文档介绍：内蒙古典型草原土壤不同剖面深度CO2
通量格局及其驱动因子
张智才*,刘峻杉,朱锴,陶岩,邵振艳,田玉强
北京师范大学资源学院//地表过程与资源生态国家重点实验室,北京 100875
摘要:土壤CO2的释放能够显著增加大气中CO2的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响。但是,不同的土壤层对CO2通量的贡献量有很大的差异。文章通过挖坑法结合红外气体分析法研究了内蒙古草原典型针茅(Stipa krylovii)群落和羊草(Leymus chinensis)群落不同剖面深度土壤CO2通量格局以及影响CO2通量的驱动因素。结果表明,表层土壤移走后,土壤CO2通量的变化可分为瞬时、短期、长期三种格局。新剖面上最初的0~21 min内释放的CO2通量均大于初始土壤表层CO2通量,而且两者比值随土壤深度增加而增大,也随土壤CO2生产能力增强而增大。2~4 d后,新剖面CO2通量持续下降至低于初始土壤表层CO2通量的水平,形成短期稳定状态。更长时间后,新剖面则逐渐表现出与初始土壤剖面表层相近的CO2通量特征。我们认为,(1)在新剖面形成时的CO2通量瞬时和短期格局主要受土壤中存留的原始CO2的浓度及其扩散过程控制,(2)长期格局则由资源水平和环境条件共同决定的土壤CO2生产能力主导。文章进一步揭示了建立包含垂直分层的SOC分解和CO2扩散过程的生态系统模型的必要性。
关键词:土壤呼吸;二氧化碳通量;土地利用;土壤结构;生态系统模型
中图分类号:X144 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2008)05-2024-07
CO2浓度的变化对全球气候变暖可能带来的影响在过去20多年间引起了科学家们的密切注意,碳循环成为一个热点研究问题[1-4]。土壤含有大于陆地植物碳库两倍的碳储量,是全球碳循环的第二大碳库[5]。土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的主要环节,也是人类活动影响大气CO2浓度升高的关键生态学过程[6-7]。
目前,研究人员在地表土壤呼吸通量[8-11]和土壤有机碳储量[12-15]方面的研究做了大量的工作,对比了不同土地利用方式对土壤呼吸的影响[16-17],揭示了土地利用及其变化对土壤有机碳储量的影响[18]。对土壤呼吸的研究主要集中在土壤表层CO2通量的测量,而土壤有机碳库的研究则集中于土壤剖面一定深度内的资源总量,因此目前对不同层次土壤资源对土壤CO2通量的贡献率方面了解非常有限。
对土壤的扰动能改变土壤局部小气候与土壤物理特性强烈的交互作用,使本来受到团聚体保护的土壤有机质得以暴露,这可能是加快SOM降解的主要因素之一[19]。Reicosky等[20-21]研究了农田机械耕作对土壤CO2排放的影响,提出翻耕土壤比未翻耕土壤损失CO2更多,土壤翻耕深度越大,土壤累积CO2损失就越大。但是土壤不同剖面深度对土壤CO2通量的影响的相关研究目前却很少见[22]。
针对以上问题,本文研究了内蒙古半干旱典型草原针茅群落和羊草群落表层土壤移走后,不同剖面深度CO2通量的格局变化,探讨了不同阶段土壤呼吸的控制因素,为建立更加机理性的、能反映存在土壤扰动和土地利用方式变化下的土壤CO2排放模型提供依据。
1 研究地点和方法
研究地点
研究地点选在内蒙古自治区锡林郭勒盟的北京师范大学太仆寺旗实验基地。地理坐标