模拟增温对大青山油松人工林土壤CO2通量的影响

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气候变暖是目前全球变化研究的重要问题,土壤CO2通量是全球气候变化的最主要因素之一。干旱半干旱区是陆地生态系统的重要组成部分,生态类型极为脆弱,在全球气候变化中有着不可忽视的作用。大青山位于阴山山脉的中段,是干旱半干旱区域,属山地森林、灌丛-草原复合生态系统,油松(Pinus tabulaeformis)作为大青山前山的主要造林树种主要森林类型,是该区域重要的生态屏障。在全球变暖的气候大背景下,为进一步明确干旱半干旱区土壤CO2通量对增温的响应,本文采用开顶增温室(Open Top Chamber,OTC)于2020年6~11月通过模拟增温来观测大青山油松人工林土壤CO2通量的变化,揭示大青山油松人工林土壤CO2通量的变化趋势及与各因素之间的关系。结果如下:1.OTC增温装置使得大气年均增温0.72℃,增湿0.39%;土壤5 cm、10 cm、20 cm和40 cm处年均分别增温1.01℃、1.24℃、1.07℃和0.55℃;土壤湿度5 cm、10 cm、20 cm处年均分别降低3.58%、0.96%和7.94%,40 cm处年均增加1.28%。2.对照及增温处理下,土壤CO2通量都表现出明显的季节变化规律,生长季8月份达到最高峰值,分别是557.46 mg·m-2·h-1和473.96 mg·m-2·h-1。增温显著降低了土壤CO2排放量,与对照相比整个生长季平均降低了14.3%,土壤CO2通量值受温度和湿度共同影响。3.大青山油松人工林土壤CO2通量有显著的昼夜变化规律,呈单峰型变化趋势,土壤CO2通量峰值出现的时间较温度存在一定的滞后性。土壤CO2通量的昼夜变化与大气温度及5 cm土壤温度有显著相关性,增温状态的土壤CO2通量值低于对照状态。4.随着土层的加深土壤呼吸温度敏感性加强,Q10值土壤40 cm>土壤20 cm>土壤10 cm>土壤5 cm。增温使得大青山油松人工林土壤呼吸的温度敏感性升高,不同土层Q10值增温状态在2.81~6.67之间,对照状态在2.50~5.58之间。5.土壤碳氮含量(除0~10 cm土层对照状态的铵态氮和10~20 cm土层增温状态的C/N含量)对CO2通量无显著影响。增温使得生长季土壤碳氮含量(除硝态氮和10~20 cm土层铵态氮)均有所降低,但均不显著,其中铵态氮含量10~20 cm土层基本无变化,硝态氮含量增温较对照有所增加。
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