新疆巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸对水分条件的响应

摘要

为了揭示干旱半干旱区高寒湿地不同水分梯度对土壤呼吸规律的影响,以及土壤温度与含水量对土壤呼吸影响的差异性,以新疆巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究对象,在2014年植物生长季利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统对不同水分条件(常年积水区、季节性积水区、常年干燥区)下的土壤呼吸速率进行测定,分析土壤呼吸日变化、季节性变化特征及其与土壤温度、土壤体积含水量的关系.结果表明:①不同水分条件下巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸速率日变化均呈明显的单峰曲线,常年积水区、季节性积水区、常年干燥区土壤呼吸速率最大值分别为1.97、7.39、8.83 μmol/(m2 ·s),均出现在13:00-15:00;土壤CO2日累积排放量季节性变化明显,差异性达到极显著水平(P＜0.01),三者的最大值分别为0.12、0.45、0.40 mol/m2,地表积水显著抑制了土壤呼吸,提高了土壤碳稳定性.②不同水分条件下土壤呼吸速率与土壤温度、土壤体积含水量之间均呈极显著正相关(P＜0.01),常年积水区、季节性积水区和常年干燥区的Q10(土壤呼吸温度敏感性)差异性极显著(P＜0.01),其大小表现为常年干燥区(1.54)＜常年积水区(2.22)＜季节性积水区(3.36),各水分区域6月典型日的Q10最大,表现为常年干燥区(2.56)＜季节性积水区(4.30)＜常年积水区(4.75),说明水分条件显著影响Q10.③巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸受地下5 cm处土壤温度(T)与0～5 cm土壤体积含水量(W)的综合影响,季节性积水区土壤呼吸速率与二者之间满足最佳拟合模型Rs=-1.113+0.041W-0.366T +0.008WT,常年干燥区则满足最佳拟合模型Rs=1.470+0.023W-0.027T+0.002WT.