庞泉沟自然保护区土壤呼吸的空间异质性研究

发布时间：2018-05-02 05:42

本文选题：庞泉沟自然保护区 + 土壤呼吸　；参考：《山西大学》2015年硕士论文

【摘要】：土壤碳库是陆地生态系统的最大碳库,其微小变化都会对大气碳库产生较大的影响。土壤呼吸作为将土壤中碳转移到大气的主要途径之一,它将陆地植物光合作用吸收的CO2排放到大气,在调控大气CO2浓度和地球气候动态方面起着十分关键的作用。但是由于受环境因子、理化因子和土壤因子的综合交叉影响,土壤呼吸存在不同程度的空间变异性,这就增加了估算土壤C02排放量的难度。因此要想清楚的了解区域乃至全球碳收支情况,明确土壤呼吸在生态系统碳循环中的作用,就必须加强对土壤呼吸空间异质性的研究,尤其是在那些自然条件异质性较大的山区。本研究于2013年9月用LI-COR-6400便携光合仪连接6400-09土壤叶室对庞泉沟自然保护区31个不同样地的土壤呼吸进行了实地观测,同时测量了影响土壤呼吸的环境因子、理化因子、生物因子,而后结合传统统计方法与地统计方法分析土壤呼吸的空间变异及其与影响因子之间的关系,以期达到以下研究目的：1)了解庞泉沟自然保护区土壤呼吸的空间变异和空间自相关程度；2)明确影响庞泉沟自然保护区土壤呼吸空间异质性的关键因子；3)基于地统计学不同插值方法模拟庞泉沟自然保护区土壤呼吸空间分布。主要研究结果如下：(1)土壤呼吸最高值出现在华北落叶松林为9.15 μ mol·m·2.s-1,最低值出现在草甸为2.52μmol·m-2·s-1,总体上,土壤呼吸的变异系数为25.22%呈现中等,变异。低海拔地区的土壤呼吸速率高,高海拔地区土壤呼吸速率低。6个植被型组中,阔叶混交林的土壤呼吸速率最高,草甸的土壤呼吸速率最低。土壤呼吸与土壤温度的变化趋势较为一致。(2)土壤呼吸速率与3个深度的土壤温度呈极显著正相关；与20～30 cm的土壤水分、土壤全氮、总碳极显著负相关；与土壤容重极显著正相关；土壤呼吸与土壤碱解氮含量显著负相关；土壤呼吸与凋落物碳氮含量、凋落物厚度相关关系均不显著。(3)单因子回归分析表明,土壤呼吸与5、10、15 cm土壤温度拟合的方程分别能解释土壤呼吸空间异质性的41%、51%和62%,与海拔、20～30 cm土壤水分、土壤容重、全氮、总碳拟合的方程分别解释68%、24%、26%、49%和38%土壤呼吸的空间变异。环境因子、理化因子与土壤因子协同作用影响庞泉沟自然保护区土壤呼吸的空间变异。土壤温度分别与全氮、总碳的双指数方程能贡献土壤呼吸空间变异的68%和65%。(4)地统计分析结果显示除碱解氮为球状模型外,线性模型能较好的反映土壤呼吸及其影响因子的空间分布特征,土壤呼吸的块金值/基台值为17.28%,具有较强的空间自相关程度,主要是土壤、母质等结构性因子影响其空间变异,土壤呼吸的空间变异对尺度的依赖较强。土壤呼吸及其15 cm土壤温度、20～30 cm土壤水分、土壤容重、总碳的变程均在8800 m左右,表明它们的生态过程尺度相同。土壤呼吸、15 cm土壤温度、20～30 cm土壤水分、容重、全氮、总碳的必需采样数量在95%和90%置信水平下分别为8、8、13、9、16、14和7、6、9、6、11、10。(5)用反距离权重法、普通克里格法和协同克里格法插值法绘制庞泉沟自然保护区土壤呼吸和土壤温度的空间分布格局图,总体上,庞泉沟自然保护区土壤呼吸与土壤温度的空间分布较为一致,均呈现东南部和西北部值高,东北部低的特征,土壤呼吸的空间分布相比土壤温度较为复杂,呈现斑块特征。用协同克里格插值法得到的模拟值与土壤呼吸实测值的线性回归方程的决定系数R2为0.70,能更准确地预测庞泉沟自然保护区土壤呼吸的空间分布格局。
[Abstract]:Soil respiration is one of the main ways to transfer carbon from soil to atmosphere .
2 ) The key factors that affect the heterogeneity of soil respiration space in Pangquangou Nature Reserve are clearly influenced ;
3 ) The spatial distribution of soil respiration in Pangquangou Nature Reserve was simulated based on geostatistics . The main results were as follows : ( 1 ) The highest value of soil respiration was 9.15 渭mol 路 m ~ ( -2 路 s - 1 ) . The lowest value appeared in meadow as 2.52 渭mol 路 m - 2 路 s - 1 .
The soil moisture , total nitrogen and total carbon were negatively correlated with 20 - 30 cm .
significant positive correlation with soil bulk density ;
There was a significant negative correlation between soil respiration and soil alkaline hydrolysis .
Soil respiration and soil moisture content , soil bulk density , total nitrogen and total carbon were analyzed . The results showed that the soil respiration and soil moisture content , soil bulk density , total nitrogen and total carbon were the same . ( 5 ) The spatial distribution patterns of soil respiration and soil temperature in Pangquangou Nature Reserve were mapped by the inverse distance weighting method , the common Kriging method and the cooperative kriging method . The spatial distribution of soil respiration and soil temperature in Pangquangou Nature Reserve was more consistent . The spatial distribution of soil respiration was more complex than that of soil respiration . The coefficient of determination of soil respiration was 0.70 , and the spatial distribution pattern of soil respiration in Pangquangou Nature Reserve could be predicted more accurately .

【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S714.3;S759.9

【参考文献】