本文關鍵詞：退耕小流域土壤呼吸特征及對水熱因子的響應，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：土壤呼吸是土壤碳庫向大氣歸還CO2的主要途徑,生物環(huán)境因子的微小變化引發(fā)土壤呼吸特征改變,并可能引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)源匯特征改變,對全球氣候變化產(chǎn)生重大影響。黃土丘陵區(qū)退耕還林(草)后,土地利用類型變化大大增加了土壤呼吸的時空變異及不確定性,對土壤呼吸及碳循環(huán)估算提出了巨大挑戰(zhàn)。本研究以陜西省清澗縣園則溝退耕小流域為研究對象,針對退耕后出現(xiàn)的四種典型土地利用類型:農(nóng)地、紅棗林、檸條地、撂荒地,于2014至2015年生長季對不同時間尺度下土壤呼吸特征及對土壤水熱因子的響應動態(tài)進行研究,得到結論如下:(1)退耕后土地利用類型變化顯著改變土壤水熱因子特征及土壤呼吸日動態(tài),不同土地利用類型土壤呼吸日變化對土壤水熱因子的響應特征存在一定差異。土地利用類型土壤呼吸日變化曲線與土壤溫度一致,土壤呼吸日均值檸條地(3.08μmolCO2·m-2·s-1)撂荒地(2.84μmolCO2·m-2·s-1)農(nóng)地(2.45μmolCO2·m-2·s-1)紅棗林(1.92μmolCO2·m-2·s-1),紅棗林土壤呼吸變異幅度最大(38.1%);檸條地、撂荒地土壤呼吸速率高于農(nóng)地25.7%、16.0%。四種土地利用類型土壤溫度滯后效應明顯,土壤呼吸與土壤溫度僅農(nóng)地呈顯著正相關關系(P0.05),且退耕后三種土地利用類型日變化尺度下土壤呼吸溫度敏感性均低于農(nóng)地。水熱雙因子回歸分析顯示解釋度較單因子模型有了顯著的提高(41%-63%,P0.05),顯示了在黃土丘陵區(qū)土壤呼吸日變化尺度下水熱因子的協(xié)同影響作用。(2)土壤呼吸季節(jié)動態(tài)退耕后出現(xiàn)顯著變化,且對土壤水熱因子的響應特征也存在一定差異。生長季各土地利用類型土壤呼吸速率呈單峰型變化,與土壤溫度曲線基本一致。土壤呼吸速率與土壤10cm溫度、水分正相關,雙因子相關分析結果相關性高于前單因素相關分析,反映了土壤溫度、水分對土壤呼吸通量的共同影響,土壤呼吸溫度敏感性變化趨勢與土壤SOC含量基本一致。農(nóng)田退耕為紅棗林顯著降低了土壤呼吸速率(P0.05),而轉化為檸條地土壤呼吸速率顯著上升(P0.05),撂荒地與農(nóng)地間無顯著差異,但在未來全球變暖的趨勢下,其較高的溫度敏感性可能引發(fā)潛在碳排放。(3)土壤水分條件是土壤呼吸年際差異的主要因素,干旱年農(nóng)地、撂荒地土壤呼吸較平水年降低27.7%、17.4%,紅棗林土壤受干旱影響較小,年際差異不顯著。(4)夏季降雨后不同土地利用類型土壤水熱因子的劇烈變化,并影響雨后土壤呼吸動態(tài)。干旱條件下三場降雨顯著激發(fā)了各土地利用類型土壤呼吸,增加幅度分別為1.51-3.69倍、1.67-4.96倍和0.60-2.08倍,降雨量、雨前含水量分別與雨后呼吸響應歷時正相關、負相關。土壤水分是降雨前后土壤呼吸動態(tài)的主控因子,并表現(xiàn)出雙向控制作用,檸條地、撂荒地采用二次函數(shù),農(nóng)地、紅棗林采用分段函數(shù)模擬土壤呼吸與水分的關系取得了較好的擬合結果,土壤呼吸的水分閾值檸條地(0.30 m3·m-3)撂荒地(0.20m3·m-3)紅棗林(0.16 m3·m-3)農(nóng)地(0.13 m3·m-3)。土壤呼吸與土壤溫度呈顯著負相關關系(P0.05),但在適宜水分條件下表現(xiàn)出正效應。已有降雨模擬實驗由于無法模擬雨后土壤溫度變化,可能高估降雨引發(fā)的土壤呼吸碳排放。在未來氣候變化大背景下,黃土丘陵區(qū)退耕后檸條地、撂荒地由于較高的水分響應閾值和適宜的底物條件,可能在極端降雨事件中較農(nóng)地、紅棗林產(chǎn)生更高的碳排量,甚至改變生態(tài)系統(tǒng)的源匯特征。
【關鍵詞】：土壤呼吸 水熱因子 退耕還林(草) 土地利用類型 降雨
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S154
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 國內外研究進展13-17
• 1.2.1 水熱因子對土壤呼吸的影響及模型模擬研究進展13-16
• 1.2.2 土壤呼吸對降水響應研究進展16-17
• 1.2.3 退耕還林還草對土壤呼吸的影響研究17
• 1.3 存在的問題和不足17-18
• 第二章 研究內容與試驗方案18-23
• 2.1 研究目的與內容18-19
• 2.2 研究區(qū)自然環(huán)境概況19-20
• 2.3 試驗布設與測定指標、方法20-22
• 2.3.1 土壤呼吸速率及水熱因子測量20-21
• 2.3.2 土壤基本理化性質檢測21
• 2.3.3 氣象因素監(jiān)測21
• 2.3.4 數(shù)據(jù)分析與處理21-22
• 2.4 技術路線22-23
• 第三章 不同土地利用類型土壤呼吸日動態(tài)及對水熱因子的響應23-28
• 3.1 不同土地利用類型水熱因子日變化動態(tài)23-24
• 3.2 不同土地利用類型土壤呼吸日變化動態(tài)24-26
• 3.3 日變化尺度土壤呼吸與水熱因子相關性分析26-27
• 3.4 本章小結27-28
• 第四章 不同土地利用類型土壤呼吸季節(jié)動態(tài)及年際特征及對水熱因子的響應28-38
• 4.1 不同土地利用類型水熱因子季節(jié)變化動態(tài)28-30
• 4.2 不同土地利用類型土壤呼吸季節(jié)變化動態(tài)30-31
• 4.3 季節(jié)尺度土壤呼吸與水熱因子相關分析31-32
• 4.4 土壤呼吸生長季溫度敏感性及影響因素32-33
• 4.5 不同土地利用類型土壤呼吸季節(jié)變化方差分析33-36
• 4.6 不同土地利用類型土壤呼吸年際變化36-37
• 4.7 本章小結37-38
• 第五章 不同土地利用類型土壤呼吸對降水的響應38-56
• 5.1 典型降雨的選擇及觀測方法38-39
• 5.2 不同土地利用類型土壤水熱因子對降雨的響應特征39-44
• 5.2.1 不同土地利用類型土壤溫度對降雨的響應特征39-40
• 5.2.2 不同土地利用類型土壤水分對降雨的響應特征40-42
• 5.2.3 不同土地利用類型雨后土壤水分變化速率與模擬42-44
• 5.3 不同土地利用類型土壤呼吸速率動態(tài)特征44-49
• 5.3.1 降雨對不同土地利用類型土壤呼吸的激發(fā)效應44-46
• 5.3.2 降雨后不同土地利用類型土壤呼吸響應峰特征46-47
• 5.3.3 降雨后不同土地利用類型土壤呼吸響應歷時及影響因素47-49
• 5.4 不同土地利用類型土壤呼吸與土壤水熱因子的關系49-53
• 5.4.1 不同土地利用類型土壤呼吸與土壤水分的關系49-52
• 5.4.2 不同土地利用類型土壤呼吸與土壤溫度的關系52-53
• 5.5 不同土地利用類型降雨后土壤呼吸排放總量及響應特征方差分析53-55
• 5.6 本章小結55-56
• 第六章 主要結論56-58
• 6.1 主要結論56-57
• 6.2 需要進一步研究的問題57-58
• 參考文獻58-65
• 致謝65-67
• 作者簡介67

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