论文题目: 东北天然次生林生态系统地下碳动态研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 生态学
作者: 杨金艳
导师: 王传宽,赵惠勋
关键词: 土壤表面通量,土壤呼吸,根呼吸,异养呼吸,温带森林,土壤温度,土壤湿度,土壤有机碳,周转时间
文献来源: 东北林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 东北地区森林生态系统因其面积大,碳贮量高而在本地区和我国碳平衡中占有重要的地位。土壤表面CO2通量（RS）作为陆地生态系统向大气圈释放的主要CO2源,其时空变化直接影响到区域碳循环。土壤有机碳是高纬度地区森林生态系统最大的碳库,是森林生态系统碳循环极其重要的组成部分。研究东北东部天然次生林区森林生态系统地下碳动态—碳贮量和土壤表面CO2通量的时空变化,直接影响到本地区和我国的碳平衡,因而具有重要的理论和现实意义。本研究采用红外气体分析法测定东北东部天然次生林区6个典型森林生态系统（蒙古栎林、红松林、落叶松林、硬阔叶林、杂木林和杨桦林）的土壤表面CO2通量,利用挖壕法（Trenching plot）区分根系的自养呼吸和土壤动物和微生物的异养呼吸。对土壤温度、湿度、土壤呼吸和根呼吸（RA）的季节动态进行深入分析,探讨土壤水热因子对土壤表面CO2通量和异养呼吸（RH）的影响,比较分析植被状况对土壤表面CO2通量及其分量的影响;利用土壤剖面实测数据和有机碳含量,估算土壤有机碳贮量。研究结果表明: 影响RS和RH的主要环境因子是土壤温度、土壤湿度及其交互作用,但其影响程度因生态系统类型和土壤深度而异。在整个生长季中,不同生态系统类型的土壤温度差异不显著,而土壤湿度的差异显著（a=0.05）。蒙古栎林、红松林、落叶松林、硬阔叶林、杂木林和杨桦林的RS的变化范围分别为:1.89～5.23μmolCO2·m-2·S-1、1.09～4.66μmolCO2·m-2·S-1、0.95～3.52μmolCO2·m-2·S-1、1.13～5.97μmolCO2·m-2·S-1、1.05～6.58μmolCO2·m-2·S-1和1.11～5.76μmolCO2·m-2·S-1;其根系呼吸贡献率（RC）变化范围分别为:34.31～37.36%、33.78～37.02%、14.39～35.75%、32.40～51.44%、17.94～47.54%和39.72～46.65%。森林生态系统的土壤表面CO2通量和RC的季节动态呈现单峰曲线,但是二者驱动因子可能有差别。土壤呼吸主要受土壤温度和湿度的共同驱动;而土壤温度和植被根系物候是影响RC的季节动态的主要因子。不同森林生态系统的Q10波动范围为2.32～355。除硬阔叶林外,其它5个森林生态系统的Q10随土壤湿度的升高而增大;但超过一定的阈值后（硬阔叶林）,土壤湿度对Q10起一定的抑制作用。 包括土壤温度、湿度及其相互作用的预测模型分别可以解释RS和RH的675～90.6%和46.5～71.5%的变异。利用这些模型,对土壤表面CO2通量及其组分的年通量作了估算。不同生态系统间的RS、RH和RA年通量存在着显著性差异。不同生态系统的RS年通量依次为:杂木林951 gC·m-2·a-1;硬阔林892 gC·m-2·a-1;杨桦林812 gC·m-2·a-1;蒙古栎林678 gC·m-2·a-1;红松林596 gC·m-2·a-1;落叶松林451 gC·m-2·a-1;各个生态系统RH年通量都显著地高于RA年通量,二者变化范围分别为337～540 gC·m-2·a-1和88～331gC·m-2·a-1。 阔叶林和针叶林生态系统土壤有机碳含量变化范围分别为:52.63～66.29 g·kg-1和42.15～49.15 g·kg-1;平均土壤有机碳密度分别为1557 kg·m-2和17.16 kg·m-2;平均土壤碳周转时间分别为32年和48年。RS、RH和RA年通量与土壤有机碳含量呈显著正相关,但其相关程度因土层而异（R2=0.747～0.933）。同一个生态系统中,土壤有机碳含量随土壤深度增加而降低,而土壤碳密度和上壤有机碳周转时间则随深度增加而增大。
论文目录:
摘要
Abstract
1 绪论
1．1 引言
1．2 陆地生态系统植被和土壤碳贮量
1．2 ．1 不同植被类型土壤碳库
1．2 ．2 影响土壤有机碳贮量的因素
1．2 ．3 土壤有机碳贮量的研究方法
1．2 ．4 我国土壤碳贮量的研究现状
1．3 土壤表面CO_2通量(Soil surface CO_2 flux)
1．3 ．1 土壤表面CO_2通量的研究方法
1．3 ．2 土壤表面CO_2通量的影响因子
1．3 ．3 根系呼吸
1．3 ．4 国内研究现状以及存在的问题
1．4 本课题研究的目的和意义
1．5 本课题具体研究目标
2 试验方法和试验设计
2．1 研究地区自然概况
2．2 研究样地概况
2．3 试验方法
2．3 ．1 土壤表面CO_2通量及环境因子测定
2．3 ．2 连续土壤温度和湿度的测定
2．3 ．3 异养呼吸和根呼吸测定
2．3 ．4 土壤有机碳和碳密度的测定
3 土壤水热条件对东北森林土壤表面CO_2通量的影响
3．1 引言
3．2 研究方法
3．2 ．1 土壤表面CO_2通量及环境因子测定
3．2 ．2 数据分析
3．3 结果分析
3．3 ．1 土壤表面CO_2通量与土壤温度和湿度之间的统计模型
3．3 ．2 不同生态系统土壤表面CO_2通量及其相关环境因子的季节动态
3．3 ．3 不同生态系统Q_(10)及其与土壤湿度间的关系
3．4 讨论
3．4 ．1 影响土壤表面C02通量的环境因子
3．4 ．2 不同生态系统的土壤表面CO_2通量和Q_(10)比较
3．5 本章小结
4 东北东部森林生态系统土壤呼吸组分的分离量化
4．1 引言
4．2 研究方法
4．2 ．1 土壤表面CO_2通量及环境因子测定
4．2 ．2 样地连续土壤温度和湿度的测定
4．2 ．3 异养呼吸和根呼吸测定
4．2 ．4 数据分析
4．3 结果分析
4．3 ．1 不同生态系统的土壤异养呼吸模型及其影响因子
4．3 ．2 土壤呼吸中根系呼吸贡献率(RC)及其季节动态
4．3 ．3 土壤异养呼吸和根系自养呼吸的年通量
4．4 讨论
4．4 ．1 森林生态系统的土壤异养呼吸和根系自养呼吸及其影响因子
4．4 ．2 土壤呼吸中根系呼吸贡献率及其季节动态
4．5 本章小结
5 东北东部森林生态系统土壤碳贮量和表面CO_2年通量的研究
5．1 引言
5．2 研究方法
5．2 ．1 土壤有机碳和碳密度的测定
5．2 ．2 土壤呼吸及其组分的测定
5．2 ．3 土壤有机碳的转化时间
5．3 结果分析
5．3 ．1 不同森林生态系统的土壤容重和有机碳含量
5．3 ．2 不同森林生态系统的土壤有机碳密度
5．3 ．3 不同生态系统的土壤表面CO_2年通量
5．3 ．4 土壤有机碳含量和土壤表面CO_2年通量及其分量之间的关系
5．3 ．5 土壤有机碳周转时间(Turnover time)
5．4 讨论
5．4 ．1 不同森林生态系统的有机碳含量和土壤有机碳密度
5．4 ．2 不同生态系统的土壤表面CO_2年通量及其影响因子
5．4 ．3 不同森林生态系统的土壤有机碳周转时间
5．5 本章小结
6 结论
6．1 土壤呼吸、根系呼吸和异养呼吸的影响因子
6．2 土壤呼吸及其分量的年通量
6．3 土壤碳贮量
6．4 植被状况对土壤表面CO_2通量和碳贮量的影响
6．5 有待于解决的问题
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
发布时间: 2005-10-21
参考文献
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