缙云山典型林分土壤呼吸特征及其对影响因子响应的研究

发布时间：2020-07-01 18:20

【摘要】：全球气候变暖问题愈趋严重,而这一问题是由于人类活动加剧导致C02排放量增加造成的。森林土壤呼吸释放的CO2作为大气中二氧化碳气体的主要来源,因此森林土壤呼吸的研究成为近些年的研究热点。目前关于森林土壤呼吸的研究比较常见,但针对森林土壤组分呼吸特征以及土壤各组分呼吸对影响因子响应的研究不多。因此,本研究以重庆缙云山地区常绿阔叶林、针阔混交林、竹林和针叶林四种典型林分为研究对象,分析我国西南地区典型林分土壤各组分呼吸不同时间尺度变化特征和C02排放量格局,以及对影响因子响应的机理。研究结果表明：(1)四种典型林分土壤各组分呼吸在日际、月际和年际的时间尺度上均有明显的变化规律；其中日际变化呈单峰曲线变化规律,四种典型林分的土壤各组分呼吸最大值出现在下午14.00左右,最小值出现在凌晨2：00前后；月际尺度上,四种典型林分土壤各组分呼吸(除凋落物呼吸)也有明显的单峰曲线变化规律,最大值通常在6或7月份出现；而四种典型林分土壤各组分呼吸也存在年际变化,总体上是2012年的均值最小,但三年差异并不显著(p0.05)。(2)除凋落物呼吸外,四种典型林分土壤各组分呼吸与温度(林内大气温度、土壤5cm和10cm温度)均有显著的正相关关系(p0.05),且不同土壤组分呼吸与温度的关系程度有所差异。土壤深度会影响土壤温度与四种典型林分土壤各组分呼吸与土壤温度的相关性。指数模型最适用于描述本研究四种典型林分土壤各组分呼吸与温度的关系；除凋落物呼吸外,土壤各组分呼吸对温度的短期敏感性系数(Q10S值)存在明显的单峰曲线月际变化规律,且与温度存在负相关关系；而土壤各组分呼吸对温度长期敏感性系数(Q10Y值)没有明显的年际变化。另外,无论是同一典型林分的不同组分呼吸,还是不同典型林分的同种组分呼吸的Q10S值或Q10Y值之间均存在差异。土壤湿度与土壤各组分呼吸的关系不显著p0.05),土壤深度影响土壤湿度与四种典型林分土壤各组分呼吸的相关性。三次曲线模型最适用于本研究描述四种典型林分土壤各组分呼吸与土壤湿度的关系。一元线性的水热双因子模型比温度或者土壤湿度的单因子模型能更好的拟合四种典型林分土壤各组分呼吸与土壤温、湿度的关系。分别对不同和同一典型林分的土壤理化性质因子和土壤呼吸关系进行分析发现,在所选的12个土壤理化因子中,土壤有机碳对土壤呼吸速率的影响最大。(3)四种典型林分土壤呼吸与细根生物量之间存在显著的线性关系(p0.05)。移除凋落物处理的土壤呼吸速率与对照的土壤呼吸速率在不同时间尺度存在显著差异p0.05),并且移除凋落物会影响四种典型林分土壤呼吸与土壤温、湿度的相关性,降低了土壤呼吸不同时间尺度上的温度敏感性Q10值。植被类型的差异是造成四种典型林分之间土壤各组分呼吸特征及与影响因子关系差异的最根本原因。(4)施氮处理对四种典型林分土壤呼吸在不同时间尺度上的土壤呼吸速率均有影响,并且不同氮浓度对每种典型林分的土壤呼吸的作用效果不同；施氮处理会对四种典型林分土壤呼吸与林内大气温度、土壤5cm和10cm土壤温、湿度的关系和拟合度斤产生影响；也会影响土壤呼吸的温度敏感性,且不同氮浓度处理对土壤呼吸温度敏感性的影响效果不同,典型林分之间也存在差异。(5)四种典型林分土壤总呼吸的月际CO2排放量呈单峰曲线趋势变化规律,在生长旺季CO2排放量最大。四种典型林分整个观测期内CO2排放量的大小顺序为：竹林(80.83 t/hm2)常绿阔叶林(71.41 t/hm2)针叶林(58.84t/hm2)针阔混交林(55.94t/hm2)。四种典型林分土壤各组分呼吸对土壤总呼吸的贡献率在日际、月际和年际的时间尺度上均存在变化。每种典型林分土壤各组分呼吸对土壤总呼吸的贡献率存在差别,不同典型林分的相同土壤组分呼吸对土壤总呼吸的贡献率也存在差别。四种典型林分除凋落物呼吸的月际CO2排放量没有规律外,其他土壤组分呼吸的月际CO2排放量均有明显的单峰曲线趋势变化规律,同样地,在生长旺季CO2排放量最大。各典型林分土壤各组分呼吸年际间总的CO2排放量存在差异,相同组分呼吸在整个观测期内的CO2排放量也因林分的不同存在差异。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S714
【图文】：

地理位置,云山

林生态站站区内开展，地理坐标为１０６°１７＇？１０６°２４＇Ｅ，２９°４１＇￣２９°５２１绪云山自然逡逑保护区地处重庆市西北部的北碎和沙坪现等区县境内，位于嘉陵江温汤峡西岸，距重逡逑庆主城区６０ｋｍ，处三峡库区末端（图２－１）。逡逑ＷＩ邋ｉ？ｒ－ｉ邋ｔ（ｒ＊ｒ邋ｔ？ｒｔ邋ｎｒｔ邋ｔｏｒｔ邋ｍｔｃ邋ｉｉｃｃ邋ｔｉ（ｒｉ邋ｉｉｒｔ逡逑ｌ．＊ｒ邋ｗ逡逑ｔｃ＊邋ｔ邋ｔ？ｒ＞邋１邋１？ｒ，邋１邋Ｉｉｒ邋（邋．１，，Ｉ邋ｔ（Ｎ邋Ｉ邋■（？邋Ｉ邋ＩＷ邋Ｉ邋？？？■邋Ｉ邋１１９－ｆ邋１１０＇邋Ｉ逡逑图２－１研宄区地理位置图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ａｒｅａ逡逑绪云山属川东裙皱带华塞山帚状弧形构造。该褶皱带从西北到东南由牛鼻峡背逡逑斜、温汤峡背斜和观音峡－中梁山背斜，以及澄江向斜和北屶向斜三个背斜和两个向逡逑斜构成；同时嘉陵江横切该褶皱带，从而形成了三个峡谷。三个峡谷地势险要，自古逡逑有“嘉陵江小三峡”之称。本研究地区一绪云山国家级自然保护区属温汤峡一部分，逡逑总面积７６００ｈｍ２；海拔范围１７５－９５０ｍ，最大高差为６７５ｍ；山体基本呈东北一南西走逡逑向，南部山区为箱型山脊，山顶部平缓；东翼坡度（６０°－７０°）较陆，而西翼较缓，坡度逡逑约为２０°左右；坡向主要以西北、东南和东坡为主。逡逑２．１．２气候特征逡逑按照地理气候分区，绪云山地区属亚热带季风湿润气候区，气候温和，夏热冬暖。逡逑２１逡逑

开路式,观测系统,通量,土壤

本文所有土壤呼吸速率观测均采用美国ＬＩ－ＣＯＲ（ＬＩ－ＣＯＲ，Ｌｉｎｃｏｌｎ，ＮＥ，ＵＳＡ）公司逡逑生产的开路式土壤Ｃ０２通量观测系统，该仪器主要利用非色散红外气体分析仪测量逡逑土壤呼吸释放的Ｃ０２气体（图３－１）。逡逑图３－１邋ＬＩ－８１００开路式土壤Ｃ０２通量观测系统逡逑Ｆｉｇ．３－１邋ＬＩ－８１００邋Ａｕｔｏｍａｔｅｄ邋ｓｏｉｌ邋ＣＯ２邋ｆｌｕｘ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２４逡逑

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