黄土丘陵区人工林坡地土壤co_2排放速率的时空变化及其影响因素

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1、单位代码10476学号1204180359分类号Q14好南鉀私七$硕士学位论文黄土丘陵区人工林坡地土壤co2排放速率的时空变化及其影响因素学科、专业：生态学研究方向：土壤侵蚀与碳循环申请学位类别：理学硕士申请人：李小宇指导教师.•李勇教授二◦一五年五月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河南师范大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表

2、示了谢意。作者签名:日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解河南师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河南师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）签名：艿，卜發导师签名：日期：TEMPORALANDSPATIALVARIETYOFSOILCO2EMISSIONANDINFLUENCINGFACTORSINRE-FORESTEDHILLSLOPEONTHELOESSHI

3、LLYREGIONADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByXiaoyuLiSupervisor:Prof.YongLiMay,2015摘要黄土丘陵区是我国土壤流失比较严重的地区，经过退耕还林还草工程的实施，该区域土壤流失得到一定控制，土壤固碳效应也相应得到提高，会显著增加坡地景观土壤有机碳储存。但目前关于退耕坡地人工恢复植被后土壤CO2排放的空间

4、变化及其控制机理却较少研究，增大了定量估算退耕还林工程土壤碳循环效应的不确定性。为了解退耕还林坡地土壤CO2排放的空间变化及其控制机理，本论文选择黄土高原丘陵区典型人工林坡地全山坡为研究对象，根据地形和坡度将该山坡划分为峁顶（平坦参考点）、峁坡、山坡坡上部、坡中部和坡下部，于2012-2013年期间，利用LI-8100碳通量自动测量仪原位测定了土壤CO2排放速率，分析了土壤CO2排放与土壤温度（2cm、5cm）、土壤水分、坡度、SOC储量、137Cs面积含量、植被盖度和根系密度的关系。本论文将为黄土高原有机碳库周转和估算陆地生态系统碳平衡提供科学依据。其研究内容及结

5、果如下：（1）4个坡位及峁顶的坡度除峁坡和坡中部无显著差异外，其余坡位之间差异均达到显著水平（p<0.05），其空间变化表现为坡上部(31.14±1.30°)>峁坡(22.77±0.41°)>坡中部(22.19±2.20°)>坡下部(15.14±0.07°)>峁顶（参考点1.75±0.36°），通过分析人工林植被不同径级的根系的空间变化发现<1mm的根系密度沿顺坡方向呈明显下降趋势（p<0.05），其余四个径级的根系密度在不同坡位上没有达到显著差异（p>0.05）。（2）与峁顶参考点相比，坡上部和坡中部的137Cs面积含量分别减少了46%和29%；而峁坡和坡下部的1

6、37Cs面积含量分别增加了88%和52%。说明所研究山坡的坡上部发生了严重的土壤侵蚀，坡中部发生了轻度土壤侵蚀，而峁坡和坡下部则发生了土壤堆积。与137Cs的空间变化不同，SOC储量的空间分布在不同坡位之间除坡上部外，其余坡位之间无显著差异（p>0.05）。（3）不同坡位及峁顶的土壤CO2排放速率的季节变化规律基本一致，在2012年和2013年不同月份之间均呈“单峰”变化趋势，均在每年的7、8月份达到最高值。并且同一坡位不同月份的土壤CO2排放速率达到显著水平（p<0.05）。不同坡位土壤CO2排放速率均表现为夏季>秋季>春季。土壤CO2排放的季节变化与土壤温度(2

7、cm、5cm)呈显著的指数关系（p<0.01），2cm的土壤温度和5cm的土壤温度分别能解释土壤CO2排放速率的16%~61%和21%~64%。土壤CO2排放的季节变化与土壤水分呈线性I正相关（p<0.01）。双因子模型Rs=a+b×T+c×W能更好解释土壤CO2季节变化，能够解释其季节变化的28%~58%。（4）研究期内人工林坡地土壤CO2排放速率在春、夏、秋三个季节具有相同的空间分异特征，其季节平均值的大小为峁顶[2.51±0.07µmol/(m2·s)]>峁坡[2.19±0.17µmol/(m2·s)]>坡下部[1.88±0.12µmol/(m2·s)]>