洞庭湖区滩地典型土地利用类型土壤呼吸特征的研究

摘要

土壤呼吸是土壤生态系统的一个由生物和非生物因素控制的重要生态学过程。目前，国内滩地的土壤呼吸特征及其影响因素的研究还很少。本研究以洞庭湖区滩地3种典型土地利用类型为例，采用基于红外动态分析法为原理的Li—8100土壤呼吸自动分析仪在杨树林地、芦苇地、农田地开展土壤呼吸速率及其影响因子观测，并进行分析与探讨，研究结果如下：
　　 (1)不同土地利用类型土壤呼吸昼夜变化趋势均表现为单峰曲线，土壤呼吸作用强弱存在差异，呼吸速率最小值大致都出现在凌晨5：00左右。
　　 春季，杨树林地和芦苇地峰值出现在13：00，农田地出现在11：00。杨树林地、芦苇地和农田地土壤呼吸速率昼夜动态变化范围分别2．89～5．94，4．47～14．16，0．68～1．34μmol·m—2·s—1，土壤呼吸速率日均值依次为芦苇地>杨树林地>农田地。
　　 夏季，芦苇地和杨树林地峰值出现在17：00，农田地出现在15：00。杨树林地、芦苇地和农田地土壤呼吸速率昼夜动态变化范围分别为4．44～5．38，3．68～4．24和1．08～1．32μmol·m—2·s—1，土壤呼吸速率日均值依次为杨树林地>芦苇地>农田地。
　　 秋季，芦苇地峰值出现在15：00，杨树林地和农田地出现在13：00。杨树林地、芦苇地和农田地土壤呼吸速率昼夜动态变化范围分别为3．82～4．65，0．50～1．35，1．53～2．11μmol·m—2·s—1，土壤呼吸速率日均值依次为芦苇地>杨树林地>农田地。
　　 冬季，芦苇地峰值出现在13：00，杨树林地、农田地出现在11：00。杨树林地、芦苇地和农田地土壤呼吸速率昼夜动态变化范围分别为0．55～0．93，0．29～0．94，0．11～0．97μmol·m—2·s—1，土壤呼吸速率日均值依次为杨树林地>芦苇地>农田地。
　　 (2)不同土地利用类型土壤呼吸季节变化均呈单峰型趋势。芦苇地土壤呼吸速率年均值春季最高，值为8．21μmol·m—2·s—1，最低值出现在冬季，值为0．56μmol·m—2·s—1；杨树林地和农田地土壤呼吸速率最大平均值出现在夏季，分别达到4．80和1．27μmol·m—2·s—1，最小值出现在冬季，分别为0．7和0．45μmol·m—2·s—1；不同土地利用类型土壤呼吸速率年平均值按大小排列依次为：芦苇地>杨树林地>农田地。
　　 (3)不同土地利用类型的土壤呼吸速率与土壤近地表气温、0～5cm土壤温度、0～5cm土壤含水量和空气湿度之间相关性分析表明：3种土地利用类型土壤呼吸速率与近地表气温、0～5cm土壤含水量均具有极显著相关性(P<0．01)；芦苇地、杨树林地土壤呼吸速率与0～5cm土壤温度均具有显著性相关(P<0．05)，农田土壤呼吸速率与0～5cm土壤温度具有极显著相关性(P<0．01)；杨树林地土壤呼吸速率与空气湿度里极显著相关性(P<0．01)。
　　 (4)不同土地利用类型土壤微生物数量变化特征：细菌数量变化，杨树林地以春季最大(173．1×104个/g)，其它季节细菌数量相当；芦苇地、农田地均以夏季最大(253．3×104个/g)、(170×104个/g)，秋季最小(87．2×104个/g)、(52．3×104个/g)。真菌数量变化，杨树林地春季最大(1．9×103个/g)，冬季最小(0．12×103个/g)；芦苇地和农田地以夏季最大分别是(0．73×103个/g)、(1．57×103个/g)，冬季最小(0．23×103个/g)、(0．33×103个/g)；放线菌数量变化，杨树林地、芦苇地和农田地均以春季最大，分别是(19×104个/g)、(16．34×104个/g)和(4．7×104个/g)。不同土地利用类型土壤中细菌量最大，放线菌和真菌次之。按照细菌、真菌和放线菌年平均总数量排列依次是：芦苇地>杨树林地>农田地，杨树林地>农田地>芦苇地，芦苇地>杨树林地>农田地。土壤微生物数量与土壤呼吸速率相关性：杨树林地、芦苇地和农田地土壤呼吸速率与土壤细菌数量变化呈显著正相关性(p<0．05)，与放线菌数量呈极显著正相关性(p<0．01)，与真菌数量无显著相关。
　　 (5)不同土地利用类型地上和地下植被生物量总干重：杨树林以夏季最大(195．59g/m2)，秋季最小(40．12g/m2)；芦苇地以秋季最大(295．28g/m2)，夏季次之(275．81g/m2)，冬季最小(39．55g/m2)；农田地则以秋季最大(70．04g/m2)，春季(64．56g/m2)，冬季最小(18．9g/m2)。按年总量依次是芦苇地>杨树林地>农田地。土壤呼吸速率与植被物生物量干重具有极显著性相关性(P<0．01)。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 土壤呼吸及其影响因素研究进展

1.2.1 土壤呼吸的概念

1.2.2 土壤呼吸的影响因子

1.3 土壤呼吸测定方法

1.3.1 间接方法

1.3.2 直接方法

1.4 研究目的和主要内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究主要内容

1.5 研究技术路线

2 实验地概况与研究方法

2.1 实验地概况

2.2 试验设计

2.2.1 土壤呼吸测定样地选择

2.2.2 土壤微生物测定样品采集

2.2.3 植被调查

2.3 试验观测

2.3.1 土壤呼吸速率测定

2.3.2 环境因子测定

2.3.3 土壤微生物数量测定

2.3.4 不同土地利用类型植被生物量测定

2.4 数据处理

3 结果与分析

3.1 不同土地利用类型土壤呼吸速率的昼夜变化动态分析

3.1.1 杨树林地土壤呼吸速率的昼夜变化动态分析

3.1.2 芦苇地土壤呼吸速率的昼夜变化动态分析

3.1.3 农田地土壤呼吸速率的昼夜变化动态分析

3.1.4 小结

3.2 不同土地利用类型土壤呼吸速率的季节变化动态分析

3.2.1 杨树林地土壤呼吸速率的季节变化动态分析

3.2.2 芦苇地土壤呼吸速率的季节变化动态分析

3.2.3 农田地土壤呼吸速率的季节变化动态分析

3.2.4 小结

3.3 不同土地利用类型土壤呼吸速率与环境因子的关系

3.3.1 杨树林地土壤呼吸速率与环境因子之间的关系

3.3.2 芦苇地土壤呼吸速率与环境因子之间的关系

3.3.3 农田地土壤呼吸速率与环境因子之间的关系

3.3.4 小结

3.4 不同土地利用类型土壤呼吸速率与土壤微生物数量关系

3.4.1 不同土地利用类型土壤微生物数量

3.4.2 不同土地利用类型土壤呼吸速率和微生物数量之间的相关性

3.4.3 小结

3.5 不同土地利用类型土壤呼吸速率与植被生物量关系

3.5.1 不同土地利用类型植被生物量

3.5.2 不同土地利用类型土壤呼吸速率和植被生物量的相关关系

3.5.3 小结

4 结论与讨论

4.1 结论

4.2 讨论

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢