奇台县强碱土土壤呼吸日和季节变化研究

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：奇台县强碱土土壤呼吸日和季节变化研究论文题目(外文):ThedailyandseasonalchangeresearchofstrongalkalinesoilrespirationinQitaiCounty研究生姓名：张录学科、专业：理学地理学研究方向：自然地理导师姓名及职称：熊黑钢教授论文答辩日期2015年5月26日学位授予日期2015年6月日新疆大学硕士研究生学位论文摘要干旱半干旱地区的土壤无机碳的储量巨大，它对于整个区域乃至全球碳循环的作用不可忽视。本研究采用LI-8100开路式土壤碳通量测量仪测定了无植被生长、

2、有机质含量极少的强碱土土壤呼吸。野外采取土柱并灭菌处理，通过比较其无机与有机土壤呼吸所占比例，确定强碱土土壤呼吸的主导方式。同时在野外观测了其春、夏、秋季的土壤呼吸速率、温度(气温和地温)、湿度(空气相对湿度和土壤湿度)数据，分析它们之间的相关关系，并通过通径分析，获得不同季节对土壤呼吸影响最大的直接影响因子及间接因子，依此建立不同类别的多种回归模型，在精度检验及简单易行的原则上，得到各季节土壤呼吸预测的最优模型，且以这些模型的建模因子讨论强碱土土壤呼吸日和季节变化的机理。此外，在室内模拟了冬季低温环境下的土壤呼吸特征，以及在野外模拟不同降水强度下的土壤呼吸变化。

3、最终以说明强碱土在不同环境下的土壤呼吸特征。主要研究结果如下：(1)强碱土土壤呼吸中，无机呼吸部分占到总的呼吸的99.37%。其主导了日变化和季节变化，有机呼吸部分的影响可忽略。(2)春、秋季土壤呼吸与气温、空气相对湿度和土壤湿度均达到了极显著相关，且与气温的相关性最强。夏季土壤呼吸与温、湿度四因子均存在极显著的相关关系，与地温的相关性最高。通径分析表明，气温是春、秋季土壤呼吸的最大直接影响因子，夏季则为地温因子，且三季节均以土壤湿度的间接作用最大。此外，温、湿度的耦合控制了土壤呼吸的变化，10cm处气温和土壤湿度所建的方程是春、秋季土壤呼吸的最佳预测模型，精度分

4、别为92.67%和77.23%。而夏季土壤呼吸的最佳预测模型则为与10cm处气温、地温、空气相对湿度和土壤湿度所建的4因子方程，其估测精度为84.99%。(3)春、秋季的土壤呼吸日变化为单峰型，其峰值出现时间分别为14：00和10：00，日间段以释放CO2为主，夜间段则在大量的吸收CO2，但整体上春季以释放CO2为主(释放量为0.07µmol·m-2·s-1)，而秋季则以吸收CO2为主(吸收量为0.05µmol·m-2·s-1)。夏季土壤呼吸日变化呈双峰型，第一峰值出现在9:00～10：00，第二峰值则出现在21：00左右，且其土壤呼吸速率仅在5:00～11:00

5、期间以及21：00左右为正值，其余时段则为负值，其整体上吸收CO-2-12，吸收量达到0.14µmol·m·s。模拟冬季土壤呼吸发现，低温下，强碱土能吸收大量的CO2，且温度越低，吸收的量越多。I奇台县强碱土土壤呼吸日和季节变化研究(4)强碱土土壤呼吸的变化机理，主要是土壤中的碳酸盐(CaCO3等)与H2O和CO2的化学反应生成重碳酸盐而吸收CO2，使得夜间和日间的低温时段土壤呼吸速率值为负。而温度高的日间段，重碳酸盐遇热分解释放出CO2，但当温度达到一定的界限后(10cm处气温和地温分别超过30℃、26℃)，高温反而激发了碳酸盐与H2O-CO2的反应速率而吸收大

6、量的CO2，但前提是土壤湿度应保持在一个较高的水平。(5)小雨处理激发了土壤呼吸，在降水过程中，其比对照增加了320.69%，降水后的增长为58.82%，在降水后22h，土壤呼吸速率恢复到对照水平。中雨处理在降水过程中，其比对照减少了48.27%，但在降水后则整体增加了29.41%，降水后37h，土壤呼吸速率大致恢复到与对照相近水平。大雨处理使得强碱土能吸收更多的CO2，降水过程中和降水后的土壤呼吸速率，相较对照分别减少306.89%和188.24%。关键词：强碱土，土壤呼吸，变化特征，影响因子，降水II新疆大学硕士研究生学位论文AbstractThereisah

7、ugecapacityofsoilinorganiccarboninaridandsemi-aridregion.Itistheroleofthewholeareaandeventheglobalcarboncyclecannotbeignored.ThisresearchadoptstheLI-8100opentypesoilcarbonfluxmeasurementinstrumentmeasuredsoilrespirationofstrongalkalinesoilwherenovegetationgrowth,rarelyorganicmattercon

8、tent.