不同取样尺度下亚高山草甸土壤呼吸的空间变异特征

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1、不同取样尺度下亚高山草甸土壤呼吸的空间变异特征李洪建收稿日期：2014-04-18；修订日期：基金项目：山西省自然基金项目（2012011033-5）；国家自然科学基金项目(41201374)作者简介：李洪建（1958~），男，教授，博士生导师，主要研究方向为生态系统碳循环，E-mail:hongli@sxu.edu.cn，高玉凤，严俊霞，李君剑（山西大学黄土高原研究所，太原030006）摘要：基于对4个取样尺度（10m、5m、2.5m、1.25m）亚高山草甸土壤呼吸速率的观测，对不同尺度土壤呼吸的空间变异特征进行了研究，分析了不同尺度土壤全氮、有机碳、碳氮比、全硫、土壤温度和土壤水分对

2、土壤呼吸作用空间异质性的影响，并对各尺度不同置信水平与估计精度下的必要采样数量进行了计算。结果表明：除1.25m和2.5m尺度上土壤温度的空间变异属于弱变异外，土壤呼吸及其相关因子的空间变异均属于中等变异，土壤呼吸和土壤温度的变异系数随着取样尺度的增大而增大，而土壤全氮、有机碳、全硫和土壤水分的变异系数随着取样尺度的增大均有减小的趋势；不同取样尺度，影响土壤呼吸的关键因子不同。在10m尺度，土壤呼吸与土壤全氮、有机碳呈极显著正相关，与土壤温度呈显著正相关，与土壤全硫、碳氮比和土壤水分相关不显著；在5m尺度，与土壤全氮和有机碳呈极显著正相关，与土壤全硫、碳氮比、土壤水分和土壤温度相关不显著

3、；在2.5m尺度，与土壤有机碳、全氮和土壤水分呈极显著正相关，与土壤全硫、碳氮比和土壤温度相关性不显著；在1.25m尺度，与土壤全氮、有机碳和土壤水分呈极显著正相关，与碳氮比呈显著负相关，与土壤温度呈极显著负相关，与土壤全硫相关不显著。随着取样尺度的减小，土壤水分所起的作用逐渐增大，相关系数从0.27~0.49，土壤温度与土壤呼吸的相关性由显著正相关向极显著负相关变化；四个取样尺度95%置信水平误差在10%和20%内必要采样数量分别为28、21、18、14个和7、5、4、4个，随着取样尺度的减小，必需的采样数量减少。关键词：取样尺度；土壤因子；土壤呼吸；空间变异；亚高山草甸中图分类号：X

4、144文献标识码：A文章编号：SpatialHeterogeneityofSoilRespirationinaSubalpineMeadowonDifferentSamplingScalesLIHong-jian,GAOYu-feng,YANJun-xia,LIJun-jian(InstituteofLoessPlateau,ShanxiUniversity,Taiyuan030006,China)Abstract:Basedonfourdifferentsamplingscales(10,5,2.5and1.25m)wemeasuredsoilrespirationandtheenvi

5、ronmentalfactorsaffectingsoilrespirationinasubalpinemeadowinYundinmountainofShanxiprovince.Thepurposeofthepaperwastostudythespatialheterogeneitiesofsoilrespirationandtheenvironmentalfactorsincludingsoiltemperature,soilmoisture,totalnitrogen,organiccarbon,ratioofcarbonandnitrogen,andtotalsulfur,an

6、dthentoanalyzerequiredsamplingnumberonthefourscales.Theresultsshowedthatspatialvariationsofthesoilrespirationandenvironmentalfactorsatallscaleswereinthemiddlerangebutforthesoiltemperatureat1.25and2.5mscales;andthatthecoefficientsofvariationinsoilrespirationandsoiltemperatureincreasedwithincreasin

7、gsamplingscale,butfortotalnitrogen,organiccarbon,totalsulfurandsoilmoistureitdecreasedwithincreasingsamplingscales.Theenvironmentalfactorshadadifferentimpactonsoilrespirationatdifferentsamplingscales.Simplecorrelationa