敦煌葡萄農田生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸動態(tài)與碳平衡特征研究.pdf

1、在全球變暖的大背景下，陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程受到人們的廣泛關注。干旱區(qū)農田生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，由于其脆弱的生態(tài)環(huán)境和較少的土壤有機質含量，對全球變化的碳循環(huán)意義非凡。加之人類活動的強烈干擾，使其碳循環(huán)變得異常復雜。研究干旱農田生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對認識陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)以及探索“失蹤的碳匯”有重要的意義。本文將渦度相關技術和氣室觀測手段相結合，于2013-2014年7-10月在我國西北干旱區(qū)甘肅省敦煌市南湖鄉(xiāng)的葡萄園中進行

2、 CO2通量的觀測實驗，分析不同的時間尺度下葡萄農田生態(tài)系統(tǒng)土壤 CO2通量的日變化和季節(jié)變化規(guī)律；區(qū)分影響土壤 CO2通量主要的環(huán)境因子；對比分析土壤 CO2通量和凈生態(tài)系統(tǒng)碳通量的關系；估算葡萄農田生態(tài)系統(tǒng)碳平衡。所得具體結果如下：
　　(1)通過根排除法研究有根區(qū)和無根區(qū)土壤呼吸在日尺度上的變化規(guī)律，研究表明二者的日變化基本呈不對稱的單峰曲線，最大值出現(xiàn)在12:00-18:00之間，最小值出現(xiàn)在8:00左右，并且在不同的天氣

3、狀況下，土壤呼吸差異明顯。在季節(jié)尺度上，2013年和2014年兩個生長季7-10月土壤呼吸的變化范圍在1.56-6.3μmolm·-2·s-1之間，最大值出現(xiàn)在7月。自養(yǎng)呼吸占總呼吸的比例隨時間的變化而逐漸減小，變化范圍在21-42％之間。兩個生長季7-10月（2013年7月13日-10月21日，2014年7月20日-10月15日）土壤呼吸的平均累積量分別為843.1 g·m-2和892.15g·m-2。
　　(2)在不同的時間尺

4、度上，影響土壤呼吸的環(huán)境因子存在差異。0-5cm土壤溫度和有效光合輻射影響土壤呼吸的日變化規(guī)律，二者與土壤呼吸都有遲滯現(xiàn)象發(fā)生，土壤溫度日變化滯后于土壤呼吸到達峰值，而光合有效輻射日變化較土壤呼吸提前到達峰值。隨植被生長，遲滯時間呈不斷遞減的變化規(guī)律。0-5cm處土壤含水量是影響干旱區(qū)土壤呼吸的季節(jié)變化的主要因子。土壤含水量與土壤呼吸的關系可以用多項式模型很好的擬合，可以解釋71%土壤呼吸的變化，當土壤含水量在19%左右時，土壤呼吸達到

5、最大，大于或者小于19%，土壤呼吸都有下降趨勢。此外，土壤理化性質，例如土壤有機質、全氮和土壤pH值也顯著影響土壤呼吸速率。
　　(3)兩個生長季7-10月總初級生產力、凈生態(tài)系統(tǒng)碳通量的日累積變化存在一致性。在2014年生長季葡萄農田的凈生態(tài)系統(tǒng)碳通量、生態(tài)系統(tǒng)呼吸、總初級生產力的累積量分別是：-1945.09gC·m-2、1994.0gC·m-2、3940.09gC·m-2。土壤呼吸的變化影響與凈生態(tài)系統(tǒng)碳通量有相關性，凈生態(tài)