土壤呼吸对侵蚀响应的模拟研究

发布时间：2017-08-09 19:32

  本文关键词：土壤呼吸对侵蚀响应的模拟研究

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【摘要】：土壤呼吸是全球碳循环的主要通量过程。全球每年通过土壤释放的CO2是燃烧化石燃料贡献量的近10倍,约占大气CO2的10%。因此,土壤呼吸微小变化就可能会对大气CO2浓度造成显著影响。目前国内外学者对土壤呼吸及其与非生物因素(温度、水分、SOC、凋落物等)和生物因素(微生物、根系等)的相关关系研究已经相对充分。然而这些研究多集中在非侵蚀区,而全球遭受水蚀的陆地面积达到10.94亿公顷。加强侵蚀条件下土壤呼吸研究对准确估算陆地生态系统CO2通量变化特征及其与气候变化的关系具有重要意义。基于改变坡度、降雨强度和历时、土壤侵蚀-沉积模拟试验,主要开展了以下研究(1)土壤呼吸对坡度、降雨强度和降雨历时的响应及其主要影响因素;(2)土壤呼吸对侵蚀-沉积的响应及其主要影响因素。设计3种坡度(5o、15o和25o)、3种降雨强度(30、60和90 mm·h-1即I30、I60、I90)及3种降雨历时(0.5、1和1.5 h即H0.5、H1、H1.5),测定指标为侵蚀坡面的土壤呼吸、土壤温度、土壤水分、径流、泥沙和土壤有机碳(soil organic matter;SOC);野外侵蚀-沉积模拟试验:设置无作物和有作物两种土地利用方式,每个土地利用方式下设置侵蚀区(E 20)、非侵蚀区(E0)和沉积区(D20)三个处理,测定指标为土壤呼吸、土壤温度、土壤水分、SOC、地上生物量、根系生物量和产量。主要结果如下:(1)同历时和雨强下,土壤呼吸均呈现出5o15o25o的趋势,坡度对土壤呼吸的影响达到显著性水平(P0.001),而土壤温度和水分在不同坡度之间差异不明显。同坡度和历时下,随雨强的增加,土壤呼吸呈现出I30I60I90的趋势。同坡度和雨强下,随历时的增加,土壤呼吸表现为H0.5H1H1.5的趋势,且历时对土壤呼吸的影响达显著性水平(P0.1)。SOC流失量随坡度、雨强及历时的增加而增加(P0.001),土壤呼吸与SOC流失量呈线性负相关关系(R2=0.6919~0.7714,P≤0.1)。(2)无作物条件下,土壤呼吸呈现出D20E0E 20的趋势,差异均达到显著水平(P0.05),而土壤温度和土壤水分在E 20、E0和D20三个处理间差异较小,均未达到显著性水平。土壤呼吸的变化与SOC含量呈线性正相关关系(R2=0.5866,P0.05)。在试验观测期间,D20处理CO2-C释放量增加的幅度高于E 20降低的幅度。侵蚀区和沉积区综合考虑条件下,侵蚀-沉积过程是一个C源过程。(3)种植作物条件下,土壤呼吸对侵蚀-沉积的响应呈现出D20E0E 20的趋势,差异均达到显著水平(P0.05),而土壤温度和土壤水分在E 20、E0和D20三个处理间差异较小,均未达到显著性水平。土壤呼吸速率的变化与SOC含量、地上生物量和根系生物量具有较好的线性正相关关系(R2=0.8667~0.9243,P0.001);在试验观测期间,D20处理CO2-C释放量增加的幅度小于E 20降低的幅度,侵蚀-沉积过程是一个C汇过程。与E0相比较,E 20条件下地上生物量、根系生物量及产量显著降低,而D20则表现为增加,增加幅度相对较小,侵蚀-沉积引起了作物的减产。
【关键词】：土壤呼吸 侵蚀 SOC流失量 CO2-C释放量 产量
【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】：S157.1
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 侵蚀影响土壤呼吸的研究进展13-24
• 1.1 引言13
• 1.2 土壤呼吸的概念、研究方法及影响因素13-18
• 1.2.1 土壤呼吸的概念13-14
• 1.2.2 土壤呼吸的研究方法14-15
• 1.2.3 土壤呼吸的影响因素15-18
• 1.3 侵蚀对土壤呼吸的影响18-22
• 1.3.1 侵蚀影响土壤呼吸的研究进展18-19
• 1.3.2 侵蚀影响土壤呼吸的机理探讨19-22
• 1.4 黄土高原土壤侵蚀影响土壤呼吸的研究进展及存在问题22-24
• 1.4.1 研究进展22-23
• 1.4.2 存在问题23-24
• 第二章 研究内容及研究方法24-30
• 2.1 研究内容与技术路线24-25
• 2.1.1 研究目标24
• 2.1.2 研究内容24-25
• 2.1.3 技术路线25
• 2.2 材料方法25-30
• 2.2.1 室内模拟试验25-27
• 2.2.2 野外模拟试验27-30
• 第三章 土壤呼吸对坡度响应30-35
• 3.1 引言30
• 3.2 材料与方法30
• 3.3 结果与分析30-33
• 3.3.1 径流、泥沙和SOC流失量对坡度的响应30-31
• 3.3.2 土壤呼吸、温度、水分对坡度的响应31-32
• 3.3.3 土壤CO_2-C释放量对坡度的响应32-33
• 3.4 讨论33-34
• 3.4.1 坡度对土壤呼吸的影响33-34
• 3.4.2 坡面SOC流失对土壤呼吸的影响34
• 3.5 结论34-35
• 第四章 土壤呼吸对降雨强度和历时响应35-43
• 4.1 引言35
• 4.2 材料与方法35
• 4.3 结果与分析35-40
• 4.3.1 径流量对雨强和历时的响应35-36
• 4.3.2 泥沙量对雨强和历时的响应36-37
• 4.3.3 SOC流失量对雨强和历时的响应37-38
• 4.3.4 土壤呼吸对雨强和历时的响应38-39
• 4.3.5 土壤CO_2-C释放量对雨强和历时的响应39-40
• 4.4 讨论40-42
• 4.4.1 雨强和历时对土壤呼吸的影响40
• 4.4.2 不同雨强和历时下SOC流失对土壤呼吸的影响40-42
• 4.5 结论42-43
• 第五章 无作物条件下土壤呼吸对侵蚀-沉积响应43-48
• 5.1 引言43
• 5.2 材料方法43
• 5.3 结果和分析43-45
• 5.3.1 无作物条件下土壤呼吸、温度和水分对侵蚀-沉积的响应43-44
• 5.3.2 无作物条件下土壤CO_2-C释放量对侵蚀-沉积的响应44-45
• 5.4 讨论45-47
• 5.4.1 侵蚀-沉积对无作物条件下土壤呼吸的影响45-46
• 5.4.2 侵蚀-沉积引起C源汇效应的探讨46-47
• 5.5 结论47-48
• 第六章 有作物条件下土壤呼吸对侵蚀-沉积响应48-57
• 6.1 引言48
• 6.2 材料和方法48-49
• 6.3 结果与分析49-54
• 6.3.1 有作物条件下土壤呼吸、温度和水分对侵蚀-沉积的响应49-50
• 6.3.2 有作物条件下土壤CO_2-C释放量对侵蚀-沉积的响应50-51
• 6.3.3 作物生物量对侵蚀-沉积的响应51-54
• 6.4 讨论54-55
• 6.4.1 侵蚀-沉积对有作物条件下土壤呼吸的影响54
• 6.4.2 侵蚀-沉积引起C源汇效应的探讨54-55
• 6.4.3 侵蚀-沉积对作物产量的影响及机理探讨55
• 6.5 结论55-57
• 第七章 结论与展望57-58
• 7.1 结论57
• 7.2 需要进一步研究的问题57-58
• 参考文献58-67
• 致谢67-68
• 作者简介68-69
• 西北农林科技大学学历教育硕士学位授予信息表69

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