针阔混交林带退化生态系统的土壤呼吸响应研究

摘要

森林生态系统土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分，其动态变化会对全球碳平衡产生深远的影响，北半球温带森林生态系统与大气之间存在着较大的CO2负通量，精确测定北半球温带森林土壤呼吸及其各组分呼吸的贡献，是目前全球变化研究中最基础和最迫切需要解决的问题。 本论文的研究区选择在全球变化中国东北样带东部最典型的生态系统——长白山针阔混交林带，以长白山针阔混交林带退化生态系统为研究对象，野外监测结合室内实验，采用动态气室——CO2红外分析法对土壤总呼吸及各组分呼吸进行精准、连续的测定，从而准确地掌握森林各退化阶段土壤总呼吸及各组分呼吸的变异特征及变异的驱动变量；建立模型推算退化生态系统各阶段土壤呼吸在整个生长季的碳通量及各组分呼吸的贡献率；阐明土壤呼吸对不同退化阶段的响应关系。进一步丰富我国森林生态系统土壤呼吸的碳排放量数据库。结果表明： （1）不同退化阶段土壤总呼吸及各组分呼吸的日变化趋势基本相同，但最值出现的时间及变化幅度不同。与对照样地（原始阔叶红松林）相比，不同退化阶段土壤呼吸日变化最值出现的时间均有不同程度的提前。不同退化阶段土壤总呼吸的季节动态变化也比较明显，呈单峰型曲线，分别在7月或8月达到最大值。 （2）土壤呼吸作为一个复杂的生态学过程，受到非生物因素（大气和土壤温度、土壤湿度、土壤理化性质）和生物因素（植被类型、根系）等方面的综合影响。指数模型能较好的描述土壤呼吸速率与土壤温度的关系，能够解释44．3％～91．5％的土壤呼吸；土壤含水量对呼吸速率影响较为复杂，应用线性模型能够解释21．4％～61．1％的土壤呼吸； （3）森林生态系统发生退化后，土壤呼吸对温度变化的敏感程度也发生变化。各样地土壤总呼吸和根呼吸的Q10值顺序均为K>Y>M>S>L；枯枝落叶层呼吸的Q10值顺序为K>Y>M>L>S。与矿质土壤呼吸相比，根呼吸对温度变化的响应更为敏感。 （4）非线性双因子模型相对于线性双因子模型和温度单因子指数模型来说，能够更好地拟合出土壤呼吸作用，能解释土壤总呼吸作用的49．5％～94．1％。根据非线性双因子模型和相关环境因子的月平均值推算整个生长季土壤CO2释放量，杨桦林和蒙古栎林的碳释放量分别约为对照样地的1．4倍和1．3倍，水—胡林和裸地的碳释放量为对照样地的88％和78％。不同样地根呼吸贡献率为21．26％～53．46％；杨桦林、蒙古栎林的枯枝落叶层呼吸的平均贡献率较大，均大于原始阔叶红松林的枯枝落叶层呼吸的平均贡献率。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.引 言

1.1综述

1.1.1森林生态系统退化研究进展

1.1.2土壤呼吸研究概况

1.1.3土壤呼吸对干扰的响应研究进展

1.2研究意义与目的

1.3研究背景与内容

1.3.1研究背景

1.3.2研究内容

2.研究区与样地

2.1研究区自然地理特征

2.1.1地质地貌特征

2.1.2气候特征

2.1.3土壤特征

2.1.4植被特征

2.2样地

2.2.1样地选择依据

2.2.2样地自然概况

3.研究方法

3.1样点设置方法

3.2土壤呼吸测定方法

3.3环境因子测定方法

3.4土壤样品采集方法

3.5土壤呼吸及各组分呼吸的计算方法

3.6数据分析方法

4.结果与分析

4.1土壤呼吸日变化特征

4.1.1土壤总呼吸日变化特征

4.1.2土壤各组分呼吸日变化特征

4.2土壤呼吸季变化特征

4.2.1土壤总呼吸季变化特征

4.2.2土壤各组分呼吸季变化特征

4.3土壤呼吸过程机理

4.3.1非生物因素对土壤呼吸速率的影响

4.3.2生物因素对土壤呼吸速率的影响

4.4退化生态系统生长季土壤碳通量

4.4.1土壤总呼吸碳通量估算

4.4.2土壤各组分碳通量估算

4.5土壤呼吸对森林生态系统退化的响应

5.结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致 谢