退耕小流域土壤呼吸特征及对水热因子的响应

发布时间：2017-05-16 21:09

  本文关键词：退耕小流域土壤呼吸特征及对水热因子的响应，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：土壤呼吸是土壤碳库向大气归还CO2的主要途径,生物环境因子的微小变化引发土壤呼吸特征改变,并可能引发生态系统源汇特征改变,对全球气候变化产生重大影响。黄土丘陵区退耕还林(草)后,土地利用类型变化大大增加了土壤呼吸的时空变异及不确定性,对土壤呼吸及碳循环估算提出了巨大挑战。本研究以陕西省清涧县园则沟退耕小流域为研究对象,针对退耕后出现的四种典型土地利用类型:农地、红枣林、柠条地、撂荒地,于2014至2015年生长季对不同时间尺度下土壤呼吸特征及对土壤水热因子的响应动态进行研究,得到结论如下:(1)退耕后土地利用类型变化显著改变土壤水热因子特征及土壤呼吸日动态,不同土地利用类型土壤呼吸日变化对土壤水热因子的响应特征存在一定差异。土地利用类型土壤呼吸日变化曲线与土壤温度一致,土壤呼吸日均值柠条地(3.08μmolCO2·m-2·s-1)撂荒地(2.84μmolCO2·m-2·s-1)农地(2.45μmolCO2·m-2·s-1)红枣林(1.92μmolCO2·m-2·s-1),红枣林土壤呼吸变异幅度最大(38.1%);柠条地、撂荒地土壤呼吸速率高于农地25.7%、16.0%。四种土地利用类型土壤温度滞后效应明显,土壤呼吸与土壤温度仅农地呈显著正相关关系(P0.05),且退耕后三种土地利用类型日变化尺度下土壤呼吸温度敏感性均低于农地。水热双因子回归分析显示解释度较单因子模型有了显著的提高(41%-63%,P0.05),显示了在黄土丘陵区土壤呼吸日变化尺度下水热因子的协同影响作用。(2)土壤呼吸季节动态退耕后出现显著变化,且对土壤水热因子的响应特征也存在一定差异。生长季各土地利用类型土壤呼吸速率呈单峰型变化,与土壤温度曲线基本一致。土壤呼吸速率与土壤10cm温度、水分正相关,双因子相关分析结果相关性高于前单因素相关分析,反映了土壤温度、水分对土壤呼吸通量的共同影响,土壤呼吸温度敏感性变化趋势与土壤SOC含量基本一致。农田退耕为红枣林显著降低了土壤呼吸速率(P0.05),而转化为柠条地土壤呼吸速率显著上升(P0.05),撂荒地与农地间无显著差异,但在未来全球变暖的趋势下,其较高的温度敏感性可能引发潜在碳排放。(3)土壤水分条件是土壤呼吸年际差异的主要因素,干旱年农地、撂荒地土壤呼吸较平水年降低27.7%、17.4%,红枣林土壤受干旱影响较小,年际差异不显著。(4)夏季降雨后不同土地利用类型土壤水热因子的剧烈变化,并影响雨后土壤呼吸动态。干旱条件下三场降雨显著激发了各土地利用类型土壤呼吸,增加幅度分别为1.51-3.69倍、1.67-4.96倍和0.60-2.08倍,降雨量、雨前含水量分别与雨后呼吸响应历时正相关、负相关。土壤水分是降雨前后土壤呼吸动态的主控因子,并表现出双向控制作用,柠条地、撂荒地采用二次函数,农地、红枣林采用分段函数模拟土壤呼吸与水分的关系取得了较好的拟合结果,土壤呼吸的水分阈值柠条地(0.30 m3·m-3)撂荒地(0.20m3·m-3)红枣林(0.16 m3·m-3)农地(0.13 m3·m-3)。土壤呼吸与土壤温度呈显著负相关关系(P0.05),但在适宜水分条件下表现出正效应。已有降雨模拟实验由于无法模拟雨后土壤温度变化,可能高估降雨引发的土壤呼吸碳排放。在未来气候变化大背景下,黄土丘陵区退耕后柠条地、撂荒地由于较高的水分响应阈值和适宜的底物条件,可能在极端降雨事件中较农地、红枣林产生更高的碳排量,甚至改变生态系统的源汇特征。
【关键词】：土壤呼吸 水热因子 退耕还林(草) 土地利用类型 降雨
【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】：S154
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 国内外研究进展13-17
• 1.2.1 水热因子对土壤呼吸的影响及模型模拟研究进展13-16
• 1.2.2 土壤呼吸对降水响应研究进展16-17
• 1.2.3 退耕还林还草对土壤呼吸的影响研究17
• 1.3 存在的问题和不足17-18
• 第二章 研究内容与试验方案18-23
• 2.1 研究目的与内容18-19
• 2.2 研究区自然环境概况19-20
• 2.3 试验布设与测定指标、方法20-22
• 2.3.1 土壤呼吸速率及水热因子测量20-21
• 2.3.2 土壤基本理化性质检测21
• 2.3.3 气象因素监测21
• 2.3.4 数据分析与处理21-22
• 2.4 技术路线22-23
• 第三章 不同土地利用类型土壤呼吸日动态及对水热因子的响应23-28
• 3.1 不同土地利用类型水热因子日变化动态23-24
• 3.2 不同土地利用类型土壤呼吸日变化动态24-26
• 3.3 日变化尺度土壤呼吸与水热因子相关性分析26-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第四章 不同土地利用类型土壤呼吸季节动态及年际特征及对水热因子的响应28-38
• 4.1 不同土地利用类型水热因子季节变化动态28-30
• 4.2 不同土地利用类型土壤呼吸季节变化动态30-31
• 4.3 季节尺度土壤呼吸与水热因子相关分析31-32
• 4.4 土壤呼吸生长季温度敏感性及影响因素32-33
• 4.5 不同土地利用类型土壤呼吸季节变化方差分析33-36
• 4.6 不同土地利用类型土壤呼吸年际变化36-37
• 4.7 本章小结37-38
• 第五章 不同土地利用类型土壤呼吸对降水的响应38-56
• 5.1 典型降雨的选择及观测方法38-39
• 5.2 不同土地利用类型土壤水热因子对降雨的响应特征39-44
• 5.2.1 不同土地利用类型土壤温度对降雨的响应特征39-40
• 5.2.2 不同土地利用类型土壤水分对降雨的响应特征40-42
• 5.2.3 不同土地利用类型雨后土壤水分变化速率与模拟42-44
• 5.3 不同土地利用类型土壤呼吸速率动态特征44-49
• 5.3.1 降雨对不同土地利用类型土壤呼吸的激发效应44-46
• 5.3.2 降雨后不同土地利用类型土壤呼吸响应峰特征46-47
• 5.3.3 降雨后不同土地利用类型土壤呼吸响应历时及影响因素47-49
• 5.4 不同土地利用类型土壤呼吸与土壤水热因子的关系49-53
• 5.4.1 不同土地利用类型土壤呼吸与土壤水分的关系49-52
• 5.4.2 不同土地利用类型土壤呼吸与土壤温度的关系52-53
• 5.5 不同土地利用类型降雨后土壤呼吸排放总量及响应特征方差分析53-55
• 5.6 本章小结55-56
• 第六章 主要结论56-58
• 6.1 主要结论56-57
• 6.2 需要进一步研究的问题57-58
• 参考文献58-65
• 致谢65-67
• 作者简介67

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9 干文芝;胡宗达;任永宽;彭丽;吴永成;;基于文献计量学的国际土壤呼吸研究态势分析[J];西南农业学报;2013年03期

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1 王小国;朱波;;森林土壤呼吸研究进展[A];第九届中国青年土壤科学工作者学术讨论会暨第四届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2004年

2 唐英平;;不同利用方式下的土壤呼吸温度敏感性研究[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年

3 张凯;许晓静;徐小牛;;合肥城市绿地土壤呼吸初探[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年

4 李洪建;严俊霞;汤亿;;气候变化的影响、适应与反馈——油松林地土壤呼吸与土壤温度和水分关系的定位研究[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年

5 谢锦升;杨玉盛;陈光水;高人;杨智杰;郭剑芬;;植被恢复对严重侵蚀红壤碳吸存和土壤呼吸的影响[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年

6 杨玉盛;陈光水;王小国;高人;李震;金钊;;中亚热带森林转换对土壤呼吸动态及通量的影响[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

7 唐洁;汤玉喜;吴敏;李永进;王胜;;洞庭湖区滩地不同土地利用类型的土壤呼吸动态[A];第二届中国林业学术大会——S10 林业与气候变化论文集[C];2009年

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9 赵敏;孔正红;;崇明岛人工林土壤呼吸研究初探[A];中国地理学会2006年学术年会论文摘要集[C];2006年

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