滨海沙地巨尾桉和湿地松人工林土壤呼吸对改变碳输入的响应

发布时间：2017-04-12 15:06

  本文关键词：滨海沙地巨尾桉和湿地松人工林土壤呼吸对改变碳输入的响应，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：森林土壤呼吸是土壤碳库的关键组成部分,研究森林土壤呼吸对于精确理解森林生态系统碳循环过程及应对全球气候变化具有重要的意义。本研究以我国东南沿海沙地巨尾桉人工林和湿地松人工林为对象,采用挖壕沟法去除根系、去除凋落物、加倍凋落物、交换凋落物以及对照等方式模拟碳输入改变,于2015年1月～2016年2月对土壤呼吸速率、l0cm土壤温度、10cm土壤含水量进行为期14个月的动态观测,探讨海岸沙地不同人工林土壤呼吸速率与环境因子之间的相关性。通过研究,得出以下主要结论：(1)两种人工林对照处理的土壤呼吸日动态。巨尾桉人工林、湿地松人工林在不同季节土壤呼吸速率日变化近似单峰曲线,趋势大体一致,且夏季土壤呼吸速率显著大于其他3个季节。两种林分四个不同季节土壤呼吸最大值均出现在夜晚23：00-5：00,最小值均出现在白天11：00-15：00。巨尾桉林全天中土壤呼吸速率日平均值大小为夏季4.24μmolCO2m-2·s-1秋季2.69μmolCO2m-2·s-1春季2.52μmolCO2m-2·s-1冬季1.82μmolCO2m-2·s-1。湿地松林全天土壤呼吸速率日平均大小关系为夏季3.48μmolCO2m-2·s-1春季1.91μmolCO2m-2·s-1秋季1.76μmolCO2m-2·s-1冬季1.63μmolCO2m-2·s-1(2)两种人工林不同处理土壤呼吸月动态。不同处理的土壤呼吸速率均有明显的月动态变化。巨尾桉林土壤呼吸速率月均值大小关系为加倍凋落物3.53μmolCO2m-2·s-1对照2.97μmolCO2m-2·s-1交换凋落物2.18μmolCO2m-2·s-1去除凋落物2.14μmolCO2m-2·s-1去除根系2.04μmolCO2m-2·s-1。湿地松林土壤呼吸速率月均值大小关系为加倍凋落物2.40μmolCO2m-2·s-1凋落物交换2.39μmolCO2m-2·s-1对照2.24μmolCO2m-2·s-1去除凋落物2.11μmolCO2m-2·s-1去除根系2.06μmolCO2m-2·s-1。(3)土壤呼吸与土壤温度的相关性。两种林分不同处理方式下土壤呼吸速率与10cm土壤温度之间均呈极显著指数相关(P0.01)。不同处理的Ql0值存在差异,巨尾桉林五种处理(去除根系、去除凋落物、加倍凋落物、交换凋落物、对照)的Ql0值分别为2.48、2.0、2.46、2.43、2.12,去除凋落物处理降低了土壤呼吸的温度敏感程度Q10值。湿地松林Q10值分别3.16、1.89、2.25、1.66、2.20,去除凋落物、凋落物交换处理均降低了土壤呼吸的温度敏感性Q10值。(4)土壤呼吸与土壤湿度的相关性。选用线性模型进行拟合,巨尾桉人工林去除根系、对照处理土壤呼吸速率与10cm土壤湿度之间显著相关(P0.05),湿地松人工林去除根系、加倍凋落物处理土壤呼吸与10cm土壤湿度之间显著相关(P0.05),而两种林分其他处理方式的相关性指数R2在0.002-0.069之间,P值在0.122-0.784范围之内,土壤呼吸与10cm土壤湿度之间并无显著关系。(5)土壤呼吸与土壤温湿度的复合因子模型。选用双因素数量关系模型,同时考虑土壤温度和土壤湿度两个因子的交互作用,能解释巨尾桉人工林不同处理土壤呼吸速率变化的52.9%-72.4%,湿地松人工林土壤呼吸速率变化的48.4%-80.1%。两种林分同时考虑土壤温度和土壤湿度两个因子的综合作用,能解释土壤呼吸速率变化的48.4%-80.1%,比单因素土壤温度解释土壤呼吸速率变化的46.56%-80.03%略高,说明同时考虑土壤温度和湿度两个因子的交互作用能更好地解释土壤呼吸速率的变化。(6)两种人工林不同处理的土壤呼吸年通量。巨尾桉人工林去除凋落物、加倍凋落物、对照处理土壤呼吸年通量分别为782 gC·m-2a-1、1291 gC·m-2a-1、1086 gC·m-2a-1,显著高于湿地松林人工林的771 gC·m-2a-1、880 gC·m-2a-1、820 gC·m-2a-1,而巨尾桉林去除根系、交换凋落物年通量分别为746 gC·m-2a-1、799 gC·m-2a-1比湿地松林753 gC·m-2a-1,872 gC·m-2a-1小。去除根系、去除凋落物、交换凋落物、加倍凋落物使巨尾桉林土壤呼吸年通量分别显著减少31.3%、27.1%、26.5%和增加18.9%,湿地松林则分别减少8.2%、6.0%和增加6.5%、7.3%。研究表明,巨尾桉根系及凋落物对土壤呼吸的贡献显著大于湿地松。
【关键词】：滨海沙地 巨尾桉 湿地松 人工林 土壤呼吸 土壤温度 土壤含水量
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 1 绪论12-19
• 1.1 引言12-13
• 1.2 土壤呼吸研究进展13
• 1.3 土壤呼吸的影响因素13-16
• 1.3.1 土壤温度14
• 1.3.2 土壤含水量14-15
• 1.3.3 森林凋落物15
• 1.3.4 植物根系15-16
• 1.3.5 其他因素16
• 1.4 土壤呼吸测定方法16-17
• 1.5 研究目的和意义17-18
• 1.6 研究内容18
• 1.7 技术路线图18-19
• 2 材料与方法19-21
• 2.1 研究区的自然概况19
• 2.2 实验方法19-21
• 2.2.1 样地设置19-20
• 2.2.2 土壤呼吸、土壤温度及含水量的测定20
• 2.2.3 凋落物的收集20
• 2.2.4 数据处理20-21
• 3 结果与分析21-51
• 3.1 巨尾桉和湿地松人工林土壤呼吸及土壤温湿度日动态变化21-29
• 3.1.1 巨尾桉人工林土壤呼吸日变化21-22
• 3.1.2 湿地松人工林土壤呼吸日变化22-25
• 3.1.3 不同处理方式土壤呼吸不同季节日变化的比较分析25-29
• 3.2 巨尾桉和湿地松人工林土壤呼吸月动态变化29-31
• 3.2.1 土壤呼吸月动态变化比较分析29-30
• 3.2.2 土壤温湿度月动态变化比较分析30-31
• 3.3 巨尾桉和湿地松人工林去除根系对土壤呼吸的影响31-35
• 3.3.1 去除根系对土壤呼吸的影响31-32
• 3.3.2 去除根系对土壤温湿度的影响32-34
• 3.3.3 两种林分去除根系土壤呼吸比较分析34-35
• 3.4 巨尾桉和湿地松人工林改变凋落物输入量对土壤呼吸的影响35-41
• 3.4.1 改变凋落物输入量对土壤呼吸的影响35-37
• 3.4.2 改变凋落物输入量对土壤温湿度的影响37-40
• 3.4.3 相同处理不同林分土壤呼吸比较分析40-41
• 3.5 土壤温湿度对土壤呼吸季节变化的影响41-49
• 3.5.1 土壤温度对土壤呼吸季节变化的影响41-47
• 3.5.2 土壤湿度对土壤呼吸季节变化的影响47
• 3.5.3 土壤温度和湿度交互作用对土壤呼吸季节变化的影响47-49
• 3.6 改变碳输入对土壤呼吸年通量的影响49-51
• 3.6.1 不同处理土壤呼吸速率的变化幅度49-51
• 3.6.2 不同处理土壤呼吸速率的年通量51
• 4 结论与讨论51-57
• 4.1 结论51-53
• 4.2 讨论53-57
• 4.2.1 两种森林土壤呼吸的动态变化及比较53-54
• 4.2.2 土壤呼吸对去除根系的响应特征54
• 4.2.3 土壤呼吸对凋落物的响应变化特征54-55
• 4.2.4 土壤呼吸对土壤温度和土壤湿度的响应55-57
• 参考文献57-64
• 致谢64

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