本文關(guān)鍵詞：黃土丘陵區(qū)不同有機(jī)碳水平下侵蝕坡面土壤呼吸特征

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【摘要】：針對侵蝕與土壤碳排放的源匯效應(yīng)問題,以陜北黃土丘陵溝壑區(qū)不同有機(jī)碳水平的侵蝕坡面為對象,通過動態(tài)監(jiān)測不同時(shí)間尺度下(日、月、季節(jié)、年)坡面不同部位(對照區(qū)、侵蝕區(qū)、沉積區(qū))土壤呼吸及相關(guān)土壤溫度和土壤水分要素,研究了不同土壤有機(jī)碳水平下侵蝕坡面不同部位土壤呼吸動態(tài)特征,辨析了侵蝕坡面土壤呼吸關(guān)鍵因素的影響程度,明確了不同時(shí)間尺度下侵蝕坡面碳排放的源匯效應(yīng),為侵蝕條件下區(qū)域碳排放的源匯功能和侵蝕環(huán)境效應(yīng)評價(jià)提供理論依據(jù)。取得主要結(jié)論如下:1、不同有機(jī)碳水平侵蝕坡面土壤呼吸具有原位和異位效應(yīng)。坡面不同部位土壤呼吸速率表現(xiàn)為沉積區(qū)對照區(qū)侵蝕區(qū)。侵蝕區(qū)和沉積區(qū)土壤呼吸對降水事件均有強(qiáng)烈響應(yīng)。非線性模型Rs=ae~(bT)W~c可以很好的解釋春夏秋三季土壤溫度和土壤水分對土壤呼吸的影響;模型Rs=a+bT+cW可以很好的解釋冬季土壤溫度和土壤水分對土壤呼吸的影響。1)坡面不同部位土壤呼吸表現(xiàn)為沉積區(qū)對照區(qū)侵蝕區(qū)。與對照區(qū)相比,侵蝕區(qū)土壤呼吸降低而沉積區(qū)土壤呼吸增加,而且侵蝕區(qū)降低幅度大于沉積區(qū)增加幅度。2)降水事件對沉積區(qū)和侵蝕區(qū)土壤呼吸有強(qiáng)烈響應(yīng)的激發(fā)效應(yīng)。這種激發(fā)效應(yīng)與土壤水分有關(guān)。沉積區(qū)土壤呼吸對降水事件的響應(yīng)會在土壤含水量17.7~17.8%時(shí)達(dá)到峰值,而侵蝕區(qū)土壤呼吸對降水事件的響應(yīng)會在土壤含水量14.2~14.4%時(shí)達(dá)到峰值。3)非線性模型模型Rs=ae~(bT)W~c可以很好的解釋春夏秋三季土壤溫度和土壤水分對土壤呼吸的影響;模型Rs=a+bT+cW可以很好的解釋冬季土壤溫溫度和土壤水分對土壤呼吸的影響。2、土壤呼吸作用在不同的時(shí)間尺度上空間異質(zhì)性明顯。土壤呼吸日動態(tài)在不同季節(jié)最小值和峰值到達(dá)的時(shí)間不同,具體表現(xiàn)為夏天最小值和峰值到達(dá)的時(shí)間早,冬季最遲。夏季土壤呼吸速率在全天均維持在較高水平,冬季土壤呼吸速率表現(xiàn)為負(fù)值。土壤呼吸速率在不同季節(jié)整體表現(xiàn)為,夏季春季/秋季冬季,最小值出現(xiàn)在12月份,最大值出現(xiàn)在6月。1)不同有機(jī)碳水平下不同坡位土壤呼吸速率日動態(tài)變化趨勢相同,與土壤溫度變化趨勢相同。坡面不同部位土壤呼吸日動態(tài)表現(xiàn)為沉積區(qū)對照區(qū)侵蝕區(qū)。不同有機(jī)碳水平土壤呼吸日動態(tài)隨有機(jī)碳水平升高而升高。土壤呼吸日動態(tài)在不同季節(jié)到達(dá)最小值和峰值的時(shí)間不同,春夏兩季較早,秋冬兩季較遲。夏季土壤呼吸速率全天維持在較高水平。冬季土壤呼吸表現(xiàn)為負(fù)值,在-0.7~0 umol.s-1.m-2范圍內(nèi)。2)不同有機(jī)碳水平下不同坡位土壤呼吸月動態(tài)變化趨勢相同。坡面不同部位土壤呼吸月動態(tài)表現(xiàn)為,沉積區(qū)對照區(qū)侵蝕區(qū)。土壤呼吸在不同季節(jié)整體表現(xiàn)為,夏季春季/秋季冬季。不同有機(jī)碳水平土壤呼吸隨有機(jī)碳水平的升高而升高。夏季土壤呼吸月動態(tài)變化與土壤水分變化趨勢相同;春秋冬三季土壤呼吸月動態(tài)變化與土壤溫度變化趨勢相同。3)不同有機(jī)碳水平下不同坡位土壤呼吸年內(nèi)動態(tài)變化趨勢相同,最小值出現(xiàn)在12月份,最大值出現(xiàn)在6月。不同有機(jī)碳水平年內(nèi)土壤呼吸隨有機(jī)碳水平的升高而升高,C1-C4年內(nèi)土壤呼吸分別高出C039.3%、100.0%、142.9%和178.6%。6-8月土壤呼吸動態(tài)變化與土壤水分的變化趨勢相同。9月-翌年5月土壤呼吸動態(tài)變化與土壤溫度變化趨勢相同。3、侵蝕坡面土壤年內(nèi)平均呼吸受土壤溫度影響最大,可以解釋土壤呼吸變異的50.6%;其次是土壤水分,可以解釋土壤呼吸變異的26.2%;土壤有機(jī)碳可以解釋土壤呼吸變異的23.1%。但土壤呼吸對不同季節(jié)的土壤溫度敏感性不同。土壤呼吸在不同季節(jié)與土壤有機(jī)碳和土壤溫度極顯著相關(guān)。1)侵蝕坡面土壤呼吸在不同季節(jié)都與土壤有機(jī)碳和土壤溫度極顯著相關(guān);侵蝕坡面土壤呼吸在春季、夏季和冬季與土壤水分極顯著相關(guān),在秋季與土壤水分無顯著的相關(guān)性。2)侵蝕坡面土壤呼吸對不同季節(jié)的土壤溫度敏感性不同,對秋季土壤溫度極敏感,對冬季土壤溫度很不敏感。3)土壤溫度、土壤水分和土壤有機(jī)碳對不同季節(jié)的侵蝕坡面土壤呼吸貢獻(xiàn)不同。土壤溫度對春秋兩季土壤呼吸貢獻(xiàn)較大,對夏冬兩季土壤呼吸貢獻(xiàn)最小;土壤水分對夏冬兩季沉積區(qū)土壤呼吸貢獻(xiàn)較大,對春秋兩季土壤呼吸貢獻(xiàn)較小;土壤有機(jī)碳對夏秋冬三季土壤呼吸貢獻(xiàn)較大,對春季土壤呼吸貢獻(xiàn)較小。4)侵蝕坡面土壤呼吸受土壤溫度影響最大,可以解釋土壤呼吸變異的50.6%;其次是土壤水分,可以解釋土壤呼吸變異的26.2%;土壤有機(jī)碳可以解釋土壤呼吸變異的23.2%。4、侵蝕坡面不同坡位表現(xiàn)出不同的碳源匯效應(yīng),沉積區(qū)表現(xiàn)為碳源效應(yīng),侵蝕區(qū)表現(xiàn)為碳匯效應(yīng)。侵蝕坡面碳源匯效應(yīng)受土壤有機(jī)碳影響,中等有機(jī)碳水平下表現(xiàn)為碳匯效應(yīng),較高有機(jī)碳水平之上或低有機(jī)碳水平以下表現(xiàn)為碳源效應(yīng)。1)侵蝕坡面沉積區(qū)在不同季節(jié)碳排放增量都是正值,是碳源效應(yīng);侵蝕坡面侵蝕區(qū)在不同季節(jié)碳排放增量表現(xiàn)為負(fù)值,是碳匯效應(yīng)。2)由侵蝕引起的坡面碳源匯效應(yīng)與有機(jī)碳水平有關(guān)。中等有機(jī)碳水平(土壤有機(jī)碳含量在3.03g·kg-1和6.82g·kg-1之間)下侵蝕坡面碳排放表現(xiàn)為碳匯效應(yīng);較高有機(jī)碳水平(土壤有機(jī)碳含量大于9.69g·kg-1)之上或低有機(jī)碳水平(土壤有機(jī)碳含量小于0.88g·kg-1)以下侵蝕坡面碳排放表現(xiàn)為碳源效應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S157;S154

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本文編號：1305551