运用RothC模型对陕西秦岭主要森林类型土壤有机碳的动态变化模拟研究

论文摘要

自工业革命以后,大气CO2浓度增加引起了全球变暖是目前人们共同关注的一个全球问题。科学研究表明：全球气温的剧烈升高,是由CO2和CH4等温室气体的排放量的增加从而直接导致了地球表面辐射向宇宙空间散发的变化,引起了地球表层的温度的上升,进而产生全球的气候变化。土壤是陆地生态系统的核心,连接着大气圈、水圈、生物圈和岩石圈。土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库,是全球循环的重要组成部分,在全球碳收支中占有主导地位,因此了解土壤碳循环的变化激励是研究陆地生态系统碳循环的前提。本文通过运用秦岭林区的气象数据,采用英国洛桑试验站的RothC模型模拟秦岭主要森林生态系统土壤有机碳的动态变化,探讨合适合秦岭林区的生态系统管理的对策和措施。论文运用酸水解法对秦岭主要森林类型的DPM/RPM比值进行了测定,秦岭主要森林类型的DPM/RPM比值范围为0.45-1.22；其中白桦林的比值最高,为1.22；华北落叶松林的比值最低,为0.45。秦岭森林凋落物的DPM/RPM比值平均为0.756。本研究在测得秦岭主要森林类型的DPM/RPM比值之后,根据秦岭地区的气象资料,应用RothC模型模拟秦岭林区主要森林类型的土壤有机碳的动态变化。结果显示秦岭主要森林类型2000-2020年土壤有机碳的增加量的顺序为锐齿栎（Quercus aliena var. acuteserrata）林（10.887025t? ha-1）>白桦（Betula platyphylld）林（10.367215t·ha-1）巴山冷杉（Abies fargesii）林（8.81595t·ha-1）>油松（Pinus tabulaeformis）林（3.7719t·ha-I）>华北落叶松（Larix principisi）林（3.43719t·ha-1）。在秦岭北坡不同类型的土壤中土壤有机碳的净增加量的速率大小顺序为：淋溶褐土>棕壤>暗棕壤。在秦岭南坡,不同类型的土壤中土壤有机碳的净增减量的速率为：黄褐土>黄棕壤>棕壤>暗棕壤。本研究在得到的模拟数据的基础上,通过运用相关性分析运算,得到秦岭不同森林类型的土壤有机碳的增加量和时间之间存在着显著的相关性。土壤有机碳的增加量（y）和时间（x）之间的方程式为：y=ax2+bx+c秦岭不同森林类型的土壤有机碳的年净增加量的公式为：Y=aebx本研究通过在模型中改变不同的海拔的气候条件的基础上,运用RothC模型对秦岭主要森林类型的土壤有机碳的动态变化进行模型,得到了秦岭不同森林类型的土壤有机碳的增加量和海拔之间存在着显著的相关性土壤有机碳的增加量（y）和海拔增量（x）之间的方程式为：y=ax+b

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 有机碳储量研究进展
• 1.2.2 森林土壤有机碳储量的估算方法研究进展
• 1.2.3 土壤有机模型研究进展
• 1.2.4 研究背景
• 第二章 研究思路和方法
• 2.1 研究的目的意义
• 2.2 研究区概况
• 2.3 研究目标
• 2.4 研究内容
• 2.5 试验研究方法
• 2.6 技术路线
• 第三章 秦岭主要森林凋落物中DPM和RPM含量及比值
• 3.1 研究方法
• 3.1.1 样地设置和样品采集
• 3.1.2 样品处理及测定方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同森林类型凋落物DPM/RPM比较
• 3.2.2 秦岭南北坡森林凋落物DPM/RPM比较
• 3.3 小结
• 3.3.1 DPM、RPM及其比值与植物分解速率的关系
• 3.3.2 秦岭主要树种DPM/RPM的比值与Roth C模型中默认参数的比较
• 第四章 秦岭不同森林类型的土壤有机碳的动态变化的模拟结果
• 4.1 研究方法
• 4.1.1 气候资料收集
• 4.1.2 不同森林土壤的粘土含量的百分比值
• 4.1.3 秦岭不同的森林类型的DPM/RPM比值
• 4.1.4 秦岭主要森林类型的面积统计
• 4.1.5 模型的数据研究和处理方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 秦岭油松林土壤有机碳的变化趋势模拟比较
• 4.2.2 秦岭锐齿栎林土壤有机碳的变化趋势模拟比较
• 4.2.3 秦岭白桦林土壤有机碳的变化趋势模拟比较
• 4.2.4 秦岭巴山冷杉林土壤有机碳的变化趋势模拟比较
• 4.2.5 秦岭华北落叶松林土壤有机碳的变化趋势模拟比较
• 4.3 小结
• 4.3.1 秦岭不同森林生态系统土壤有机碳增加量比较
• 4.3.2 秦岭南北坡土壤有机碳的增加量的比较
• 4.3.3 秦岭主要森林类型的土壤有机碳增加量和时间之间的关系
• 4.3.4 秦岭主要森林类型的土壤有机碳的增加量
• 第五章 秦岭主要森林类型的土壤有机碳年净增加量模拟研究
• 5.1 研究方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 油松林秦岭南坡和北坡主要森林类型的有机碳年净增加量回归分析
• 5.2.2 锐齿栎林秦岭南坡和北坡主要森林类型的有机碳年净增加量回归分析
• 5.2.3 白桦林秦岭南坡和北坡主要森林类型的有机碳年净增加量回归分析
• 5.2.4 巴山冷杉林秦岭南坡和北坡主要森林类型的有机碳年净增加量回归分析
• 5.2.5 华北落叶松林秦岭南坡和北坡主要森林类型的有机碳年净增加量回归分析
• 5.3 小结
• 第六章 秦岭林区不同树种土壤有机碳的变化量与海拔关系的模拟分析
• 6.1 研究方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 秦岭油松林不同海拔下的土壤有机碳增加量的结果分析
• 6.2.2 秦岭锐齿栎林不同海拔下的土壤有机碳增加量的结果分析
• 6.3 小结
• 6.3.1 秦岭林区土壤有机碳增加量与海拔的关系规律
• 6.3.2 秦岭林区土壤有机碳的增加量与海拔之间的关系
• 第七章 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介