论文部分内容阅读
本研究以中亚热带千烟洲人工林为研究对象，以静态箱-气相色谱法为主要手段，研究了2004-2006主要土壤温室气体(CO<,2>、N<,2>O、和CF<,4>)在林地土壤(forest soil)和无凋落物土壤(litter-free soil)两种试验处理下的排放规律，并分别估算了各温室气体年排放(吸收)量，揭示不同气候环境条件下通量变化特征，建立了CO<,2>、CH<,4>和N<,2>O与主要环境因子问的数值关系模式，主要研究结果为：
1.林地土壤下CO<,2>通量变化范围为42.02-682.90mg·m<-2>.h<-1>，平均通量为280.99mg·m<-2>·h<-1>；无凋落物处理下CO<,2>通量变化范围为-1.625-418.45 mg·m<2>·h<-1>，平均通量为178.96 mg·m<-2>·h<-1>；林地土壤下N<,2>O通量的变化范围是-18.65-38.26μg·m<-2>·h<-1>，平均通量是6.10 μg·m<-2>·h<-1>，无凋落物下N<,2>O通量变化范围-13.49-60.81μg·m<-2>·h<-1>，平均通量为6.07μg·m<-2>·h<-1>；CH<,4>通量在两种试验处理下的变化幅度分别为-18.65-38.26μg·m<-2>·h<-1>和-13.49-60.81μg·m<-2>·h<-1>，平均通量分别为-14.68μg·m<-2>·h<-1>和-15.30μg·m<-2>·h<-1>。土壤表现为CO<,2>、N<,2>O的排放源，CH<,4>的吸收汇；但在某些状况下土壤也吸收N<,2>O，起着汇的作用、排放CH<,4>，起到源的作用。CO<,2>排放较强，N<,2>O排放和CH<,4>吸收相对较弱，以本研究观测的年平均通量为基础，估算整个千烟洲红壤丘陵区林地土壤每年可释放5021.404t CO<,2>、0.109t N<,2>0，吸收0.262t CH<,4>。
2.CO<,2>、N<,2>O、CH<,4>通量都表现出明显的季节变化。CO<,2>通量夏季最高，春秋次之，冬季较低，其中5-6月或8-9份排放通量最高，1-2月份排放通量最低；N<,2>O通量表现为春季>夏季>秋季>冬季，排放高峰都发生在5月份，最低排放通量时段有两个，一个发生在冬季的1-2月，或者秋季的10-11份；CH<,4>通量季节变化规律表现为秋季最高，夏季次之，冬春较低。最高吸收通量出现在9-10月份，最低值出现在1-2月份。CO<,2>、N<,2>O通量表现出逐年递增的趋势，CH<,4>吸收通量有所减少。
3.凋落物对三种温室气体排放的影响作用是不同的。凋落物平均每年对CO<,2>排放通量的贡献率是36.1％。CO<,2>在林地和无凋落物处理下排放通量之间差异显著(P<0.01)，凋落物对N<,2>O、CH<,4>通量影响全年来看不是很明显，两种试验处理下的通量差异不大。但在春夏季节，凋落物对N<,2>O排放起着明显的促进作用，2005年春夏凋落物对森林土壤N<,2>O排放的贡献率分别为20.74％，24.76％；2006年分别为14.53％，32.60％，秋冬季节凋落物反而作为覆盖层抑制了N<,2>O的排放和CH<,4>吸收。
4.温度对CO<,2>、N<,2>O、CH<,4>排放(吸收)通量均起促进作用，但通量大小也会受到温度范围的影响。三种温室气体通量与地表温度、地下5am温度、箱内温度、箱外温度都有较强的相关性。其中CO<,2>、CH<,4>通量与地下5cm温度的相关性最高，N<,2>O排放通量和箱内温度相关性较高.由CO<,2>通量与地下5cm温度两者模拟出来的指数关系式得出Q10分别为2.03和2.11。温度大于25℃之后C02通量与温度的相关性已经很低；温度大于30℃会抑制N<,2>O排放，但温度过低时会变N<,2>O排放为吸收，成为大气中的吸收汇；当温度大于20℃时，CH<,4>通量与温度相关性已经很不明显。从温度对三种温室气体的总体作用来看，温度对CO<,2>的作用要较N<,2>O、CH<,4>高。
5.土壤湿度对CO<,2>、N<,2>O、CH<,4>的作用不同，影响大小随着深度的不同而变化。林地土壤下CO<,2>通量与5cm湿度有着稳定的正相关关系，且相关性随着深度的增大而增强，无凋落物处理下CO<,2>通量只和地下50cm湿度呈稳定正相关关系，但和5cm湿度呈显著的负相关关系。N<,2>O、CH<,4>通量在两种处理下都和地下5cm湿度之间相关程度较高。不同的是地下5cm湿度和N<,2>O通量存在正相关，和CH<,4>吸收通量存在负相关，且相关性随着深度的增加而递减。从湿度对三种温室气体整体作用来看，土壤水分对N<,2>O和CH<,4>的影响要大于对CO<,2>的影响，但水分增加促进N<,2>O排放，却减少CH<,4>吸收。
6.温室气体通量大小往往是水热因子相互作用的结果，CO<,2>、N<,2>O、CH<,4>通量在不同季节所受的主控影响因子不同。三种温室气体最小通量值都出现在冬季，冬季受温度的作用较大，高峰值出现季节各不相同。CO<,2>高峰出现在夏季，受温度的影响较大，N<,2>O高峰值出现在春季，受水分作用较大，高温高湿都不利于CH<,4>吸收，CH<,4>在水热配置适宜的秋季达到高峰值。