【摘要】：以往對土壤呼吸的研究主要集中在濕潤半濕潤地區(qū),干旱半干旱地區(qū)土壤呼吸的研究較少且仍然存在很多待解決的問題,尤其是荒漠化較為嚴重的地區(qū)。本研究以我國荒漠化典型區(qū)——科爾沁沙地為研究對象,在科爾沁沙地東南緣的內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學科爾沁沙地沙丘-草甸相間地區(qū)生態(tài)水文試驗基地,采用野外試驗-對比分析-函數(shù)構(gòu)建-量化分析的技術(shù)路線,開展了科爾沁沙丘-草甸梯級生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的研究。2014年和2015年生長季(4月-10月)在流動沙丘裸地、過渡帶人工林和草甸蘆葦群落,利用光合有效輻射儀LI6400和渦度相關(guān)系統(tǒng)對土壤呼吸和生態(tài)系統(tǒng)呼吸進行同步觀測,同時還連續(xù)測量了相關(guān)的環(huán)境控制因子,并在試驗期間調(diào)查樣方內(nèi)土壤性質(zhì)和植被特征。1.探明了枯枝落葉對沙丘-草甸過渡帶人工楊樹林土壤呼吸的影響。研究結(jié)果顯示去掉枯枝落葉使土壤含水量顯著降低(P0.05),而對土壤溫度的影響卻不明顯(P0.05)。在2014年整個生長季和2015年7月12日-10月12日表現(xiàn)為保留枯枝落葉下的土壤呼吸小于去掉枯枝落葉下的土壤呼吸,平均值分別為5.82和7.75μmolm-2s-1、8.75 和 9.75μmolm-2s-1。但是,2015 年4 月 12 日-7 月 1 日表現(xiàn)為保留枯枝落葉下的土壤呼吸大于去掉枯枝落葉下的土壤呼吸,平均值分別為8.17和3.53μmolm-2 s-1。研究表明土壤呼吸日變化表現(xiàn)形式多樣是由于枯枝落葉數(shù)量和質(zhì)量、土壤溫度、土壤含水量、地下水位埋深之間的相互作用導致。負的枯枝落葉呼吸可能不是測量誤差,而是由于地下水使表層土壤含水量變化進而導致去掉枯枝落葉下的土壤呼吸與保留枯枝落葉下的土壤呼吸之間的關(guān)系發(fā)生改變。因此,本研究認為枯枝落葉對沙丘-草甸過渡帶土壤呼吸有顯著影響,該結(jié)果將為了解這些脆弱的生態(tài)系統(tǒng)和陸地碳排放模式提供重要的參考信息。2.針對流動沙丘和草甸地進行了生態(tài)系統(tǒng)呼吸和土壤呼吸的對比研究。研究結(jié)果顯示草甸地土壤含水量對土壤呼吸和生態(tài)系統(tǒng)呼吸的影響閾值分別是田間持水量和毛管上升含水量。流動沙丘生態(tài)系統(tǒng)呼吸大于土壤呼吸,累計土壤呼吸占累積生態(tài)系統(tǒng)呼吸的72%。同樣,2015年6月14日之前草甸的生態(tài)系統(tǒng)呼吸大于土壤呼吸,累計土壤呼吸占累積生態(tài)系統(tǒng)呼吸的53.5%。然而,在生長季節(jié),累計土壤呼吸是累積生態(tài)系統(tǒng)呼吸的1.44倍。研究發(fā)現(xiàn)對于受極端土壤水分條件限制的生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng)呼吸和土壤呼吸的差異更為顯著;在插補生態(tài)系統(tǒng)呼吸缺失數(shù)據(jù)時,增加考慮土壤含水量與不同物候期的影響有利于提高擬合精度。為了更精確的估算陸地碳排放量,受極端土壤水分條件影響的生態(tài)系統(tǒng)在今后的研究中應予以重視。3.探究了不同水熱條件對沙丘-草甸梯級生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸時空分布的影響,建立了梯級生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸量化模型。研究結(jié)果顯示土壤呼吸的空間變化趨勢與土壤性質(zhì)、植被類型及相關(guān)環(huán)境因子(地下水、土壤含水量、土壤溫度)相一致。在土壤含水量低于田間持水量的沙丘裸地,土壤含水量對土壤呼吸的影響大于土壤溫度,降雨可以增加土壤呼吸,而在連續(xù)干旱時期凝結(jié)對土壤呼吸的影響不容忽視。在土壤含水量大于田間持水量的草甸地,地下水通過調(diào)節(jié)土壤含水量和與土壤溫度的關(guān)系間接影響土壤呼吸,降雨使土壤呼吸降低。隨著土壤含水量接近飽和含水量,降雨、土壤含水量和土壤溫度對土壤呼吸的影響都非常小。在過渡帶人工楊樹林,土壤含水量和土壤溫度是控制土壤呼吸的主要因素,最有利于土壤呼吸的土壤含水量接近田間持水量。在建立半干旱地區(qū)沙丘-草甸梯級生態(tài)系統(tǒng)土壤碳排放預測模型時,根據(jù)不同水文條件對土壤呼吸的影響,應以田間持水量和飽和含水量為分界線分段考慮主控因子,除土壤含水量和土壤溫度,對各階段的影響因子進行相應調(diào)整。在建立全球碳排放模型時,應特別關(guān)注我國半干旱區(qū)土壤呼吸排放模式極其復雜的沙丘-草甸梯級生態(tài)系統(tǒng)。
【圖文】：

土場呼吸觀側(cè)點在全球尺度上的時空分布閣Fig.lThespatialaadtemporaldiatribotionofsailrespirationmeasurementsataglobalscats

圖２生態(tài)系統(tǒng)碳收支組成示意圖［２１］逡逑Ｆｉｇ．邋２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ邋Ｃ邋ｂｕｄｇｅｔ邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ逡逑：ＧＰＰ上＜：，ＮＰＰＲＡ
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S714

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本文編號：2595674