长汀水土流失区不同恢复阶段土壤温室气体排放特征研究

发布时间：2020-11-07 13:18

　　 我国南方红壤区存在严重的水土流失问题,长期以来开展了大规模植被恢复治理工程。由于全球气候变化,引起极端性降雨现象的增多,由此造成土壤干湿交替越来越普遍。干旱—湿润—再干旱—再湿润反复循环影响着森林生态系统的碳氮过程,进而对温室气体排放产生一定的影响。然而,不同植被恢复阶段土壤温室气体排放对干湿交替的响应还未完全了解。为此,本文以长汀水土流失区不同植被恢复阶段土壤为主要研究对象,进行室内培养实验,设置了不同水分梯度(20%、60%和100%)干湿交替和恒定湿度(40%)进行土壤温室气体速率动态变化研究。对不同植被恢复阶段土壤温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)进行室内定期观测,并进一步发现温室气体排放特征及其动态变化规律,在此基础上分析和研究了干湿交替对不同植被恢复阶段土壤温室气体排放的特征及其影响因子,主要研究结果如下:1.不同植被恢复阶段土壤与不同植被恢复阶段干湿交替土壤CO_2排放速率均为正值,通过试验发现,不同植被恢复阶段土壤CO_2与干湿交替土壤CO_2平均排放速率顺序为30年恢复林天然林20年恢复林10年恢复林裸地,而在初始阶段,干湿交替土壤CO_2排放速率大小顺序为天然林30年恢复林20年恢复林10年恢复林裸地,并存在显著性差异(P0 05)。2.不同植被恢复阶段土壤与不同植被恢复阶段干湿交替土壤CH_4排放既有排放又有吸收,其不同植被恢复阶段土壤CH_4与干湿交替土壤CH_4平均排放速率与CO_2一致。裸地、10年恢复林、20年恢复林3种林分土壤CH_4处于挣吸收的状态,即它们的土壤是CH_4的“汇”;另一方面,30年恢复林与天然林土壤CH_4处于净排放的状态,即它们的土壤是CH_4的“源”。3.不同植被恢复阶段土壤与不同植被恢复阶段干湿交替土壤N_2O排放速率既有排放又有吸收,在干湿交替处理中,N_2O累积排放量的顺序为裸地20年恢复林天然林30年恢复林10年恢复林,与恒湿处理相比,这个顺序已发生较大变化。其中,裸地、10年恢复林、20年恢复林N_2O累积排放量显著增加,恒湿处理是干湿交替处理的2-7倍;30年恢复林基本无变化;而天然林下降幅度超过40%。4.在不同植被恢复阶段土壤与干湿交替土壤温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放量与土壤水分含量中发现:两者CO_2、CH_4和N_2O排放量特征及其影响因子的关系不一致,这可能是排放量与土壤水分含量有关。通过拟合分析,发现不同植被恢复阶段干湿交替土壤CO_2、CH_4和N_2O排放量与土壤含水量均存在显著性差异(P0.05),但CO_2和N_2O排放量与土壤水分含量中除了裸地和10年恢复林不存在显著性差异外,其它3种林分都存在显著性差异,而CH_4中除了 20年恢复林存在显著性差异(P0.05)外,其他均不存在。
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S157;X144
【部分图文】：

?田间持水量（ＷＨＣ），正常处理持水量为４０％，而干湿交替持水量分别为２０％、??１００％和６０％?（如图２－２所示）。在培养箱进行培养，在２５°Ｃ黑暗条件下预培养??１０天以平衡前期准备工作对其造成的干扰。正常处理：每个阶段２０瓶，４个重??复，总共有１００瓶，其中２０瓶用来专门采气，其它８０瓶用来定期做一些破坏，??分４次破坏。干湿交替也一样，两者不同的是，正常处理，持水量维持在４０％，??每４天补一次水，用注射器将蒸馏水均匀的喷洒在土壤表面，培养期间用帕拉膜??（Ａｍｅｒｉｃａｎ?Ｃａｎ）封口以减缓水分散失。而干湿交替法，在土壤水分含量的??２０％￣１００％ＷＨＣ之间波动，其中千旱过程（即放于培养箱中不用帕拉膜封口，??使其自然失水），始于每周期第４天，失水至２０％?ＷＨＣ?（—般需要５天）后使??其维持在此水分状态至每周期第１２天

３．１结果分析??３．１．１不同植被恢复阶段土壤（：０２排放的特征??由图３－１结果可知，在整个培养过程中，不同植被恢复阶段土壤Ｃ０２排放速??率均为正值。对于２０年、３０年恢复林和天然林，在培养的１－４５天内Ｃ０２排放??速率表现出增加的趋势，而后下降。对于裸地与１０年恢复林，整个培养期间Ｃ０２??排放速率均保持在较低的水平。??从土壤Ｃ０２平均排放速率来看，大小顺序为３０年恢复林?＞?天然林＞２０年??恢复林＞１０年恢复林?＞?裸地（如图３－１），其中土壤Ｃ０２排放速率达到了?１５７７．６４??士?３７．９４?ｐｇＣ?ｋｇ—１?ｓｏｉｌ?ｈ—１，显著高于?１０?年恢复林（９００?ｐｇＣ?ｋｇ—１?ｓｏｉｌ?ｈ—１）与裸地??（２９１．３４?ｐｇ?Ｃ?ｋｇ－１?ｓｏｉｌ?ｈｆ１?）。??？ｒ?ｓｏｏｏ?????－?－Ｄ－裸地??｜?．?－Ｏ－?１阵??－＊?４０００?－?ａ?－Ａ－?２０＾??１５：：遍八??。?〇?＿?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?＾?ｉ?ｉ?ｉ?ｉｉ?ｉｉ?ｉＴｉ??１?ＩＩ?１６?：５?３１?３６?４５?５１?５６?６５?７１?７６?Ｓ５?９１?％?１２５?１？１?１３６??取样时间（ｄａｙｓ）??图３－１不同植被恢复阶段土壤Ｃ０２排放速率（平均值

注：表中数据均为：平均值±标准差；不同小写字母表示不同植被恢复阶段土壤ｃｏ２排放总量间差??异显著（Ｐ＜?０．０５）。??由图３－２可知，不同植被恢复阶段土壤Ｃ０２累积排放量均逐渐上升。２０年??恢复林、３０年恢复林、天然林从第１天到第４５天有一个上升较快的速度，而从??第４５天再到第９６天较缓慢上升。裸地在整个培养期间Ｃ０２累积排放量增长缓??慢。在培养结束（第１３６天）后，不同植被恢复阶段土壤００２累积排放量顺序??大小为３０年恢复林?＞?天然林＞?２０年恢复林＞?１０年恢复林?＞?裸地（图３－２），??并存在显著性差异（Ｐ＜?０．０５）（表３－１）。??６０００????安?一〇—辑??Ｓｉ－??〇４￣ｉ?Ｔ￣ｉ——！——ｉ——ｉ—？—ｉ——ｉ——ｉ——＊——ｉ——？——ｉ——！—??０?Ｉ?１１?！６?２５?３１?３６?４５?５！?５６?６５?７１?７６?Ｓ５?９１?９６?１２５?１３１?１３６?－??取样时间（ｄａｙｓ）??图３－２不同植被恢复阶段土壤（：０２累积排放量（平均值士标准偏差）??Ｆｉｇ?３－２?Ｓｏｉｌ?Ｃ〇２?ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ?ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ?ｓｔａｇｅｓ?（Ｍｅａｎ?士?ＳＥ）??３．１．２不同植被恢复阶段土壤ＣＨ４排放的特征??在图３－３中，０以上表示为ＣＨ４排放，０以下表示为吸收。通过试验发现，??在整个培养过程中，在前１６天中，不同植被恢复阶段土壤ＣＨ４表现为吸收过程，??而在培养后期有排放的现象出现。在不同植被恢复阶段土壤ＣＨ４平均排放或吸??收速率中
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本文编号：2874002