天龍山地區(qū)灌木群落土壤呼吸的年際變化與環(huán)境因子的關(guān)系.pdf

1、陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過(guò)程調(diào)控著全球氣候的變化，而土壤呼吸是碳循環(huán)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，其較小的波動(dòng)就可以使大氣圈的CO2發(fā)生顯著變化。因而研究各種陸地生態(tài)系統(tǒng)的土壤呼吸作用對(duì)評(píng)估全球氣候變化具有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。目前，我國(guó)灌叢分布廣泛，大約有2×108 hm2，但對(duì)其土壤碳通量及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系和機(jī)理的研究仍相對(duì)較少，尤其是在一些時(shí)空異質(zhì)性較大的山地。因而，為準(zhǔn)確估算區(qū)域或全球碳收支狀況，應(yīng)加強(qiáng)灌木群落土壤呼吸的測(cè)定研究。

2、　　本研究以山西省天龍山自然保護(hù)區(qū)為研究對(duì)象，在2005-2014年間對(duì)灌叢（以荊條、黃刺玫為主）的土壤呼吸（RS）、土壤溫度（TS）和土壤含水量（SWC）進(jìn)行測(cè)定。旨在：分析天龍山灌叢土壤溫度、土壤含水量和土壤呼吸速率的年際、季節(jié)變化特征及規(guī)律，并建立多種擬合關(guān)系模型。主要研究結(jié)果如下：
　　1）RS、TS和SWC的時(shí)間變化特征：天龍山灌叢的土壤呼吸與3個(gè)深度的土壤溫度的季節(jié)變化規(guī)律基本一致，呈不對(duì)稱(chēng)的拋物線(xiàn)型。整個(gè)測(cè)定年的土壤

3、呼吸值均小于相應(yīng)生長(zhǎng)季節(jié)的土壤呼吸值，RS均值年際差異均不顯著。各測(cè)定年3-12月份的土壤呼吸通量在894.6–1334.4 g C m-2之間，10年總平均值為1035.7 g C m-2。除2010年外，土壤呼吸隨日期變化的高斯擬合系數(shù)和方程在其他測(cè)定年均達(dá)到了顯著或極顯著水平。
　　5 cm、10 cm和15 cm深度的土壤溫度（T5、T10和T15）具有相似且明顯的季節(jié)變化規(guī)律，夏季高，冬春季較低，呈對(duì)稱(chēng)的“鈴型”。一年中

4、，生長(zhǎng)季的平均溫度均高于整個(gè)測(cè)定年的平均溫度，隨著土壤深度的增加，土壤溫度呈遞減趨勢(shì)，且T5、T10和 T15均值年際差異均不顯著。整個(gè)測(cè)定年中 T5、T10和 T15隨日期變化的高斯擬合系數(shù)和方程均達(dá)到了極顯著水平。
　　整個(gè)測(cè)定年內(nèi)，土壤水分波動(dòng)較大，變化規(guī)律不明顯，呈高低交替變化。10年SWC總平均值為11.17％，對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)季總平均值為11.49%。大體上，整個(gè)測(cè)定年的土壤水分平均值低于生長(zhǎng)季的平均值，土壤水分均值年際差異

5、均不顯著。
　　2）RS、TS和SWC的關(guān)系模型：RS對(duì)TS的單因子依賴(lài)關(guān)系表現(xiàn)為：指數(shù)關(guān)系＞Lloyd﹠Taylor關(guān)系＞直線(xiàn)關(guān)系＞Q10關(guān)系。剔除水分脅迫后，R2值均顯著性提高，說(shuō)明土壤溫度是在一定的水分條件下起作用的。本研究中土壤呼吸對(duì)土壤水分的依賴(lài)性較土壤溫度強(qiáng)。RS對(duì)SWC的單因素敏感性關(guān)系表現(xiàn)為：二次關(guān)系＞直線(xiàn)關(guān)系＞指數(shù)關(guān)系。與單因子關(guān)系相比，RS對(duì)SWC和TS的協(xié)同敏感性更強(qiáng)，表現(xiàn)為乘積型線(xiàn)性型＞冪指混合型＞冪函數(shù)型

6、＞線(xiàn)性相加型＞雙指數(shù)型。利用乘積型線(xiàn)性方程，3個(gè)深度的TS可以分別解釋土壤呼吸變化的44%-93%、44%-95%和40%-95%。
　　3）R10值和Q10值：可以用直線(xiàn)方程、指數(shù)模型、Lloyd﹠Taylor模型和Q10模型分別計(jì)算5 cm、10 cm和15 cm深度的Q10值和R10值，剔除水分脅迫后，Q10值和R10值均有很大的提高。剔除水分前后，用指數(shù)方程和Lloyd﹠Taylor方程求得的Q10值較大，而R10值則是用