山东省结缕草暖性草丛生态系统固碳特征及影响因子

摘要

以药乡小流域结缕草(Zoysia japonica)暖性草丛为研究对象，采用野外取样和定点观测-静态箱法(LI-840红外分析仪联用)，分析了山东省结缕草暖性草丛生态系统的固碳现状、NEE碳平衡及分量的昼夜动态和季节动态变化特征，以及NEE对各种环境因子的响应;采用Michaelis-Menten改进模型推算了山东省结缕草暖性草丛生态系统NEE的年通量。该研究可为山东省草地生态系统碳源/汇贡献的定量评估提供参考和依据，对我国草地生态系统碳源/汇的数据整合及完善全球碳预算等具有十分重要的意义。主要研究结果为:
　　 (1)药乡小流域结缕草暖性草丛生态系统碳储量约为2.74×103gC·m-2，碳储量大小排序为:土壤有机碳储量(89％)＞植被碳储量(7％)＞凋落物碳储量(4％)。
　　 (2)结缕草暖性草丛生态系统的NEE昼夜动态呈单峰和双峰曲线两种变化类型，在所有生长季节观测日中均没有出现“午休现象”，白天表现为CO2净吸收，最大值均出现在12:00;而在夜间表现为相对稳定的CO2净排放，均在晚上21:00达到排放最大值，之后随温度降低而逐步减小，一般在3:00出现排放最小值。另外，傍晚18:00观测草丛Re速率可以很好地代表全天生态系统呼吸速率的均值;上午9:00观测草丛Rh速率可以很好地代表全天土壤呼吸速率的均值。
　　 (3)结缕草暖性草丛生态系统NEE的季节动态总体表现为夏季低，冬季高。非生长季节（10-3月份）NEE表现为向外界排放CO2，生长季节(4-9月份)则表现为净吸收CO2。Vw的季节变化与NEE的季节动态趋势有很好的对应关系;另外，Pg季节变化对NEE的影响大于Re。
　　 (4)光有效辐射(PAR)、大气温度(Ta)、饱和水汽压差（VPD）、瞬时风速(Vw)和土壤10cm含水量(W)是结缕草暖性草丛生态系统NEE昼夜动态的主要影响因素，但不同月份NEE昼夜动态的影响因素各异，且因子间存在着互作效应。主成分分析则表明，NEE的季节动态主要受温度、水分、风速和光强等因子控制。
　　 (5)为了更准确的估算研究区结缕草暖性草丛生态系统NEE年通量，本研究对Michaelis-Menten模型进行了修正，推算出山东省药乡小流域结缕草暖性草丛生态系统NEE年通量为-237.13g C·m-2·yr-1。

目录

声明

符号说明

摘要

1 引言

1．1 研究目的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 NEE的主要研究方法

1．2．2 森林生态系统碳储量研究现状

1．2．3 农田生态系统碳储量研究现状

1．2．4 草地碳平衡的研究现状

2 材料与方法

2．1 研究区概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 地质地貌

2．1．3 气候

2．1．4 水文

2．1．5 土壤

2．1．6 植被

2．2 研究内容

2．3 研究方法

2．3．1 NEE、Re和Rh的测定

2．3．2 土壤和植被固碳现状的测定

2．3．3 环境因子监测

2．3．4 数据处理

2．3．5 数据处理与分析

2．4 技术路线

3 结果与分析

3．1 研究区植被和气候状况

3．1．1 结缕草暖性草丛群落组成与结构

3．1．2 研究区气候状况

3．2 山东省结缕草暖性草丛生态系统固碳现状

3．2．1 山东省结缕草暖性草丛植被碳储量

3．2．2 山东省结缕草暖性草丛土壤有机碳储量

3．2．3 山东省结缕草暖性草丛生态系统碳储量

3．3 山东省结缕草暖性草丛生态系统NEE、Re和Rh的日变化特征

3．3．1 山东省结缕草暖性草丛生态系统NEE的昼夜动态

3．3．2 结缕草暖性草丛生态系统Re的昼夜动态

3．3．3 结缕草暖性草丛生态系统Rh的昼夜动态

3．3．4 结缕草暖性草丛生态系统Pg的昼夜动态

3．4 山东省结缕草暖性草丛生态系统NEE、Re和Rh的季节变化特征

3．4．1 山东省结缕草暖性草丛生态系统NEE的季节动态

3．4．2 结缕草暖性草丛生态系统Re的季节动态

3．4．3 结缕草暖性草丛生态系统Rh的季节动态

3．4．4 结缕草暖性草丛生态系统Pg的季节动态

3．5 结缕草暖性草丛生态系统NEE对环境因子的响应

3．5．1 NEE昼夜动态的相关环境因子

3．5．2 NEE季节动态与环境因子的相关性

3．6 山东省结缕草暖性草丛生态系统NEE年通量的估算

4 讨论

4．1 结缕草暖性草丛生态系统碳储量

4．2 结缕草暖性草丛NEE的昼夜变化特征

4．3 结缕草暖性草丛NEE的季节变化特征

4．4 环境因子对NEE的影响

4．5 NEE年通量大小的比较

5 结论

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间发表论文