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民勤荒漠绿洲过渡带白刺沙堆土壤呼吸空间异质特征

发布时间:2020-01-19 20:34
【摘要】:对民勤绿洲-荒漠过渡带广泛分布的白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆的土壤呼吸进行了野外观测,研究灌丛沙堆不同部位的土壤呼吸速率在空间和时间上的异质性。结果表明,1)白刺灌丛沙堆上不同部位的土壤呼吸速率日动态在不同的生长时期表现不同:生长初期和生长休眠期土壤呼吸速率日变化基本呈"单峰曲线",但是在生长旺盛期沙堆各部位日动态变化既有"单峰曲线"又有"双峰曲线";2)各部位土壤呼吸速率峰值出现的时间段不一致:生长初期峰值集中出现在11:00左右,旺盛期上午各位点的峰值集中出现在09:00左右,下午峰值在17:00左右出现,休眠期峰值出现在13:00-15:00;3)白刺沙堆各位点土壤呼吸速率对水分含量的敏感性强,在低水分含量(1%)条件下二者相关性强,而在较高水分条件下(1%)二者的相关性降低;4)沙堆上不同部位土壤呼吸速率具有时空异质性:生长初期和休眠期各部位土壤呼吸速率差异不显著(P0.05),旺盛期各部位差异显著(P0.05),不同生长期之间沙堆土壤呼吸速率差异显著(P0.01),平均土壤呼吸大小为生长旺盛期[0.53μmol·(m~2·s)~(-1)]生长初期[0.24μmol·(m~2·s)~(-1)]生长休眠期[0.12μmol·(m2·s)-1],白刺灌丛沙堆不同部位近地表层大气水分条件以及土壤5-20cm的温度和湿度共同导致了沙堆上各个位点土壤呼吸通量具有明显的异质性。
【图文】:

土壤呼吸速率,沙堆,不同生长期


第4期孙涛等:民勤荒漠绿洲过渡带白刺沙堆土壤呼吸空间异质特征http://cykxl.zu.edu.cn图4不同生长期沙堆各位点土壤呼吸速率变化Fig.4Soilrespirationatdifferentpositionsinthethreegrowthperiods注,同一生长时期的不同字母表示差异显著(P<0.05)。Note:Differentlowercaselettersinthesameperiodindicatessignificantdifferencesatthe0.05level.旺盛期[0.53±0.20μmol·(m2·s)-1]>生长初期[0.24±0.15μmol·(m2·s)-1]生长休眠期[0.12±0.13μmol·(m2·s)-1]。生长旺盛期与生长初期和休眠期差异极显著(P<0.01),而生长初期和休眠期之间差异不显著(P>0.05)。2.3土壤呼吸与土壤温湿度的关系2.3.1不同位点土壤呼吸与土壤温度的关系将沙堆7个不同位点的土壤呼吸速率和20cm土层温度值按同一时间段求其平均值,绘制日动态趋势变化(图5)。各生长期土壤呼吸速率均呈单峰曲线变化,,土壤温度日动态变化趋势平缓,在生长初期和休眠期土壤温度缓慢上升,19:00-20:00的土层温度相比上午07:00-09:00的温度平均上升了2.0~5.0℃,旺盛期土壤温度呈先下降后逐渐升高的趋势。相关性分析表明,生长初期土壤呼吸速率与土温之间呈负相关关系(R2=0.95

沙堆,不同生长时期,土壤含水量,土壤呼吸速率


);在生长休眠期各位点土壤呼吸速率与水分含量之间呈幂函数分布(R2=0.278,P>0.05)。将土壤呼吸速率与土壤含水量进行数值拟合,发现在低水分含量(<1%)条件下土壤呼吸速率与水分含量显著相关(R2=0.790),并呈二次函数分布(P<0.05)。在较高水分条件下(>1%)二者的相关性降低,相关系数为R2=0.302,拟合趋势不显著(P>0.05)。由此表明,白刺灌丛土壤呼吸对水分含量敏感性强依赖度高。图6沙堆不同生长时期各位点土壤含水量变化Fig.6Thechangeinthewatercontentatdifferentpositionsinthethreegrowthperiods图7不同生长阶段土壤呼吸速率与土壤水分含量相关性Fig.7Correlationbetweensoilrespirationandsoilwatercontentinthedifferentgrowthperiods2.4沙堆土壤呼吸速率与最优回归方程的建立将近地表气象因子、土壤温度、不同土层水分含量等多个因子综合起来进行沙堆土壤呼吸相关性分析(表3),结果表明:灌丛沙堆土壤呼吸与近地表层大气水分含量、土壤表层5-10、10-20cm含水量显著相关(P<0.05),与土壤表层20cm处温度存在相关关系(R2=0.40),但是二者的相关性不显著(P>0.05)。由此表明,土壤水分含量,尤其是表层5-20cm的水分含量相比土壤温度对白刺沙堆土壤呼吸通量释放量的影响更为明显。680

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