四种不同植被下土壤呼吸速率变化研究

摘要

土壤呼吸在全球碳循环研究中有着及其重要的作要，为了更好的研究全球碳循环，对陆地生态系统土壤呼吸的研究是必不可少的。在影响土壤呼吸的环境因子中，温度、水分、植被状况都对土壤呼吸起着非常重要的作要。随着全球气候的变化，这些因子也会发生相应的改变。而这种变化极有可能与土壤碳排放之间形成正反馈的关系。森林生态系统和农田生态系统是陆地生态系统中两个最重要的生态系统类型，而目前对两者的土壤呼吸进行比较性的研究不多。在2005年11月到2006年5月，我们在合肥大蜀山森林公园和安徽农业大学农场内选择了四种不同植被类型利用开放箱法进行土壤呼吸速率的观测，对土壤呼吸速率的季节变化，以及与温度、水分和有机质的关系进行了分析。 1.四种不同植被类型的土壤呼吸速率都有很强的季节变化，温度较高的月份呼吸速率明显高于温度较低的月份。并且小麦地和毁林农田的土壤呼吸速率值和土壤呼吸速率的变率明显高于林地和休耕地。 2.四种不同植被类型的土壤呼吸速率的日动态基本上都呈单峰曲线变化，一日之中最大值一般出现在12—14时，而最小值一般出现在早晨。土壤呼吸速率都和温度有显著的相关性，其中林地的相关性最高，小麦地的最低。而指数模型能很好的模拟土壤呼吸速率都和温度之间的关系，其中林地的指数模型为：Y=17.09e<'0.0345X>0345X(R<'2>=0.7906P<0.001)；毁林农田的指数模型为：Y=26.704e<'0.0333X> (R<'2>=0.7022，P<0.001)；休耕地的指数模型为：Y=17.43e<'0.0508X>(R<'2>=0.8112，P<0.001)小麦地的指数模型为：Y=30.295e<'0.0363X>(R<'2>=0.7256，P<0.001)。模型的效果在高温区域比低温区域好。 3.四种不同植被类型的土壤呼吸速率都和水分的季节变化有一定的一致性，其中小麦地和毁林农田的土壤呼吸速率和土壤含水量之间有较好的线型关系，其中小麦地的线性拟合绪果为：Y=15.85+133.67X(R<'2>=0.329，P=0.0127)；毁林农田的线性拟合结果为：Y=17.67+96.65X(R<'2>=0.468,P=0.017)。而林地和休耕地土壤呼吸速率和土壤含水量之间的线性关系不是很显著，林地的线性拟合结果为：Y=17.63+44.81X(R<'2>=0.384,P=0.06)；休耕地的线性拟合结果为：Y=15.93+76.86X(R<'2>=0.239，P=0.094.)。 4.把土壤呼吸速率标准化到10℃后，发现土壤呼吸速率和土壤含水量之间的线性关系有了很大程度的提高，标准化后小麦地的线性拟合结果为：Y=18.85+109.28X(R<'2>=0.458,P=0.0092)；毁林农田的线性拟合结果为：Y=20.09+80.96X(R<'2>=0.493,P=0.0082)。林地和休耕地土壤呼吸速率和土壤含水量之间的线性关系也有较大程度的提高，标准化后林地的线性拟合结果为：Y=22.5+45.45X (R<'2>=0.402,P=0.0125)。休耕地的线性拟合结果为：Y=19.28+76.13X(R<'2>=0.296，P=0.0764)。 5.文中用Q<,10>来表示土壤的温度敏感性。Q<,10>即是温度每上升10℃，土壤呼吸上升的倍数。通过对所得数据的分析，我们分别得出四种不同植被类型土壤的Q<,10>值分别为：林地：1.41；休耕地：1.39；毁林农田1.66；小麦地1.49。而土壤温度敏感性的变化必然与环境因子的变化有一定的关系。我们发现四种不同植被土壤的有机质含量和Q<,10>值的变化有相同的趋势，即土壤有机质含量高的土壤，Q<,10>值高；而土壤含水量的季节变异则和Q<,10>值的变化有相反的趋势。

目录

文摘

英文文摘

1文献综述

2引言

3研究区域的自然概况和实验设计

3.1自然概况

3.1.1大蜀山森林公园

3.1.2安徽农业大学农场

3.2实验地植被类型

3.3实验设计

3.3.1实验时间

3.3.2各种因子的测定

3.3.3数据处理

4不同土地利用方式下土壤呼吸的温度季节变化

4.1不同植被下土壤呼吸日动态

4.1.1林地土壤呼吸日动态

4.1.2毁林农田土壤呼吸日动态

4.1.3休耕地土壤呼吸日动态

4.1.4小麦地土壤呼吸日动态

4.2对温度和土壤呼吸进行曲线拟合

4.2.1林地土壤呼吸速率和土壤温度曲线关系

4.2.2毁林农田土壤呼吸速率和土壤温度曲线关系

4.2.3休耕地土壤呼吸速率和土壤温度曲线关系

4.2.4小麦地土壤呼吸速率和土壤温度曲线关系

4.3四种不同植被类型土壤呼吸速率和土壤温度之间关系比较

4.3.1土壤日动态比较

4.3.2曲线拟合比较

5水分作为独立因子对土壤呼吸的季节动态的影响

5.1土壤呼吸速率和土壤含水量的动态变化

5.1.1林地土壤呼吸速率和土壤含水量的日动态

5.1.2毁林农田土壤呼吸与土壤含水量日动态

5.1.3休耕地土壤呼吸和土壤含水量日动态

5.1.4小麦地土壤呼吸和土壤含水量日动态

5.2土壤含水量和土壤呼吸速率之间的关系

5.2.1林地土壤呼吸速率和土壤含水量之间的关系

5.2.2毁林农田土壤呼吸速率和土壤含水量关系

5.2.3休耕地农田呼吸速率与含水量之间的关系

5.2.4小麦地土壤呼吸速率与土壤含水量之间关系

5.3去除温度效应后土壤呼吸速率和土壤含水率之间的关系

5.4不同土壤类型的含水量和土壤呼吸速率之间的比较

6水分和土壤有机质含量对Q10的影响

6.1四种不同植被类型土壤的Q10

6.2水分对Q10值的影响

6.3土壤有机质含量对土壤呼吸的温度敏感性影响

7主要结论与讨论

7.1土壤呼吸速率季节动态规律和日动态规律

7.2温度与土壤呼吸之间的关系

7.3水分和土壤呼吸的关系

7.4不同类型土壤对土壤呼吸速率的影响

7.5土壤温度敏感性

7.6有待解决的问题

8参考文献

致谢

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