科尔沁沙地农田生态系统土壤呼吸与碳平衡特征

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1、分类号：S791.44密级：公开UDC：（四号楷体加黑）本校编号：硕士学位论文论文题目：科尔沁沙地农田生态系统土壤呼吸与碳平衡特征研究生姓名：张风霞学号：0211082学校指导教师姓名：陈银萍职称：教授论文指导教师姓名：李玉强职称：副研究员申请学位等级：理学硕士专业：生态学论文提交日期：2014年4月20日论文答辩日期：2014年6月6日万方数据硕士学位论文科尔沁沙地农田生态系统土壤呼吸与碳平衡特征CharacteristicsofsoilrespirationandcarbonbalanceofagricultureecosysteminHorqinSand

2、yLand作者姓名：张风霞学科、专业：理科、生态学学号：0211082指导教师：陈银萍李玉强完成日期：2014年3月25日兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。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示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论

3、文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据兰州交通大学硕士学位论文摘要土壤呼吸关系到全球气候变化、陆地生态系统碳循环和碳平衡、陆地生态系统的结构与功能，土壤呼吸作用的微小变动将对全球碳循环产生显著影响。农田生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分，是人类活动最活跃

4、的生态系统，其碳源/汇强度、碳储量及减源增汇技术与对策成为目前碳循环研究领域的焦点问题，农田生态系统对碳的固定能力将可能对全球因人类经济活动产生的碳排放具有巨大的补偿潜力。因此，本研究以处于我国北方农牧交错带东端的科尔沁沙地典型玉米农田生态系统为研究对象，于2012年和2013年两个生长季（5月~9月），通过测定玉米农田不同组分土壤呼吸速率（总呼吸、异养呼吸、自养呼吸）及垄上和垄间土壤呼吸速率，分析土壤呼吸速率的日动态和季节动态特征及其影响因子，并估算了玉米农田生态系统生长季的碳平衡，以期为我国农田生态系统碳循环和碳平衡研究提供―点‖上的基础数据。主要研究结果

5、如下：（1）科尔沁沙地典型玉米农田土壤呼吸速率日动态呈单峰曲线，具有明显的昼夜变化特征，最大值一般出现在14:00~18:00，最小值一般出现在2:00~6:00；-2-1土壤呼吸速率的日平均变化范围为1.49~12.69μmolCO2·m·s，生长季均值为-2-15.08μmolCO2·m·s。（2）科尔沁沙地典型玉米农田土壤呼吸速率季节动态在两个生长季表现出差异性。2012年由于6月中旬的强降雨表现为双峰曲线，2013年表现为单峰曲线。最大值均出现在玉米生长旺盛期7月，最小值均出现在玉米幼苗期5月。（3）土壤呼吸速率的日动态和季节动态变化与大气温度和土壤温

6、度变化的一致性较高。2012年土壤呼吸速率的季节动态与相关温度可以用指数模型很好的描述。但土壤呼吸速率与不同温度之间的相关显著程度存在差异，相关系数2R的大小顺序依次为：近地表气温>10cm土壤温度>大气温度>15cm土壤温度>5cm土壤温度，土壤呼吸速率与近地表气温的相关性最强。Q10值大小顺序依次为：15cm土壤温度（4.44）>10cm土壤温度（3.74）>大气温度（3.42）>5cm土壤温度（3.39）>近地表空气温度（3.10），土壤呼吸速率对15cm土壤温度的变化最为敏感。2013年土壤呼吸速率日动态与相关温度之间可用指数、二次、三次和线性等多种模

7、型拟合，但季节动态上未与温度呈显著拟合关系。（4）生物因子对土壤呼吸的季节变化起着重要作用，地下根系生物量（M）32与土壤呼吸速率（RS）可用三次方程拟合：RS=5.454(E－6)M－0.002M－0.23M2－0.354（R=0.880，P<0.05）。（5）日动态和季节动态中垄上土壤呼吸速率均大于垄间土壤呼吸速率，两者之间存在显著的线性关系（P<0.05），均可用一次、二次和三次方程拟合（P<0.05）。2012年和2013年垄上土壤呼吸速率最大可分别解释垄间土壤呼吸I万方数据科尔沁沙地典型农田生态系统土壤呼吸与碳平衡特征速率99.8%和98.6%的变异

8、。（6）2013年土壤异养和自养呼吸速