应用13C区分内蒙古羊草草原呼吸的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyf20011027
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草地生态系统在区域气候变化及全球碳循环中扮演着重要的角色,草地土壤呼吸和生态系统呼吸的区分是定量评价草地植被和土壤碳平衡的基础,有助于理解和预测草地生态系统对气候变化的响应。本研究于2011年和2012年7月初至9月上旬在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的羊草99样地进行野外实验。应用13C重复脉冲标记法和根生物回归法测得了羊草草原生长季根呼吸和土壤微生物呼吸占土壤呼吸的比例,分析比较了2种方法的区分结果,探讨了土壤呼吸和根呼吸的影响因素。应用静态箱法、13C自然标记法和13C重复脉冲标记法测得了羊草草原生长季土壤呼吸和地上部植物体呼吸占生态系统呼吸的比例,分析比较了3种方法的区分结果,探讨了土壤温度和土壤含水量对土壤呼吸占生态系统呼吸比例的影响。研究结果表明:  (1)13C重复脉冲标记法测得的2012年生长季根呼吸占土壤呼吸的比例在7%~69%之间,平均为(30±6)%,2011年在15%~59%之间,平均为(27±3)%,两年的结果接近。土壤呼吸δs显著大于土壤微生物呼吸δm(P<0.05)。13C脉冲标记不影响土壤δ13C。  (2)根生物量回归法测得的2012年生长季根呼吸占土壤呼吸的比例在13%~52%之间,平均为(24±3)%,2011年在8%~55%之间,平均为(25±3)%,两年的结果接近。土壤呼吸CO2通量与根生物量的线性相关性不稳定。根呼吸CO2通量以及根呼吸对土壤呼吸的贡献量主要取决于根呼吸活力。  (3)13C重复脉冲标记实验和根生物量回归实验处理土壤温度和土壤含水量之间无显著差异。2种方法测得的土壤呼吸区分结果无显著差异(P=0.299)。  (4)土壤呼吸和根呼吸与0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm土壤含水量均具有极显著的正相关关系(P<0.01);2011年土壤呼吸与地表、5 cm、10 cm、15 cm地温,根呼吸与地表、5 cm地温具有极显著的正相关关系(P<0.01);根呼吸与10 cm和15 cm地温具有显著的正相关关系(P<0.05)。土壤呼吸和根呼吸的Q10值均为2.94。在多雨的2012年,土壤含水量取代土壤温度而成为影响土壤呼吸和根呼吸的主要因子。当土壤pH大于7时,土壤CO2通量随着pH的增加而减小。  (5)静态箱法、13C自然标记法和13C脉冲标记法测得的2012年生长季土壤呼吸占生态系统呼吸的比例分别为(87.0±1.2)%、(89.2±2.0)%和(89.3±1.1)%。3种方法获得的生态系统呼吸区分结果无显著差异(F=0.862)。  (6)13C自然标记法结果表明,与生态系统呼吸相比,土壤呼吸(包括根呼吸和土壤微生物呼吸)存在约0.7‰的13C富集,地上部植物体呼吸存在约5.4‰的13C贫化。土壤呼吸δs与0~10 cm、10~20 cm土壤含水量具有显著的负相关关系(P<0.05)。  (7)2012年土壤呼吸占生态系统呼吸的比例Fs/Feco与0~10 cm土壤含水量具有极显著的正相关关系。
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