基于SCF-S2002和LI-8100的三种典型人工林土壤呼吸特征及经营影响研究

发布时间：2017-06-12 13:00

  本文关键词：基于SCF-S2002和LI-8100的三种典型人工林土壤呼吸特征及经营影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以浙江省三种典型人工林林分为研究对象,以基于WSN(wireless sensor network无线传感器网络技术)的SCF-S2002和LI-8100土壤碳通量监测系统为基础,通过对雷竹林、杉木林、阔叶林6个样地,在无处理、表层10cm土壤翻耕、修枝等人工经营措施下的土壤呼吸速率日变化、月变化对比,研究不同林分土壤呼吸速率差异,不同经营措施对林分土壤呼吸速率的影响,以及探讨对林分CO_2通量监测的有效途径。主要研究结果如下:(1)利用自主研发SCF-S2002土壤呼吸监测系统观测样点CO_2通量值显示,土壤呼吸速率(R_s)日变化呈双峰变化,R_s与温度的相关性利用指数模型R_s=ae~(bTs)模拟:R_s=0.0438e0.2544Ts,R~2=0.6507。对LI-8100土壤呼吸监测系统测量值进行非线性回归分析发现R_s=0.3062e0.1367Ts,R~2=0.7839,两台仪器均测得土壤呼吸速率值与样地土壤温度变化相关性较高。SCF-S2002的测量数据采样周期短,数据采集可以覆盖到全天,全程无人操作,可多点同时测量,数据远程接收,SCF-S2002适宜在样地中大范围多点布施。(2)雷竹林、杉木林、阔叶林样地土壤呼吸速率日变化趋势一致,均呈单峰曲线,三种林分土壤呼吸速率最低值集中在6:00~8:00,最高值集中在12:00~16:00。土壤呼吸速率在无经营措施下(a处理)日均值为雷竹林(3.77μmol·m~(-2)·s~(-1))阔叶林(1.89μmol·m~(-2)·s~(-1))杉木林(1.53μmol·m~(-2)·s~(-1))。在3~10月测量值显示无经营措施下CO_2通量累积量雷竹林(28.46 t CO_2·ha~(-1)·a~(-1))阔叶林(16.70 t CO_2·ha~(-1)·a~(-1))杉木林(14.88 t CO_2·ha~(-1)·a~(-1))。(3)翻耕措施下样地(b处理)土壤呼吸速率日均值为雷竹林(6.62μmol·m~(-2)·s~(-1))阔叶林(3.29μmol·m~(-2)·s~(-1))杉木林(3.08μmol·m~(-2)·s~(-1)),雷竹林样地在翻耕措施影响下土壤呼吸速率日均值增加了2.85μmol·m~(-2)·s~(-1);阔叶林土壤呼吸速率日均值增加了1.55μmol·m~(-2)·s~(-1),杉木林土壤呼吸速率日均值增加了1.40μmol·m~(-2)·s~(-1)。碳通量3~12月累积量为雷竹林(43.78 t CO_2·ha~(-1)·a~(-1))阔叶林(30.09 t CO_2·ha~(-1)·a~(-1))杉木林(24.72t CO_2·ha~(-1)·a~(-1))。(4)在修枝措施影响之下,各样地碳通量日变化平均值为雷竹林(2.95μmol·m~(-2)·s~(-1))阔叶林(2.56μmol·m~(-2)·s~(-1))杉木林(1.97μmol·m~(-2)·s~(-1))。修枝使雷竹林样地土壤呼吸日均值增加了0.82μmol·m~(-2)·s~(-1);杉木林样地土壤呼吸日均值增加了0.44μmol·m~(-2)·s~(-1);阔叶林样地土壤呼吸日均值增加了0.37μmol·m~(-2)·s~(-1)。碳通量3~12月累积量为雷竹林(26.82 t CO_2·ha~(-1)·a~(-1))阔叶林(20.22 t CO_2·ha~(-1)·a~(-1))杉木林(19.48t CO_2·ha~(-1)·a~(-1))。(5)不同经营措施对不同林分土壤呼吸速率有不同程度的影响。在不同林分中经营措施对土壤呼吸速率日平均值影响为翻耕修枝无处理;3~10月碳通量累积量为翻耕修枝无处理。根据试验,林分结构越复杂,地上生物量越多,林分郁闭度越高,林地状况人为干预越少对土壤CO_2通量的日变化幅度影响越小,在外界环境因子变化下土壤呼吸速率越稳定,年碳通量累积量越小。试验观测的三种人工林土壤呼吸速率日变化主要和林分10cm土壤温度相关,样地内温度的日变化是导致了土壤呼吸速率的波动的主要原因。
【关键词】：典型人工林 经营措施 土壤呼吸速率 土壤温度
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 研究目的与意义12-14
• 1.3 相关领域研究和进展14-18
• 1.3.1 土壤呼吸研究现状14-15
• 1.3.2 生态系统通量采集方法研究现状15-18
• 2 研究内容和技术路线18-20
• 2.1 研究内容18-19
• 2.2 技术路线19-20
• 3 试验地概况和研究方法20-27
• 3.1 试验地概况20
• 3.2 试验样地调查20-21
• 3.3 研究方法21-24
• 3.3.1 样地设置与外业调查21-23
• 3.3.2 土壤理化性质测定23
• 3.3.3 植被生物量估算23-24
• 3.3.4 样地冠层叶面积指数测定24
• 3.3.5 环境因子数据采集24
• 3.4 数据统计分析24-27
• 3.4.1 叶面积指数数据处理24
• 3.4.2 林分郁闭度计算24-25
• 3.4.3 土壤呼吸速率采集与计算25-27
• 4 基于无线传感网络的SCF-S2002土壤呼吸系统27-35
• 4.1 仪器研发背景27
• 4.2 试验拟解决问题27-28
• 4.3 实验材料及方法28
• 4.3.1 实验材料28
• 4.3.2 试验方法28
• 4.4 SCF-S2002土壤呼吸监测系统测量原理及方法28-30
• 4.4.1 仪器测量原理28-29
• 4.4.2 仪器测量室的设计原理29
• 4.4.3 采用无线传感器网络的接口协议设计29
• 4.4.4 仪器土壤呼吸速率的计算方法29-30
• 4.5 SCF-S2002和LI-8100 测量值日变化对比30-33
• 4.6 小结与讨论33-35
• 4.6.1 SCF-S2002土壤呼吸监测系统特点与需要解决的问题33-34
• 4.6.2 SCF-S2002土壤呼吸监测系统测量精度及适用性34-35
• 5 三种典型人工林林分土壤呼吸日变化特征35-49
• 5.1 样地环境因子日变化35-37
• 5.2 三种典型人工林样地土壤呼吸速率日变化37-39
• 5.3 三种典型人工林土壤呼吸速率与环境因子之间的关系39-44
• 5.3.1 雷竹林、杉木林、阔叶林土壤呼吸与温度关系39-41
• 5.3.2 雷竹林、杉木林、阔叶林土壤呼吸与土壤含水率关系41-42
• 5.3.3 雷竹林、杉木林、阔叶林土壤呼吸速率与土壤有机碳含量关系42-43
• 5.3.4 雷竹林、杉木林、阔叶林土壤呼吸速率与林分结构状况关系43-44
• 5.4 不同经营措施对三种典型人工林土壤呼吸速率的影响44-47
• 5.4.1 经营措施对不同林分结构的影响44
• 5.4.2 修枝割灌草对不同林分土壤呼吸的影响44-45
• 5.4.3 翻耕对不同林分土壤呼吸速率的影响45-46
• 5.4.4 经营措施对不同林分CO_2通量日积累量的影响46-47
• 5.5 小结与讨论47-49
• 6 三种典型人工林林分土壤呼吸月变化特征49-63
• 6.1 样地环境因子月变化49
• 6.2 不同林分地上地下生物量49-50
• 6.3 三种典型人工林土壤呼吸速率月变化50-59
• 6.3.1 雷竹林，杉木林，阔叶林土壤有机碳含量月变化51-52
• 6.3.2 雷竹林，杉木林，阔叶林土壤呼吸速率月变化与温度关系52-53
• 6.3.3 土壤温度与环境温度月变化统计分析53-54
• 6.3.4 雷竹林，杉木林，阔叶林林分土壤呼吸月变化54-59
• 6.4 不同经营措施对土壤呼吸的影响59-61
• 6.5 小结与讨论61-63
• 7 结论与展望63-65
• 7.1.1 结论63-64
• 7.1.2 展望64-65
• 参考文献65-71
• 个人简介71-72
• 导师简介72-73
• 致谢73

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