内蒙古荒漠草原土壤呼吸碳排放估算与净碳交换
文献类型：学位论文
| 作者 | 王风玉 |
| 学位类别 | 博士后 |
| 答辩日期 | 2012-04 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 吴钢 |
| 关键词 | 内蒙古荒漠草原 土壤呼吸 非生长季 温度 水分 涡度相关 NEE |
| 其他题名 | Estimation of Carbon Emissions by Soil Respiraion and Net Ecosystem Carbon Exchange of Desert Steppe in Inner Mongolia |
| 学位专业 | 生态学 |
| 中文摘要 | 土壤呼吸作用是陆地与大气之间碳交换的主要输出途径，其碳排放量约占全球 CO2交换的25%。因此，土壤呼吸作用的研究已成为全球碳循环的重要研究内容之一。草原作为陆地的主要组成部分，占世界陆地面积的30%，碳贮量达761 PgC，在全球碳循环中具有重要的作用。研究草原生态系统的碳循环有助于增进对全球碳循环的理解，更加准确地评估全球碳循环及由此引起的气候变化。 本研究报告紧密围绕内蒙古荒漠草原生态系统土壤呼吸作用的研究为核心，通过长期的连续的对环境因素、生物因素和土壤碳通量的观测，分析土壤呼吸作用的生长季和非生长季的动态变化、主导影响因子以及模拟估算，探讨不同模型对碳排放的估算误差。同时，利用碳通量数据对内蒙古荒漠草原生态系统全年的碳收支状况进行计算，主要结论如下： (1)荒漠草原生长季内，干旱胁迫和土壤水分较好两者情况下的土壤呼吸日变化都呈现明显的单峰曲线，最高值出现在 12:00～14:30之间，最低值出现在凌晨 5:00左右，干旱使得日动态中的最高值提前出现；整个生长季内土壤呼吸作用与 0～10cm的土壤含水量相关性最好，两者表现为线性关系，R2为0.67，与温度的相关性达不到显著性检验，并以 6％的 0～10cm的土壤含水量为分界点，土壤呼吸作用与温度的关系表现为分异现象，当土壤湿度低于 6％时，土壤呼吸速率表现为干旱胁迫效应，两种情况下土壤呼吸作用的温度敏感性差异不大，Q10分别为 1.4和 1.5；土壤呼吸作用与温度的关系是依赖土壤水分状况表现为不同的形式，整个生长季内土壤呼吸作用与温度无法建立回归关系。通过对比土壤呼吸作用与土壤水分以及与温度、水分协同作用的不同模拟方程，参数化后估算生长季内土壤呼吸作用所释放的碳量，结果表明：温度、水分的指数 -乘幂形式的模拟方程更适合荒漠草原生态系统生长季内土壤呼吸作用的模拟，两者能解释土壤呼吸 81％的变率，采用此模型估算内蒙古荒漠草原生态系统生长季内的土壤碳排放总量约为 141.04 g C m-2，仅仅以温度作为模型变量来估算荒漠草原生态系统土壤呼吸所释放的碳总量会造成极大的偏差。 (2)对内蒙古荒漠草原非生长季土壤呼吸作用的连续观测数据分析表明：土壤呼吸作用日动态呈明显的单峰曲线变化，与气温变化不完全同步；而土壤呼吸作用季节动态与气温具有相同的变化趋势。温度是影响非生长季土壤呼吸作用的主导因素；非生长季的土壤呼吸作用碳排放量为 22.06 g C m-2，非生长季的时间长度为 2008年10月1日至2009年4月23日，共204天。 (3)指数-乘幂的土壤呼吸作用模型能更好的拟合生长季的土壤呼吸，能解释其变化的 81％，而非生长季由于水分是以非自由态的形式存在，非生长季只能用温度的单因素模型来拟合，Arrhenius模型方程能解释非生长季土壤呼吸变化的64％，如果用生长季数据参数化后的模型来估算非生长季的土壤呼吸排放量至少要比实际值高估 77.66％。非生长季土壤呼吸所释放的碳量占全年的 13.53％。 (4)采用生物量外推法对温带荒漠草原生态系统植物自养呼吸作用(Ra)与土壤异养呼吸作用(Rh)的分离结果表明：植物地上部分自养呼吸作用(Ra,a)占总呼吸作用(Re)的比例为 57%，根系自养呼吸作用(Ra,r)占群落呼吸量的比例为20%左右，Rh/Re为 23%左右；Rh对土壤呼吸作用(SR)的贡献率约为 54%。 (5)温带荒漠草原半小时尺度净生态系统碳交换(NEE)最大值与最小值分别为-0.14 mgCO2 m-2 s-1和 0.04mg CO2 m-2 s-1；最大的日 NEE仅有-6.0g CO2 m-2day-1(NEE负值表示生态系统为碳吸收)。2008年全年的碳收支为-7.2g C m-2，表明温带荒漠草原在观测年为弱的碳汇年。 |
| 公开日期 | 2014-05-14 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7240]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王风玉. 内蒙古荒漠草原土壤呼吸碳排放估算与净碳交换[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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