两种土地利用类型土壤CO2通量变化特征及其对环境因子的响应

摘要

在全球气候变暖背景下土壤C通量研究为人们所重视，热带因其土地类型转换活跃土壤CO2通量备受关注；而我国热带土壤CO2通量研究资料相对有限。基于此，本研究选取草地和桉树人工林地为研究对象，采用Li-8100A土壤呼吸自动监测系统对两种土地利用类型土壤CO2通量定点系统观测，阐明不同土地利用类型土壤呼吸时间变化特征，分析土壤CO2通量与环境因子的关系，揭示土壤呼吸的环境影响机制，并比较两种土地利用类型土壤呼吸的差异，为准确估算不同土地类型土壤CO2释放量提供科学依据。主要结论如下：
　　（1）草地与林地近地面大气温度日变化趋势均呈单峰曲线，但草地气温较林地高；林地地温滞后于草地，草地5cm处土壤温度最大值出现在14:30，最低值在7:30，而林地则为16:00和8:00。草地各月近地面气温与5cm处土温一般高于林地。草地土壤有机质含量明显高于林地，土壤微生物功能多样性稍高于林地，其微生物活性也较林地要强。
　　（2）草地土壤呼吸日变化呈波动的单峰曲线，最大值多在9:30~15:00，最小值多在6:00~8:30，土壤呼吸日变幅为0.26~3.09μmol·m-2·s-1；雨季土壤呼吸速率约为旱季的2倍，雨季日变化较旱季明显；2014-2015年土壤CO2通量年内变化均呈单峰曲线，最低值出现在12~2月，最高值出现在6~8月。
　　不同月份草地8:00~10:00土壤 CO2通量实测值与日均值间的绝对偏差为1.0％~9.8%，9:00~11:00为0.0~6.7%，10:00~12:00为1.3%~6.9%。选取各月土壤呼吸的代表时段测算，2014年月均土壤CO2释放量为101.35~503.22 g·m-2·m-1，年呼吸总CO2量为3564.68 g·m-2·a-1；2015年月均值为103.25~414.83 g·m-2·m-1，年呼吸总量为3147.27 g·m-2·a-1；2014-2015年的平均呼吸总量为3355.98 g·m-2·a-1。
　　（3）桉树林地旱季土壤呼吸日变化多呈波动的双峰曲线，雨季多为单峰曲线。最大值多出现在13:30~16:30，最小值在7:30~10:00，土壤呼吸日变幅为0.27~1.83μmol·m-2·s-1，6月份最大，11月份最小。年内土壤CO2通量变化成明显的单峰曲线，日均值1月份最低，为1.82μmol·m-2·s-1，6月份最高，为3.72μmol·m-2·s-1；桉树林地土壤呼吸与5cm处地温变化趋势基本一致，但最大值出现时间滞后于土温。
　　桉树林地不同月份8:00~10:00土壤 CO2通量实测值与日均值的绝对偏差为0.14~10.14%，9:00~11:00为1.61~7.11%，10:00~12:00为1.28~6.27%。选取各月土壤呼吸的代表时段测算，6月份桉树林地土壤CO2通量最大，为411.71g·m-2·m-1，2月份最低，为189.47 g·m-2·m-1；2015年呼吸总CO2量为3564.65 g·m-2·a-1。
　　（4）土壤呼吸与温度呈极显著指数相关，5cm处土温可解释各土地利用土壤呼吸变化的50.3~63.4%，略高于大气温度（38.3~53.2%）；桉树林地 Q10为1.169~2.208，草地Q10为0.852~2.032；草地中Q10最大值出现在旱季，最小值出现在雨季，而林地中Q10最大和最小值均出现在雨季；总体来讲，旱季Q10大于雨季，旱季的土温对土壤呼吸的影响更显著。
　　土壤呼吸与土壤水分、空气湿度及饱和水气压差均达到极显著相关水平，空气相对湿度和饱和水气压差与草地土壤呼吸的相关性高于桉树林地，0~10cm土壤水分的相关性则低于桉树林地；桉树林地土壤呼吸对土壤水分响应更加明显，而草地温度对土壤呼吸的影响更大。
　　（5）与晴天相比，雨天土壤呼吸变化更复杂。水分入渗可使土壤呼吸增加，而当降雨超过一定量后，土壤水分又会对呼吸产生抑制作用。一般强度降水，降水及降水过程会对土壤CO2通量产生激发作用，增幅与降水量及降水持续时间有关，可使土壤呼吸在短期内增加4~6倍；但强降水抑制土壤呼吸，能使土壤呼吸在短期内下降86%~93%。

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第一章 绪 论

1.1 选题背景

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究进展

1.4 研究目标和主要研究内容

1.5 技术路线图

第二章 研究区概况与研究方法

2.1 样地位置及选取

2.2 实验区自然地理概况

2.3 实验设计

2.4 研究方法

2.5 数据处理

第三章 主要环境因子动态变化

3.1 气象因子

3.2 土壤因子

3.3 讨论

3.4 小结

第四章 城市草坪绿地土壤CO2通量变化特征

4.1引言

4.2结果与分析

4.3 讨论

4.4 小结

第五章 桉树人工林地土壤CO2通量变化特征

5.1 引言

5.2 结果与分析

5.3 讨论

5.4 小结

第六章 不同土地利用方式土壤CO2通量与环境因子的关系

6.1 引言

6.2 结果与分析

6.3 讨论

6.4 小结

第七章 结 论

问题与不足：

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

答辩决议书