龐泉溝自然保護區(qū)土壤呼吸的空間異質(zhì)性研究.pdf

1、土壤碳庫是陸地生態(tài)系統(tǒng)的最大碳庫，其微小變化都會對大氣碳庫產(chǎn)生較大的影響。土壤呼吸作為將土壤中碳轉(zhuǎn)移到大氣的主要途徑之一，它將陸地植物光合作用吸收的CO2排放到大氣，在調(diào)控大氣CO2濃度和地球氣候動態(tài)方面起著十分關鍵的作用。但是由于受環(huán)境因子、理化因子和土壤因子的綜合交叉影響，土壤呼吸存在不同程度的空間變異性，這就增加了估算土壤 CO2排放量的難度。因此要想清楚的了解區(qū)域乃至全球碳收支情況，明確土壤呼吸在生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的作用，就必須加

2、強對土壤呼吸空間異質(zhì)性的研究，尤其是在那些自然條件異質(zhì)性較大的山區(qū)。
　　本研究于2013年9月用LI-COR-6400便攜光合儀連接6400-09土壤葉室對龐泉溝自然保護區(qū)31個不同樣地的土壤呼吸進行了實地觀測，同時測量了影響土壤呼吸的環(huán)境因子、理化因子、生物因子，而后結合傳統(tǒng)統(tǒng)計方法與地統(tǒng)計方法分析土壤呼吸的空間變異及其與影響因子之間的關系，以期達到以下研究目的：1）了解龐泉溝自然保護區(qū)土壤呼吸的空間變異和空間自相關程度；2）

3、明確影響龐泉溝自然保護區(qū)土壤呼吸空間異質(zhì)性的關鍵因子；3）基于地統(tǒng)計學不同插值方法模擬龐泉溝自然保護區(qū)土壤呼吸空間分布。主要研究結果如下：
　?。?）土壤呼吸最高值出現(xiàn)在華北落葉松林為9.15μmol·m-2·s-1，最低值出現(xiàn)在草甸為2.52μmol·m-2·s-1，總體上，土壤呼吸的變異系數(shù)為25.22％呈現(xiàn)中等，變異。低海拔地區(qū)的土壤呼吸速率高，高海拔地區(qū)土壤呼吸速率低。6個植被型組中，闊葉混交林的土壤呼吸速率最高，草甸的土

4、壤呼吸速率最低。土壤呼吸與土壤溫度的變化趨勢較為一致。
　?。?）土壤呼吸速率與3個深度的土壤溫度呈極顯著正相關；與20~30 cm的土壤水分、土壤全氮、總碳極顯著負相關；與土壤容重極顯著正相關；土壤呼吸與土壤堿解氮含量顯著負相關；土壤呼吸與凋落物碳氮含量、凋落物厚度相關關系均不顯著。
　?。?）單因子回歸分析表明，土壤呼吸與5、10、15 cm土壤溫度擬合的方程分別能解釋土壤呼吸空間異質(zhì)性的41%、51%和62%，與海拔、

5、20~30 cm土壤水分、土壤容重、全氮、總碳擬合的方程分別解釋68%、24%、26%、49%和38%土壤呼吸的空間變異。環(huán)境因子、理化因子與土壤因子協(xié)同作用影響龐泉溝自然保護區(qū)土壤呼吸的空間變異。土壤溫度分別與全氮、總碳的雙指數(shù)方程能貢獻土壤呼吸空間變異的68%和65%。
　?。?）地統(tǒng)計分析結果顯示除堿解氮為球狀模型外，線性模型能較好的反映土壤呼吸及其影響因子的空間分布特征，土壤呼吸的塊金值/基臺值為17.28%，具有較強的空

6、間自相關程度，主要是土壤、母質(zhì)等結構性因子影響其空間變異，土壤呼吸的空間變異對尺度的依賴較強。土壤呼吸及其15cm土壤溫度、20~30 cm土壤水分、土壤容重、總碳的變程均在8800 m左右，表明它們的生態(tài)過程尺度相同。土壤呼吸、15cm土壤溫度、20~30 cm土壤水分、容重、全氮、總碳的必需采樣數(shù)量在95%和90%置信水平下分別為8、8、13、9、16、14和7、6、9、6、11、10。
　?。?）用反距離權重法、普通克里格法