黄土丘陵沟壑区典型退耕植被土壤呼吸特征及其影响因子研究

发布时间：2020-05-15 06:29

【摘要】：黄土丘陵沟壑区自退耕还林(草)工程全面实施以来,植被覆盖种类和面积发生巨大改变,为了解该地区退耕还林(草)工程的实施对全球碳平衡的影响,以及为准确评估该区植被恢复对全球气候变化的影响提供基础数据,本文对黄土丘陵沟壑区几种典型的退耕植被恢复方式土壤呼吸速率大小及其主要的影响因素进行了较为深入的研究。选取黄土丘陵沟壑区典型的5种退耕植被恢复方式(刺槐、柠条、侧柏、刺槐-侧柏乔木混交、撂荒)为研究对象,并以坡耕地作为比较,探讨不同退耕植被土壤总呼吸速率(Rt)季节变化特征,并区分土壤呼吸各组分,即微生物呼吸速率(Rs)和根系呼吸速率(Rr),比较其土壤呼吸组分特征的差异;研究对土壤呼吸及其组分呼吸速率有影响的土壤理化特征、根系特征和土壤微生物特征,分析其对土壤呼吸及其组分呼吸的影响作用。得出的主要结论如下:(1)黄土丘陵沟壑区不同退耕植被类型及耕地土壤总呼吸速率(Rt)大小在0.45~3.81μmol·m-2·s-1之间,微生物呼吸速率(Rs)大小在0.34~2.56μmol·m-2·s-1之间,根系呼吸速率(Rr)大小在0.26~1.40μmol·m-2·s-1之间。不同退耕植被及耕地土壤总呼吸速率及其组分呼吸速率在植被生长季内(4月份~8月份)季节变化均达显著水平(P0.05),在生长季内均呈先增加后减小的单峰变化趋势,并在8月份达到最大值。刺槐林土壤总呼吸速率及其组分呼吸速率均表现为随植被恢复年限的增加而增加。各退耕植被类型在植被生长季内微生物呼吸速率占土壤总呼吸速率的百分比在59.90%~67.98%之间,大于根系呼吸速率对土壤总呼吸速率的贡献率(32.02%~40.10%)。(2)土壤总呼吸速率及其组分呼吸速率中,微生物呼吸速率受土壤温度(Ts)影响最大,相关性达极显著水平(P0.01),其次为土壤总呼吸速率(r=0.307),根系呼吸速率受土壤温度影响最小(r=0.223);土壤总呼吸速率及其组分呼吸速率受土壤水分含量(SW)影响较小,与土壤水分含量的相关性均未达显著水平(P0.05);土壤总呼吸速率及其组分呼吸速率与土壤pH值均呈显著负相关(P0.05);土壤总呼吸速率与土壤有机碳(SOC)和土壤全氮含量(TN)相关性较高,但未达到显著水平(P0.05),微生物呼吸速率和根系呼吸速率与SOC含量、TN含量相关性不高。(3)土壤总呼吸速率及其组分呼吸速率与细根生物量(FR)大小呈一定的负相关,但未达到显著水平(P0.05);与细根碳含量(RC)均呈极显著正相关(P0.01);土壤总呼吸速率与细根氮含量(RN)极显著正相关(P0.01),微生物呼吸速率及根系呼吸速率大小与细根氮含量呈显著正相关(P0.05)。(4)土壤总呼吸速率、微生物呼吸速率与0~10 cm、10~20 cm土层微生物量碳含量(MC)极显著正相关,根系呼吸速率与0~10 cm土层微生物量碳含量含量显著正相关;土壤总呼吸速率与0~10 cm和10~20 cm土层微生物量氮含量(MN)显著正相关,微生物呼吸速率、根系呼吸速率与微生物量氮含量相关性不显著。
【图文】：

丘陵沟壑区典型退耕植被土壤呼吸特征及其影响因子研究第二章 研究材料与方法北黄土高原丘陵沟壑区典型流域安塞县五里湾流域6′42″～36°46′28″N）（图 2-1），海拔高度为 1100～1壑地貌，土壤为黄绵土，质地疏松，不耐侵蚀。气雨量为 535 mm，年均气温 8.8 ℃。

同退耕植被土壤呼吸特征差异不同退耕植被土壤总呼吸、根系呼吸及微生物呼吸季节变化特征 3-1 所示为不同退耕植被土壤总呼吸速率（Rt）随着季节变化的特征。除耕5a、柠条 15a、侧柏 15a、乔木混交 15a 和撂荒地 15a 的土壤总呼吸速率在（4 月份～8 月份）均表现出相似的变化趋势，均先增加后减小。在 8 月速率达到最大值，均显著高于其他月份（P＜0.05）；而土壤总呼吸速率最温度较低的 4 月份。耕地在 4 月份土壤总呼吸速率显著高于其他月份（P＜ 3 个月份大小差异并不显著。植被生长季内，刺槐 15a、柠条 15a、侧柏 15a、乔木混交 15a、撂荒地 1总呼吸速率变化范围依次是：1.87～3.81μmol m-2s-1、0.99～3.43μmol m2.40μmol m-2s-1、1.38～3.40μmol m-2s-1、0.59～1.84μmol m-20.80μmol m-2s-1，生长季内土壤总呼吸速率平均值大小顺序依次为：刺 m-2s-1）＞乔木混交（2.28μmol m-2s-1）＞柠条（1.97μmol m-21.43μmol m-2s-1）＞撂荒地（0.98μmol m-2s-1）＞耕地（0.55μmol m-2
【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】：2017
【分类号】：S714

【参考文献】

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本文编号：2664615