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全球变暖是受到人们广泛关注且亟待解决的环境问题,而大气CO2排放量增加是导致全球变暖的主要原因。土壤CO2排放量是陆地生态系统向大气排放碳的最大通量之一,对生态系统碳循环和全球变暖具有非常显著的影响。我国干旱区对气候变化具有显著响应,研究该区域不同生态系统土壤呼吸量时空特征及其影响因子对于揭示该区域碳排放和碳循环机制具有非常重要的意义。本文以中国干旱区典型的内陆河石羊河流域为研究对象,选取地处2600m、2200m、1600m和1300m四个海拔梯度的森林、草原、农田三种主要的生态系统类型,于2014、2015两年以植物生长期的4月、6月、8月和10月为观测时间段,利用Soil Box-FMS便携式土壤呼吸测量系统开展野外土壤呼吸日变化原位观测,获得系列观测数据;利用野外观测和室内实验获得土壤呼吸的环境因子数据,最后,通过多种统计分析方法,探讨了该流域内不同生态系统土壤呼吸的时空特征以及影响其变化的主要环境因子,获得主要结论如下:(1)对地处不同海拔高度的森林、草原、农田生态系统的土壤呼吸进行日变化原位观测,观测时段为8:30-17:30,结果发现:各生态系统土壤呼吸日变化普遍呈单峰曲线走势,土壤呼吸量日最高值一般出现在9:30-13:30时段;最低值出现在8:30-9:00时段或16:30-17:30时段。森林生态系统日变化幅度为22.4μg/m2/s-42.2μg/m2/s;草原生态系统日变化幅度为4.2μg/m2/s-62.9μg/m2/s;农田生态系统日变化幅度为24.6μg/m2/s-52.6μg/m2/s。(2)由日土壤呼吸推算出月土壤呼吸量,土壤呼吸两年月变化规律均为:土壤呼吸量6月和8月大于4月和10月。这是因为6月和8月处于水热同期,水热条件良好有利于植物生长发育,且生物量较大,使得土壤呼吸量较高。(3)对比2014、2015两年间各生态系统土壤呼吸的植被生长期土壤呼吸量,结果显示,年际间规律一般为:2014年大于2015年,只有1300m草地和1300m耕地两个子生态系统为2015年大于2014年。这主要是由于2年整体的水热条件所决定。(4)分析了不同海拔高度的同类生态系统土壤呼吸量情况,结果显示,森林生态系统为:2200m>1300m>2600m>1600m,无明显的规律;草原生态系统为:2600m>2200m>1600m>1300m;农田生态系统为:1600m>2200m>1300m。石羊河流域海拔对土壤呼吸的影响主要体现在草原生态系统,草原生态系统土壤呼吸随海拔升高强度增加,而海拔对森林和农田生态系统影响不明显。(5)进行森林、草原、农田三种生态系统之间的土壤呼吸量对比,显示各生态系统按海拔梯度和月份呈现不同规律。2600m海拔区生态系统土壤呼吸量大小:草原>森林;2200m海拔区生态系统土壤呼吸量大小为:森林>农田>草原;1600m和1300m海拔区生态系统土壤呼吸量大小均为:农田>森林>草原。4、6、8、10四个月各生态系统土壤呼吸量大小均为:农田>森林>草原。(6)经过相关性分析得知,土壤含水率、土壤10cm温度、近地面温度与土壤呼吸均为显著正相关关系,是土壤呼吸变化的最主要的影响因子。土壤呼吸与土壤全氮、全磷、有机碳含量的相关性均不显著。(7)不同海拔下三类生态系统土壤呼吸的主要影响因子不同。森林生态系统中,海拔2600m、2200m、1600m和1300m的土壤呼吸主要受到土壤10cm温度和土壤含水率的共同影响。草原生态系统中,2600m草原生态系统土壤呼吸主要受到近地面温度、土壤10cm温度和土壤含水率三者共同影响;2200m的土壤呼吸主要受到土壤10cm温度和土壤含水率二者共同影响;1600m和1300m的土壤呼吸主要受到土壤含水率的影响。农田生态系统中,2200m和1300m的主要受到土壤10cm温度和土壤含水率的共同影响;1600m农田子生态系统土壤呼吸主要受近地面温度、土壤10cm温度和土壤含水率的共同影响。上述结果说明在干旱区三类主要生态系统土壤呼吸受土壤10cm温度的影响最为明显,其次为土壤含水率,且两种影响因子往往表现为共同作用。而近地面温度对高海拔草地生态系统和低海拔的农田生态系统土壤呼吸具有一定的影响。(8)在各生态系统的多元回归分析中,最适用模型的土壤10cm温度敏感性系数和土壤含水率敏感性系数,其数值大小表现为:农田生态系统>草原生态系统>森林生态系统。以上研究结论,揭示了该流域不同生态系统以及不同区域同类生态系统土壤呼吸量的时空特征、变化规律、影响机制,及其地带性,丰富了当前对干旱区土壤碳排放研究成果,为我国干旱区碳排放量估算以及碳源碳汇的判断提供科学依据。