Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 黑河下游荒漠河岸胡杨林土壤呼吸的研究 | |
| 其他题名 | Research of soil respiration of Populus Euphratica riparian forests in the lower reaches of the Heihe River |
| 高进长 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 苏永红 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 随着全球气候变化影响的加剧，土壤作为陆地上最大的碳库，其重要作用越来越受到人们的关注。土壤呼吸是土壤产生和向大气释放CO2的过程，是陆地生态系统碳循环的重要环节，通过土壤呼吸作用向大气释放CO2的过程是导致全球气候变化的关键性生态学过程。土壤呼吸也是约占我国陆地面积的三分之一的干旱、半干旱地区土壤碳损失的主要过程之一，且与其他生态系统相比，该生态类型脆弱，在土壤呼吸方面开展的研究相对较少。试验地区位于荒漠绿洲，它是干旱地区最重要的组成部分，也是干旱区最为敏感的关键区域，而在此地区对土壤呼吸开展的研究相对较少。通过对黑河下游荒漠河岸胡杨林土壤呼吸进行研究，有助于人们更好地理解土壤呼吸作用在干旱区生态系统中的过程，为本区域胡杨的保护与恢复提供科学依据，同时为干旱区碳循环研究、全球碳平衡预算和全球气候变化潜在效应估计提供科学依据和基础数据。 2012年植物生长季，依托中国科学院寒区旱区环境与工程研究所阿拉善荒漠生态-水文试验研究站，在黑河下游荒漠河岸胡杨林，以成熟胡杨林和胡杨幼苗为试验样地，通过挖壕沟法区分微生物呼吸和根系呼吸，采用LI-6400XT便携式光合作用测量系统(LI-COR, Lincoln,USA)，对河岸胡杨林土壤呼吸的时空动态及其与温度、水分的关系进行了研究。主要结论如下： （1）昼夜变化：在胡杨生长最旺盛的8月份，测量土壤呼吸的昼夜变化。成熟胡杨林和胡杨幼苗的土壤呼吸白天变化幅度均较大，晚上变化稳定。土壤呼吸及组分在午后12:00-14:00达到最大值，在日出前4:00-6:00时达到最小值。总体上，白天土壤呼吸及组分大约是夜晚的2倍。 （2）季节变化：成熟胡杨林和胡杨幼苗的土壤呼吸及组分均表现出单峰型曲线，呈现先增大，在8月份，土壤呼吸及其组分均达到最大值，随后逐渐减小。整个生长季（6-10月），成熟胡杨林土壤总呼吸平均值为2.144μmolm-2s-1，微生物呼吸平均值为1.868μmolm-2s-1，根系呼吸的平均呼吸速率为0.270μmolm-2s-1，成熟胡杨林微生物呼吸和根系呼吸分别约占土壤总呼吸的87%和13%。胡杨幼苗生长季（7-10月），土壤总呼吸平均值为2.340μmolm-2s-1，微生物呼吸平均呼吸速率为2.131μmolm-2s-1，根系呼吸生长季的均值为0.269μmolm-2s-1，胡杨幼苗微生物呼吸和根系呼吸分别约占土壤总呼吸的90%和10%。因此，胡杨林土壤呼吸主要是以土壤微生物呼吸为主。 （3）空间变化：整个生长季（7-10月），距离胡杨主杆1、2、4、6、8、11、15m土壤呼吸的平均值分别是2.229、1.782、2.249、2.088、1.787、1.336、1.033μmolm-2s-1，随着距胡杨主杆距离的增加，土壤呼吸先减小再增加，然后逐渐减小。土壤呼吸的空间变异性分析表明，随着距离的增大，土壤呼吸的变异系数先减小后增大，说明土壤呼吸在距离胡杨近处变化小，而在远处变化剧烈。进一步分析发现，结构因素是土壤呼吸空间异质性的主要原因之一。 （4）土壤呼吸与温度和水分的关系：胡杨土壤呼吸及组分与空气温度的季节变化呈现相同的变化趋势，而与空气湿度的变化情况相反。成熟胡杨林和胡杨幼苗土壤呼吸及组分与空气温度的指数函数拟合性均达到极显著关系（p<0.01），土壤呼吸的空气温度指数模型可以解释成熟胡杨林土壤总呼吸的50%>微生物呼吸的41.2%>根系呼吸的30.6%，土壤呼吸的空气温度指数模型可以解释胡杨幼苗土壤总呼吸的73.2%>微生物呼吸的65.8%>根系呼吸的27.9%。土壤呼吸温度敏感性Q10分析表明，成熟胡杨土壤总呼吸、微生物呼吸和根系呼吸的Q10值分别是：1.36、1.26 、1.55，胡杨幼苗的Q10值分别是：1.36、1.30和1.44，温度敏感性低。除成熟胡杨林根系呼吸，其它土壤总呼吸和微生物呼吸与土壤湿度的回归模型，都达到显著相关（p<0.01），空气湿度可以解释成熟胡杨林土壤总呼吸的28.9%和微生物呼吸的27.2%；空气湿度可以解释胡杨幼苗土壤总呼吸的50.4%、微生物呼吸的58.2%和根系呼吸的25.6%，胡杨林土壤呼吸受空气湿度的影响也较大。 （5）不同土壤含水量对土壤呼吸的影响：应用模拟降雨法增加土壤含水量的过程中，土壤呼吸有先减小，随后逐渐增加，达到最大值后再次衰减的现象；2.5、5和10mm模拟降雨量使土壤呼吸分别增加了26%、29%和71%，对土壤呼吸的促进作用均达到了极显著水平（p<0.01），且土壤含水量增加的越大，对土壤呼吸影响越大，说明在干旱区水分是影响土壤呼吸的主要原因之一。 |
| 英文摘要 | With developing seriously of the global climate change, the significance of the soil which is the biggest carbon pool on the land catched more and more attention. Soil respiration is the process that the soil produces and releases CO2 into the air, and it is an important link of carbon cycle in the terrestrial ecosystem. It is also the key ecological processes of leading to global climate. Soil respiration is one of the main process of soil carbon loss in the arid and semiarid regions where account for about a third of Chinese land area. And compared with other ecosystems, the fragile ecosystem had relatively few studied on soil respiration. The test area, located in the desert oasis which is a most important part of arid area and a most sensitive and key area, had relatively less soil respiration research. Based on the research of soil respiration of Populus Euphratica riparian forestsin the lower reaches of the Heihe River, we hoped to help further understand the process of soil respiration in the arid area ecological system, and to protect and restore Populus Euphratica forests. |
| 中文关键词 | 胡杨 ; 土壤呼吸 ; 温度 ; 水分 |
| 英文关键词 | Populus Euphratica soil respiration temperature moisture |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 自然地理学 |
| 来源机构 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287173 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 高进长. 黑河下游荒漠河岸胡杨林土壤呼吸的研究[D]. 中国科学院大学,2013. |
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