吸在不同季节都与土壤有机碳和土壤温度极显著相关;侵蚀坡面土壤呼吸在春季、夏季和冬季与土壤水分极显著相关,在秋季与土壤水分无显著的相关性。2)侵蚀坡面土壤呼吸对不同季节的土壤温度敏感性不同,对秋季土壤温度极敏感,对冬季土壤温度很不敏感。3)土壤温度、土壤水分和土壤有机碳对不同季节的侵蚀坡面土壤呼吸贡献不同。土壤温度对春秋两季土壤呼吸贡献较大,对夏冬两季土壤呼吸贡献最小;土壤水分对夏冬两季沉积区土壤呼吸贡献较大,对春秋两季土壤呼吸贡献较小;土壤有机碳对夏秋冬三季土壤呼吸贡献较大,对春季土壤呼吸贡献较小。4)侵蚀坡面土壤呼吸受土壤温度影响最大,可以解释土壤呼吸变异的50.6%;其次是土壤水分,可以解释土壤呼吸变异的26.2%;土壤有机碳可以解释土壤呼吸变异的23.2%。4、侵蚀坡面不同坡位表现出不同的碳源汇效应,沉积区表现为碳源效应,侵蚀区表现为碳汇效应。侵蚀坡面碳源汇效应受土壤有机碳影响,中等有机碳水平下表现为碳汇效应,较高有机碳水平之上或低有机碳水平以下表现为碳源效应。1)侵蚀坡面沉积区在不同季节碳排放增量都是正值,是碳源效应;侵蚀坡面侵蚀区在不同季节碳排放增量表现为负值,是碳汇效应。2)由侵蚀引起的坡面碳源汇效应与有机碳水平有关。中等有机碳水平(土壤有机碳含量在3.03g·kg-1和6.82g·kg-1之间)下侵蚀坡面碳排放表现为碳汇效应;较高有机碳水平(土壤有机碳含量大于9.69g·kg-1)之上或低有机碳水平(土壤有机碳含量小于0.88g·kg-1)以下侵蚀坡面碳排放表现为碳源效应。
【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】：2016
【分类号】：S157;S154

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本文编号：1305551