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集约经营毛竹林土壤温室气体排放特征及其与施肥的关系

作　者: 叶耿平
导　师: 姜培坤
学　校: 浙江农林大学
专　业: 土壤学
关键词: 毛竹林集约经营 CO2、CH4和N2O WSOC和WSON 温度湿度施肥
分类号: S714
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 56次
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内容摘要

全球气候变暖是目前全球变化研究中的一个热点问题,其主要原因是大气中温室气体浓度的不断增加。森林生态系统碳氮循环过程对大气中温室气体浓度变化起着至观重要的作用。毛竹是中国南方重要的森林资源,具有年生物量积累和固碳量巨大的特点,近年来,随着效益林业的实施,有近40%的毛竹林实行了集约化栽培。研究集约经营毛竹林温室气体排放特征及其相关影响因子,有助于评价竹林生态系统在减缓气候变化的作用以及为采取相关措施提供依据,具有重要的意义。本项研究以粗放经营毛竹林和常绿阔叶林作为对照,利用静态箱-气相色谱法对集约经营毛竹林土壤CO₂、CH₄和N₂O排放量进行了全年观测,在此基础上讨论了CO₂、CH₄和N₂O排放量的季节变化特征和日变化特征及其与土壤水溶性碳氮等环境因子的关系;研究不同施肥处理下毛竹林土壤温室气体排放特征。主要结论如下:1)集约经营、粗放经营毛竹林和常绿阔叶林土壤呼吸均呈现一致的季节变化规律,夏季最高,秋冬季逐季降低,春季又开始升高;三种林地之间土壤呼吸速率差异极显著（P<0.01）;三种林地土壤呼吸的日变化也呈现一定的规律,白天高,夜间低,但不同测定日期土壤呼吸的最高值和最低值的时间有所不同。温度和土壤含水量是影响土壤CO₂排放通量的重要因子,三种林地土壤呼吸与大气温度及各层地温均呈极显著相关（P<0.01）,集约经营毛竹林和常绿阔叶林土壤呼吸速率与土壤含水量呈极显著相关（P<0.01）,粗放经营毛竹林和土壤含水呈显著相关（P<0.05）;无论是通过各个土层温度还是大气温度计算,温度敏感性Q10值的大小顺序均依次为:粗放经营毛竹林>集约经营毛竹林>常绿阔叶林。集约经营毛竹林土壤CO₂排放速率和土壤WSOC（水溶性碳）之间关系不显著,而粗放经营毛竹林和常绿阔叶林土壤CO₂排放与土壤WSOC之间的关系极显著（P<0.01）;三种林地土壤CO₂排放速率和土壤WSON（水溶性氮）均呈极显著性相关（P<0.01）。2)集约经营和粗放经营毛竹林及常绿阔叶土壤CH₄排放季节变化和日变化无明显的规律,各时段之间土壤CH₄排放通量差异大。三种林地CH₄排放为负值,说明三种林地均为CH₄的汇,平均CH₄吸收速率的大小依次为:常绿阔叶林>粗放经营毛竹林>集约经营毛竹林,但三者之间土壤CH₄排放不存在显著差异;三种林地土壤CH₄排放与大气温度、各层地温、土壤WSOC、WSON及土壤含水量均不存在显著性相关。3)集约经营、粗放经营毛竹林和常绿阔叶林土壤N₂O排放速率均呈现一致的季节变化规律,高峰主要集中在6-9月份,在11月也出现一个小高峰,12月至次年5月维持在较低的排放值,甚至出现负值。三者之间土壤N₂O排放速率差异显著（P<0.05）。三种林地土壤N₂O排放速率的日变化无明显规律,在各个采样时段的差异比较大,集约经营毛竹林和常绿阔叶林土壤的N₂O排放速率与各层土壤温度和大气温度均显著相关（P<0.01）;粗放经营毛竹土壤的N₂O排放速率与温5cm、10cm、20cm深处土壤温度呈显著相关（P<0.05）,但与地表温度和大气温度相关性不显著。三种林地土壤N₂O排放速率与土壤水分有一定的相关性,但均未达到显著性水平。集约经营毛竹林土壤N₂O排放速率与土壤WSOC显著相关,与土壤WSON相关性不显著,常绿阔叶林正好相反;粗放经营毛竹林土壤N₂O排放速率与土壤WSOC、WSON相关性均未到达显著水平。4)毛竹林土壤CO₂和N₂O排放量在不同肥料处理之间呈现显著的差异（P < 0.05）,随着施肥量的增减,CO₂排放量呈显著增加趋势。单施尿素、施过磷酸钙和氯化钾,可以增加CO₂的排放,但是增加的幅度不大,而单施尿素可以极大地增加N₂O的排放量。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一部分文献综述  13-24
  1.1 土壤二氧化碳(CO_2)排放的研究进展  13-17
    1.1.1 土壤中CO_2 的来源  13-14
    1.1.2 影响土壤CO_2 排放的因素  14-17
      1.1.2.1 温度的影响  14-15
      1.1.2.2 土壤含水量  15
      1.1.2.3 集约经营措施  15-16
      1.1.2.4 土地利用方式  16-17
  1.2 土壤甲烷(CH_4)排放研究进展  17-20
    1.2 1 土壤中CH_4 产生机制  17-18
    1.2.2 影晌土壤CH_4 排放的因素  18-20
      1.2.2.1 土壤温度  18
      1.2.2.2 土壤水分  18-19
      1.2.2.3 施肥措施  19
      1.2.2.4 土壤有机碳  19
      1.2.2.5 植被生长情况  19-20
  1.3 土壤氧化亚氮(N_2O)排放研究进展  20-22
    1.3.1 N_2O 的产生机制  20
    1.3.2 影响土壤N_2O 排放的主要因素  20-22
      1.3.2.1 土壤含水量  20-21
      1.3.2.2 土壤温度  21
      1.3.2.3 氮肥施用的影响  21-22
      1.3.2.4 土壤理化性质  22
  1.4 温室气体排放通量测定方法  22-24
    1.4.1 箱式方法  22-23
      1.4.1.1 静态箱法  22-23
      1.4.1.2 动态箱法  23
    1.4.2 微气象法  23-24
第二部分研究背景与研究思路  24-28
  2.1 研究背景  24-26
  2.2 研究的目的和意义  26
  2.3 研究内容  26-27
  2.4 技术路线  27
  2.5 特色与创新  27-28
第三部分试验区域与研究方法  28-33
  3.1 研究区概况  28-29
  3.2 试验设计  29-30
    3.2.1 土壤温室气体排放特征研究试验设计  29-30
    3.2.2 不同施肥处理毛竹林土壤温室气体排放特征试验设置  30
  3.3 采样与分析方法  30-32
    3.3.1 土壤温室气体采集与分析方法  30-31
    3.3.2 土壤温室气体通量计算方法  31
    3.3.3 土壤样品采集与分析方法  31
    3.3.4 土壤水溶性碳、氮和NH~(4+)-N、NO~(-3)—N的分析方法  31-32
  3.4 数据分析  32-33
第四部分研究内容  33-53
  第一章土壤CO_2 排放特征及其与水溶性碳、氮等环境因子的关系  33
  1.1 结果分析  33-48
    1.1.1 土壤CO_2 排放的季节变化特征  33-34
    1.1.2 土壤CO_2 排放的日变化特征  34-36
    1.1.3 土壤水溶性碳、氮的季节变化特征  36-38
    1.1.4 CO_2 排放与环境因子的关系  38-48
      1.1.4.1 CO_2 排放通量与土壤温度、大气温度的关系  38-41
        1.1.4.1.1 集约经营毛竹林CO_2 排放通量与土壤温度、大气温度的关系  38-39
        1.1.4.1.2 粗放经营毛竹林CO_2 排放通量与土壤温度、大气温度的关系  39-40
        1.1.4.1.3 常绿阔叶林CO_2 排放通量与土壤温度、大气温度的关系  40-41
      1.1.4.2 CO_2 排放与土壤含水量的关系  41-42
      1.1.4.4 CO_2 排放与土壤水溶性碳关系  42-45
      1.1.4.5 CO_2 排放通量与土壤水溶性氮关系  45-47
      1.1.4.6 土壤呼吸的温度敏感性  47-48
  1.2 讨论  48-51
    1.2.1 集约经营毛竹林土壤CO_2 排放与粗放经营毛竹及常绿阔叶林的比较  48-49
    1.2 2 土壤温度对土壤呼吸速率的影响  49-50
    1.2.3 不同林地土壤呼吸的温度敏感性  50
    1.2.4 土壤含水量对土壤呼吸速率的影响  50
    1.2.5 土壤WSOC、WSON 对土壤呼吸速率的影响  50-51
  1.3 结论  51-53
第二章土壤CH_4 排放特征及其与环境因子的关系  53-66
  2.1 结果分析  53-64
    2.1.1 CH_4 排放的季节变化特征  53-54
    2.1.2 CH_4 排放的日变化特征  54-55
    2.1.3 CH_4 排放速率与环境因子的关系  55-64
      2.1.3.1 CH_4 排放速率与土壤温度、大气温度的关系  55-59
        2.1.3.1.1 集约经营毛竹林CH_4 排放速率与土壤温度、大气温度的关系  55-57
        2.1.3.1.2 粗放经营毛竹林CH_4 排放速率与土壤温度、大气温度的关系  57-58
        2.1.3.1.3 常绿阔叶林CH_4 排放速率与土壤温度、大气温度的关系  58-59
      2.1.3.2 CH_4 排放速率与土壤含水量的关系  59-60
      2.1.3.3 土壤CH_4 排放速率与土壤WSOC 的关系  60-62
      2.1.3.4 土壤CH_4 排放速率与土壤WSON 的关系  62-64
  2.2 讨论  64-65
    2.2.1 集约经营毛竹林CH_4 排放与粗放经营毛竹林及常绿阔叶林的比较  64
    2.2.2 温度、含水量对土壤CH_4 排放的影响  64-65
    2.2.3 土壤WSOC、WSON 对土壤CH_4 排放的影响  65
  2.3 结论  65-66
第三章土壤N_2O 排放特征及其与环境因子的关系  66-79
  3.1 结果分析  66-76
    3.1.1 土壤N_2O 排放的季节变化特征  66-67
    3.1.2 土壤N_2O 排放的日变化特征  67-70
    3.1.3 N_2O 排放通量变化与环境因子的关系  70-76
      3.1.3.1 N_2O 排放速率与各层土壤温度、大气温度的关系  70-71
      3.1.3 2 N_2O 排放速率与土壤含水量的关系  71-72
      3.1.3.3 土壤N_2O 排放通量与土壤WSOC 的关系  72-74
      3.1.3.4 土壤N_2O 排放通量与WSON 的关系  74-76
  3.2 讨论  76-79
    3.2.1 集约经营毛竹土壤N_2O 排放与粗放经营毛竹林及常绿阔叶林的比较  76-77
    3.2.2 温度对土壤N_2O 排放的影响  77-78
    3.2.3 含水量对土壤N_2O 排放的影响  78
    3.2.4 土壤WSOC、WSON 对土壤N_2O 排放的影响  78-79
  3.3 结论  79
第四章不同施肥处理对毛竹林温室气体排放的影响  79-83
  4.1 试验设计与分析方法  80
  4.2 结果分析  80-81
    4.2.1 不同施肥处理对毛竹林土壤CO_2 排放的影响  80-81
    4.2.2 不同施肥处理对毛竹林土壤N_2O 排放的影响  81
  4.3 讨论  81-82
  4.4 结论  82-83
参考文献  83-94
个人简介  94-95
致谢  95

集约经营毛竹林土壤温室气体排放特征及其与施肥的关系

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