沙柳的不同砍伐方式对土壤呼吸的影响分析

发布时间：2020-07-28 14:16

【摘要】：从全球范围看,干旱半干旱地区占陆地表面积五分之二以上,不仅是陆地生态系统的重要组成部分,同时也是最为脆弱的生态类型之一。沙柳是毛乌素沙地多年来防风固沙的"先锋树种",它防风沙,保水土的作用被人们所熟知,但对大气碳循环的作用往往被忽略。土壤作为陆地生态系统中最大的碳库,对全球碳循环起着举足轻重的作用。而土壤呼吸是土壤碳素向大气输入的主要途径。本文旨在研究干旱半干旱地区不同砍伐方式对沙柳林土地利用系统的作用,尤其是对土壤呼吸的影响,从而探索出一种生态效益最优的沙柳采伐方式。本文以毛乌素沙地人工沙柳防护林为研究对象,分别测定了皆伐作业、间伐作业下的土壤呼吸速率、土壤温度和土壤湿度。研究并探讨了不同砍伐方式对土地利用系统的影响,分析了土壤温度、土壤湿度和土壤呼吸速率的相关性,并构建了土壤呼吸速率和土壤温度、土壤湿度的单因素模型以及与温湿度的双因素模型。研究结果如下:(1)土壤呼吸速率具有典型的日变化特征,具体表现为单峰曲线,峰值出现在12-14点左右,与土壤温度日变化特征有高度一致性。土壤呼吸速率的季节最大值出现在夏季,冬季土壤呼吸速率最小。春、夏两季土壤呼吸速率日变化幅度较大,秋冬季节变化幅度较小。(2)皆伐与间伐对10月份不同土壤深度的土壤温度均有显著影响(p0.05)。和对照组相比,皆伐显著增加了7月份5cm、10cm、15cm土层的土壤温度(p0.05)。不同砍伐方式的样地土壤含水量(0-5cm、5-10cm、10-15cm)的大小总体呈现随季节变化而减小的趋势,间伐、皆伐后土壤含水量均表现出不同程度的下降。皆伐样地土壤呼吸速率的日变化幅度大于间伐样地和对照样地。皆伐样地土壤呼吸速率在7月份大于间伐和对照样地且具有显著差异(p0.05),其他季节差异均不显著(p0.05)。(3)在所有样地中,土壤呼吸速率与地表温度、地下5cm、10cm、15cm土壤温度都具有极显著的正相关关系(P0.001),而与各层次土壤含水率相关性较弱。(4)三样地土壤呼吸速率与地表温度、地下5cm、10cm、15cm土壤温度都具有极显著的指数关系(P0.001)。本研究的Q,。变化范围皆伐样地是1.8-2.7;间伐样地是2.0-3.0;对照样地是1.9-2.9。不同砍伐方式下土壤呼吸的温度敏感性系数差别不大。土壤呼吸速率与土壤5-10cm 土壤含水量的一元二次函数模型能够较好地解释土壤呼吸的变化,即土壤含水量小于15%时,土壤呼吸速率与土壤湿度正相关,而超过15%时,二者显示为负相关。(5)在所有样地中,与单因素模型相比,多元回归模型对土壤呼吸变化的解释能力均有了不同程度的提高。地下5cm、10cm、15cm 土壤温湿度分别能够解释皆伐样地土壤呼吸速率变化的93%,94.2%,92.2%;分别能够解释间伐样地的94%,94.1%,93.4%;分别能够解释对照样地的92.9%,82.8%,89.1%。这说明土壤呼吸变化主要受温湿度的综合影响。(6)综合来看,间伐作业既满足了沙柳萌蘖更新采伐的需要,又将砍伐对环境的影响降到最低。因此,从土地利用系统的生态效益分析考虑,间伐作业是毛乌素沙地人工沙柳防护林的最优采伐方式。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S714
【图文】：

毛乌素沙地

２研究区概况逡逑２．邋１地理位置逡逑毛乌素沙地地处于北纬３７°２０＇？３９°２（Ｔ，东经１０７°２（／？１１１°３０＇（图２．邋１），占地逡逑总面积大约４万ｋｍ２，三分之二分布在内蒙古鄂尔多斯，另外三分之一分布在陕西榆逡逑林和宁夏地区。海拔１０００？１６００ｍ，西北部稍高为１４００？１５００ｍ，东南部河谷低至逡逑９５０ｍ，由西北向东南降低，个别地区可达到１６００ｍ。地形主要包括丘陵、梁地、平逡逑缓的冲积台地、丘间低地等，地貌呈“梁地、滩地、沙地”相间的特点［７５］。逡逑］0８°Ｒ逦）０９°Ｅ逦ＩＩ０°Ｅ逡逑—ｉ逦．逡逑３９ＣＮ逦—Ｊ逦神邋＞逡逑Ａ：、逡逑ｆ邋ｆｔ逡逑）逦ｉ．Ｖ逦ｔｇ逦＾逡逑Ｌ邋—邋＃邋ｒ」逦逦逡逑３ＳａＮ邋－邋Ｊ逦ＰＪ逦结－）逡逑沁邋？邋ｉ邋Ａ逡逑ｆ｝邋运逦一邋一邋＼县逦县旗（界）逡逑边逦——毛乌素沙逡逑（丨邋３０邋６０ｆｃｍ邋遥边界逡逑＿逦图２．１毛乌素沙地分布逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｍｕ邋Ｕｓ邋Ｓａｎｄｙ邋Ｌａｎｄ逡逑２．２气候与土壤逡逑该地区属温带大陆性气候，日常空气干燥，多风，蒸发强，霜冻期长；多年平逡逑均气温为７．０？８．邋５°Ｃ，年均降水量２７０？３５０ｍｍ，主要发生于夏季７、８、９月，年蒸逡逑发量是年降水量的６．邋５倍。年平均日照时数２９５６．邋６ｈ，无霜期平均为１４０？１５０ｄ。逡逑鄂尔多斯高原西部梁地土壤大多为褐色土、灰钙土和近代形成的风沙土

皆伐,月份,样地,土壤含水量

图４．邋５皆伐、间伐对不同月份土壤含水量（０－５ｃｍ、５－１０ｃｍ、１０－１５ｃｍ）的影响逡逑Ｆｉｇ．４．５逦Ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｔｈｉｎｎｉｎｇ邋ｃｕｔ邋ａｎｄ邋ｃｌｅａｒ邋ｃｕｔ邋ｏｎ邋ｄｅｐｔｈｓ邋（０－５ｃｍ、５－１０ｃｒｒｕ邋１０－１５ｃｍ）邋ｏｆ邋ｓｏｉｌ邋ｗａｔｅｒ邋ｃｏｎｔｅｎｔ逡逑由图４．５可以看出，皆伐样地、间伐样地和对照样地０－５ｃｍ土壤含水率的变化趋逡逑势均表现为随季节的变化而逐渐降低。皆伐样地、间伐样地和对照样地０－５ｃｍ土壤逡逑含水率最大月份（４月）和最小月份（１２月）的差异分别是：５．９３％、５．１５％、４．３７％。逡逑不同试验林地之间对比发现，平均含水率（0－５ｃｍ）皆伐样地、间伐样地分别是对逡逑照组的７２％和９５％。皆伐和间伐均降低了０－５ｃｍ的土壤含水率。尤其是皆伐样地，土逡逑壤平均含水率明显下降。逡逑皆伐样地、间伐样地５－ｌＯｃｍ邋土壤含水率的变化趋势表现为随季节变化而逐渐降逡逑低

土壤呼吸速率,湿度,样地

注：Ａ为皆伐样地，Ｂ为间伐样地，Ｃ为对照样地。逡逑Ｎｏｔｅ：邋Ａ邋ｄｅｎｏｔｅｄ邋ｃｌｅａｒ－ｃｕｔ邋ｐｌｏｔ，邋Ｂ邋ｄｅｎｏｔｅｄ邋ｔｈｉｎｎｉｎｇ－ｃｕｔ邋ｐｌｏｔ，Ｃ邋ｄｅｎｏｔｅｄ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｐｌｏｔ．逡逑图４．邋８邋土壤呼吸速率与土壤湿度的函数关系逡逑Ｆｉｇ．４．８邋Ｔｈｅ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ邋ｏｆ邋ｓｏｉｌ邋ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ邋ｒａｔｅ邋ａｎｄ邋ｍｏｉｓｔｕｒｅ逡逑４．４．４逦土壤呼吸速率与土壤温湿度的关系逡逑利用线性回归中的逐步回归分析法对土壤呼吸速率与温度、湿度进行了多元线性逡逑回归分析，结果如下：逡逑Ｙ邋＝邋ａ邋＋邋ｂＴ邋＋邋ｃＷ逦（４）逡逑式中，Ｙ为土壤呼吸速率，Ｔ为土壤温度，Ｗ为土壤含水率，ａ，邋ｂ，ｃ为模型参数。逡逑

【参考文献】