典型黑土區(qū)土壤溫室氣體排放特征研究.pdf

1、摘要摘要 I I l l [ 1 ll l l l l l l lE I I I l l l l l l l l l l l l l l E l l l l ll E I l l l l IY 2 7 2 1 12 1本論文以東北典型黑土區(qū)天然次生林、樟子松人工林、草地、耕地土壤為研究對(duì)象，采用靜態(tài)箱．氣相色譜法，在連續(xù)2 4 h 原位氣體樣品的采集的基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)定、計(jì)算與分析，研究了不同土地利用方式對(duì)土壤C 0 2 和N 2 0 排

2、放通量目變化規(guī)律的影響，剖析不同土地利用方式對(duì)土壤C 0 2 和N 2 0 排放通量日變化規(guī)律的影響因子。在此基礎(chǔ)上，以黑土區(qū)耕地土壤為研究對(duì)象，采用室內(nèi)模擬的方法研究了不同凍融循環(huán)次數(shù)和不同前期含水量對(duì)C 0 2 、N 2 0 、C H 4 排放的影響，測(cè)定凍融前后不同土壤含水量處理間土壤理化性質(zhì)的變化以及與C 0 2 、N 2 0 、C H 4 排放的變化的相關(guān)性分析，從而為科學(xué)評(píng)價(jià)和計(jì)量黑土區(qū)植被恢復(fù)的生態(tài)功能提供參考，為深入研究

3、凍融作用下黑土區(qū)土壤溫室氣體排放特征的規(guī)律提供依據(jù)。結(jié)果表明：以典型黑土區(qū)天然次生林、樟予松人工林、草地、耕地土壤為研究對(duì)象，采用靜態(tài)箱．氣相色譜法，在連續(xù)2 4 h 原位氣體樣品的采集的基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)定、計(jì)算與分析，研究了不同土地利用方式對(duì)土壤C 0 2 和N 2 0 排放通量日變化規(guī)律的影響。結(jié)果為黑土區(qū)4 種不同土地利用方式土壤C 0 2 排放通量的日變化幅度為3 5 2 ．7 ～9 3 8 ．3 m g ·m - Z

4、．h ～，總體上從0 8 ：0 0 至次日0 6 ：0 0 均呈單峰曲線的變化規(guī)律，且以天然次生林和樟子松人工林等林地保持相對(duì)較高水平，草地次之，耕地最低并顯著低于其他3 種樣地( p5 r a m 的風(fēng)干大團(tuán)聚體占的比重隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而降低，2 ．5 m m 則相反。凍融循環(huán)處理下，前期含水量對(duì)> 2 m m 和 2 m m 團(tuán)聚體含量隨j t 壤含水量的增加而增加，< 0 ．2 5 m m 的土A b s t r

5、a c tA b s t r a c tT h e d a i l yv a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so f s o i lN 2 0 a n d C 0 2 e m i s s i o nf l u x e sf r o m f o u rl a n du s et y p e s ，d o m i n a n t l y c o m p o s e d o f n a t

6、 u r a l s e c o n d a r y f o r e s t ，S c o t s p i n e ( P i n u s s y l v e s t r i sv a r m o n g o l i c a ) ，g r a s s l a n da n d f a r m l a n dr e s p e c t i v e l yi nt y p i c a lb l a c ks o i l r e g i o

7、nw e r es t u d i e db y u s i n g t h e m e t h o d o f s t a t i c c h a m b e r - g a s c h r o m a t o g r a p h i c t e c h n i q u e s ，b a s e d o n t h eo b s e r v a t i o n o f N 2 0 a n d C 0 2 e m i s s i o n

8、c o n t i n u a l l yf o r 2 4 h i nt h e o r i g i n a ll o c a t i o n ，O n t h i sb a s i s ．t h eb l a c ks o i l a r e ao f f a r m l a n da st h er e s e a r c ho b j e c t ，U s et h ei n d o o rs i m u l a t i o n

9、m e t h o dt os t u d y t h ed i f f e r e n t f r e e z e - t h a wc y c l e sa n d t h e e a r l ys t a g eo f t h ed i f f e r e n t w a t e r c o n t e n t o nt h ei n f l u e n c eo f C 0 2 a n d N 2 0 a n d c I - h

10、e m i s s i o n ，a n d u n d e r d i f f e r e n t s o i lw a t e r c o n t e n tb e f o r ea n da f t e rf r e e z i n g a n dt h a w i n g p r o c e s sm e a s u r e d t h e c h a n g e s o fs o i l p h y s i c a l a n

11、 dc h e m i c a lp r o p e r t i e sa sw e l la st h ec o r r e l a t i o n o f t h e c h a n g eo f C 0 2 a n d N 2 0 a n d C H 4 e m i s s i o na n a l y s i s ，t h u s p r o v i d et h e r e f e r e n c e f o r s c i

12、e n t i f i c e v a l u a t i o n a n d m e a s u r e m e n tb l a c k s o i l a r e a t h ee c o l o g i c a lf u n c t i o no f v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n ，a n dp r o v i d et h eb a s i sf o rf a r t h e

13、 rr e s e a r c hu n d e rt h e a c t i o no f f r e e z i n ga n dt h a w i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f b l a c k s o i li ng r e e n h o u s eg a s e s e m i s s i o n ．T h e r e s u l ts h o w e d t h a tt h

14、 e d a i l ye m i s s i o nf l u x e so f s o i l C 0 2 u n d e r f o u rp l o t s a l ls h o w e das i n g l e ·p e a k e dc u r v e w i t ha v a r i a t i o n r a n g e o f 3 5 2 ．7 , - - , 9 3 8 ．3m g ·m - 2

15、 ．h ～f r o m0 8 ：0 0 a m t o0 6 ：0 0 a m t h e n e x td a y w h i c h i nn a t u r a ls e c o n d a r y f o r e s ta n d S c o t s p i n ew e r e h i g h e rt om a i n t a i nah i g hl e v e l ，f o l l o w i n gf r o mg

16、r a s s l a n da n df a r m l a n dw a s l o w e rs i g n i f i c a n t l yt h a nf r o mo t h e r sp < O ．o s ) ．T h e d a i l ye m i s s i o nf l u x e so f s o i lN 2 0 a l s os h o w e d a s i n g l e ．p e a k e d

17、c u r v e ．a(chǎn) n dv a r i e df r o m 2 1 ．4 t o 15 9 ．6 1 ．t g ‘m - 2 ．h - 1 w h i c hw a s s i g n i f i c a n t l yh i g h e r i nf a r m l a n dt h a n t h a ti no n l e r t h r e ep l o t sp < n 酊) ．C o m p a r e dw

18、 i t hs o i l w a t e r c o n t e n t ，s o i l C 0 2 a n d N 2 0e m i s s i o nf l u x e sw e r ec o r r e l a t e dm o r es i g n i f i c a n t l yw i t hs o i l t e m p e r a t u r e ，i n d i c a t i n gt h a t s o i l

19、 t e m p e r a t u r ew a s t h em a i nf a c t o rf o r s o i l C 0 2 a n d N 2 0 e m i s s i o n f l u x e si nt y p i c a lb l a c ks o i lr e g i o n ．T h e r e s u l t sC C I u l dp r o v i d er e f e r e n c ef o r

20、s t u d y i n gs o i l g r e e n h o u s eg a s e se m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n de v a l u a t i n ga n dm e a s u r i n ge c o l o g i c a lf u n c t i o no f v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n

21、i nt y p i c a lb l a c ks o i lr e g i o n ．A f t e rt h r e et i m e sa n dn i n et i m e sf r e e z e - t h a ws i m u l a t e dc y c l e t r e a t m e n t ，t h ea c c u m u l a t e ds o i l C 0 2 e m i s s i o nf l u

22、 x e s a r er e s p e c t i v e l yh i g h e rt h a nn of r e e z e ．t h a w c y c l es i m u l a t e dc y c l et r e a t m e n t1 。6 9 t i m e sa n d1 ．4 9t i m e s ( p < O ．0 5 ) ，a n dt h ea m p l i t u d eo f r i

23、s e ds o i l C 0 2 e m i s s i o nf l u x e s a le d e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo f f r e e z e - t h a w c y c l e s ．F o r t h es o i lN 2 0 e m i s s i o n f l u x e s ，t w o k i n d so ff r e e z i n g

24、a n dt h a w i n gs i m u l a t e dc y c l ec u m u l a t i v e d s o i lN 2 0 e m i s s i o nf l u x e sa r es i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nn of r e e z i n ga n d t h a w i n g c i r c u l a t i o np r o c

25、e s s i n gs o i la c c u m u l a t e dN 2 0e m i s s i o nf l u x e sp < D ．0 5 ) ，a n dt h ea m p l i t u d eo f r i s e ds o i lN 2 0 e m i s s i o nf l u x e sa r ed e c r e a s e dw i t h t h ei n c r e a s eo f

26、f r e e z e —t h a wc y c l e s ．A f t e r t h r e et i m e s a n d n i n et i m e sf r e e z e ．t h a ws i m u l a t e dc y c l et r e a t m e n t ，t h ea c c u m u l a t e ds o i l N 2 0 e m i s s i o nf l u x e s a r