论文摘要
本论文以中国科学院内蒙古草原生态定位站为研究基地,以内蒙古锡林河流域温带半干旱典型羊草草原生态系统为研究对象,采用野外试验与室内化学分析相结合,统计分析了不同环境因子与不同的土地利用方式(自由放牧、围栏封育)对温带半干旱典型羊草草原土壤呼吸的可能影响;建立了土壤呼吸通量与环境因子之间的数值关系模式;同时利用一年连续完整的观测数据对羊草草原土壤呼吸年排放/吸收量进行了估算;并估测了根系呼吸对草原土壤呼吸的贡献,初步探讨了根系代谢在土壤排放N2O和CH4过程中的作用。主要研究结论如下:(1)放牧对羊草群落土壤呼吸的影响放牧没有改变羊草群落土壤呼吸的季节性变化特征,但使土壤呼吸速率的变化趋于平缓,其变化幅度小于封育样地;在生长季放牧样地土壤呼吸速率显著低于封育样地,冬季两样地土壤呼吸强度相近,均处于较低水平,而且出现负通量的现象,放牧使羊草群落土壤呼吸年总量下降了33.95%。从全年来看,温度是羊草群落土壤呼吸最主要的影响因子,同时放牧提高了土壤呼吸对温度变化的敏感性,封育样地和放牧样地土壤呼吸与温度因子均显著相关(p<0.01,n=15),其中与10 cm处地温相关性最好;利用逐步回归分析方法得出,在生长季水分影响作用高于温度,成为土壤呼吸的主要限制因子,羊草群落封育样地0～10 cm土壤含水量的变化可以解释土壤呼吸变异的87.4%,放牧样地10～20 cm和20～30 cm土壤含水量的共同变化解释了土壤呼吸变异的74.9%。(2)应用根系生物量外推法进行草原生态系统根系呼吸与土壤总呼吸的区分应用根系生物量外推法测得在生长季锡林河流域羊草群落自由放牧样地根系呼吸占土壤总呼吸的比例介于55.1%～72.9%,平均值为59.5%;土壤深层水分与土壤总呼吸的关系十分密切,20～30 cm土壤含水量解释了土壤总呼吸的88.6%～96.5%;根系呼吸与地表温度、10 cm地温以及20～30 cm土壤含水量关系密切;根系生物量的大小是决定土壤总呼吸以及根系呼吸的主要生物因子。根系生物量与土壤排放CH4速率具有明显的线性相关,但是由于土壤微生物对CH4既有吸收又有排放,因此,土壤排放CH4速率仍然没有规律可循。土壤排放N2O速率与根系生物量没有明显的相关关系。