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1、不同植被类型对土壤C02排放量的影响、八、一 刖S大气中温室气体浓度增加是导致全球变暖的主要原因之一，并将在很大程度上影响区域乃至全球未来气候变化趋势。C02是大气中除水汽以外浓度最高的一种温 室气体，大气中CO2浓度的增长在人类活动可能引起的全球气候变化中所起的作用 最大。C02每年大约增加0.5%, CH4和N2。则分别以每年1.1%和0.25%的速 率增长。一般认为，非生物源温室气体产量增加和全球汇的减少是大气温室气体 持续增长的重要原因。土壤表面与大气之间的CO2通量（土壤呼吸）是陆地生 态系统CO2的主要释放源；陆地生态系统植被各种各样，土壤结构也千差万别，不同植被类型土壤对温室气体
2、排放量的贡献不同。刘惠等对稻田CO2排放作了研究，分析了稻田CO2排放的昼夜变化，结果表明，在生 长季节中有植株参与稻田CO2排放速率的日变化形式均为白天出现排放最高值，夜间出现排放低值。有植株参与稻田CO2昼夜排放速率平均值都显著高于无植株参与稻田。李明峰等【5】对草原CO2的排放通量进行了调查研究，分析了草原CO2排放的季节变化，结果表明草地土壤CO2排放呈明显的季节变化，夏季CO2排放通量最高。董云社等对温带森林CO2排放的时空特征进行了深入研究，结果表明温带森林土壤CO2的高排放量在夏季，低排放量在寒冷的冬季，温带森林土壤是大气中CO2的一个重要排放源。李虎等对河北省范围内CO2的排放
3、量进行估算，得出2003年河北省111个县市农业土 壤CO2排放量约3.758X0% 目前，有关对聊城地区玫瑰园、海棠林、小麦地、草CO2地这几种植被类型土壤排放量的研究未见报道。为此，本研究采用密闭箱气相色谱法测定了这四种植 被类 型土壤（玫瑰园、海棠林、小麦地、草地）CO2的排放浓度，并分析了这四种不同植被类型土壤CO2的排放通量,以期为土壤温室气体排放估算和大气温室气体减排提供参考。1 土壤CO2的产生机制土壤中排放的CO2,主要来源于土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸以土壤及含碳矿物质的化学氧化作用（6）o影响土壤排放C02的主要因素有土壤温度、 湿度、土壤孔隙度、土壤中有机质的含
4、量、土壤的酸碱度及盐离子浓度等2样地选择与研究方法2.1 样地选择本研究地点在山东省聊城地区，经纬度坐标为：东经 116 ,北纬36。试 验地分为：玫瑰园地、海棠林地、草地、小麦地。玫瑰园植株密度约为3株/m2,高度约为50cm； 土壤有机质含量为0.61%,容重为1.35g/cm3,孔隙度为49%,含水量 为17%, pH为8.50。海棠林地植株密度约为0.8株/m1高度约为3.5m, 土壤有机质含 量为0.89%,容重为1.44 g/cnf,孔隙度为46%,含水量为21 %, pH为8.63。草地植株密 度约为800棵/m2,高度约为8cm, 土壤有机质含量为0.74%,容重为1.43g/
5、cm3,孔隙 度为46%,含水量为14%, pH为8.56。麦田植 株密度约为700株/m2,高度约为33cm, 土壤有机质含量为1.19%, pH为8.58。2.2 研究方法本试验在2010年4月30日进行气体采样。小麦裸地在上午9: 18进行取样， 玫瑰园地9: 51开始采样，海棠林地与草地在上午11: 58开始取样。采样系统由采样箱及多种附件组成，主要包括采样箱体、基座、温度测定系 统（地温计、干湿度温度计等）。采样箱的材料为有机玻璃，厚度为 1cm,规格 为50 cm X 50 cm x 90 cm。采样箱顶部有一个小风扇，用于混合箱体内上下部 分的 气体，底部开口罩在底座上，底座用不
6、锈钢制成，插入地下大约5 cm,底座四周有回字型水槽，取样时将其注满水，将采样箱罩在上面，取样时水槽注水可使 采样箱内气体与箱外环境隔绝，起到密封作用。在实验时，选择一个较好的天气，分别对玫瑰园地、海棠林地、草地、小麦地进行气体采样，同时对大气也 进行 采样。每个采样箱每隔7min采集一次气体，一共采集四次，分装于四个采样袋，采 集好气体带回实验室。测定系统采用Agilent6890N气相色谱仪（GC）。首先通过镖触媒催化系统，在375E下将C02转化成CH%然后用FID检测器检测CH4信号，检测温度200C,柱温55Co土壤CO2排放通量利用下式计算：F=hD m/A t。】式中h为观测箱高
7、度，D为箱内气体密度（D=n/v=P/RT,单位为mol/m【P为箱内气 体压力，T为箱内温度，R为气体常数）， m/At是气体在观测时间内浓度 随时间 变化的直线斜率，应用Excel进行方差分析分析及作图3结果与分析3.1 不同植被类型对土壤CO排放浓度的影响T-玫瑰园T海棠林地T-小麦地T-草地时间（min） 图1不同植被类型土壤CO 2的排放浓度500 450 f 400 ,350 300从图1可以看出，海棠林地土壤CO2排放浓度在取样时间段是先增加后减少的 变化趋势，在开始7min内C02排放速度快，浓度从364.69 _L/L增大为397.98 pL/L,浓度增大了 9%,在第7到1
8、4min内CO2浓度增长缓慢，这一时间 段内，浓度 增大了 2%,在第14min浓度达到最大值，然后CO2浓度迅速下降，下降到 379.08pL/L,可能是因为海棠林土壤有机质含量相对较多，而且土壤中微生物较多，微生物通过分解、呼吸作用释放CO2,在14min后温度升高，影响了微 生物的呼吸分解作用；玫瑰园地土壤CO2排放浓度在取样时间段是呈缓慢增加趋 势，在开始时CO2浓度为364.54pL/L,在第21 min浓度增大为375.65P_/L, CO2浓 度增大了 3%o其原因可能是微生物矿化作用随着温度的升高逐渐增强，但温度升高 缓慢，所以CO2排放浓度也逐渐增大，但增长缓慢；草地土壤CO
9、2排放浓度在取样时间段是呈减小趋势，在开始7min内浓度下降的很快，下降了 6%, 在7min到14min变化较小，但在第14min后C02排放浓度又迅速下降，下降了 6%,可能是因为在此温度变化范围内，草的光合作用大于土壤呼吸作用和草的 呼吸作用。小麦地土壤CO2排放浓度在取样时间段内呈明显上升趋势，在第21min 时的CO2浓度是初始CO2浓度的127%,整个过程中浓度增大了 27%,其原因可能是 小麦地是农用地，受人为干扰比较大，土壤孔隙度相对比较大，土壤温湿度适宜， 有利于土壤的呼吸作用和微生物的矿化作用【。而且，随着温 度升高，土壤呼吸作 用与微生物矿化作用越来越强烈，CO2浓度也随
10、之不断增大。500450400)350 1300 k 250 省200150100500368.13386.92435.39322.31357.25玫瑰园 海棠林地 小麦地草地大气图2不同植被类型土壤CO 2平均排放浓度从图2可以看出，不同植被类型土壤CO2排放浓度关系为：小麦地海棠林地玫瑰园地草地。对这四种植被类型土壤CO2排放浓度作方差分析比较，小麦 地土壤CO2排放浓度不显著大于海棠林地土壤CO2排放浓度，但显著大于 玫瑰园地 土壤CO2排放浓度。海棠林地土壤CO2排放浓度不显著大于玫瑰园地土壤CO2排放 浓度，但显著大于草地CO2排放浓度。玫瑰园地土壤CO2排放浓 度显著大于草地土 壤
11、CO2排放浓度。小麦地、海棠林地、玫瑰园地土壤CO2浓 度都比大气中CO2浓度 大，只有草地土壤CO2浓度小于大气CO2的浓度，这可 能是由于小麦地、海棠林地 土壤有机质含量相对草地较多，且以小麦地含量最高，微生物呼吸作用分解有机碳放出CO2也依次递减；另外，也可能是因为小麦地、玫瑰园地、海棠林地土壤孔隙度,适合土壤呼吸相对于草地较大（且依次减小） 作用，草地土壤板结比较严重，可能影响了土壤呼吸作用 冏，导致CO2排放减小，使草地C02浓度最低小麦地、海棠林地、玫瑰园地土壤可能是C02的排放源，草地土壤可能是C02的吸收汇。为了进一步分析，可进行C02排放通量的研究。3.2 不同植被类型对土壤
12、CO排放通量的影响250200150100500-50-100玫瑰园海棠林地小麦地图3不同植被类型土壤CO 2的排放通量海棠林次之，小麦地土从图3可以看出，小麦地土壤C02气体排放通量最高,壤C02排放量是海棠林的212%,海棠林地土壤C02排放量比玫瑰园多25%;小麦地、 海棠林、玫瑰园地土壤C02排放量均为正值，只有草地土壤C02排放量为负值。这可 能是由于人为因素作用的后果。具体来说，人类为维持农作 物高产，对农产地进行 开垦处理，施肥、浇水处理等，使农用地土壤孔隙度适中，土壤易分解的有机碳含量 高，土壤湿度适宜，温度适宜，土壤微生物呼吸、植株根系呼吸、土壤动物呼吸旺盛，而且含碳矿物质的
13、化学氧化作用也很大【切，导致排放到大气的C02多。海棠林与玫瑰园也有人为扰动因素，但相对小麦地来 说较 轻，海棠林地C02排放量大于玫瑰园地，可能是因为海棠林地的枯枝落叶多,转变为 土壤中的有机质也多，而玫瑰园地刚开垦形成的时间不久，土壤中有 机质含量较 少，微生物呼吸分解放出的C02也相对海棠林较少。而草地几乎无 人为因素影响， 土壤板结，土壤孔隙度较小，土壤动物可能也少于以上三种植被 类型，导致草地土壤 呼吸作用小于以上三种植被，而且此时草正处于生长时期，所以其光合作用可能也大于呼吸作用，导致草地土壤C02排放量呈负值4结论CO2是一种重要的温室气体。通过对聊城地区玫瑰园、海棠林、小麦地、
14、草 地 这四种不同植被类型土壤C02排放量进行的研究，可以得出以下结论：(1)不同植被类型土壤排放的C02浓度关系为：小麦地海棠林地玫瑰 园地草地。对这四种植被类型土壤C02排放浓度作方差分析比较得出：小麦 地土 壤C02排放浓度与海棠林地差异不显著，但显著大于玫瑰园地土壤C02排放浓度。海棠林地土壤C02排放浓度与玫瑰园地土壤C02排放浓度差异不显著，但显 著大于草地C02排放浓度。玫瑰园地土壤C02排放浓度显著大于草地土壤C02排放浓 度。(2)不同植被类型土壤的C02排放通量比较：小麦地海棠林地玫瑰园草地。且小麦地、海棠林地、玫瑰园地土壤 C02排放通量均为正值，说明这 三种植被类型土壤为C02的排放源，草地土壤的C02排放通量是负值，说明草 地土 壤为C02的吸收汇。土地利用变化是仅次于化石燃料燃烧的影响人为C02排放的第二大因素151。不同植被类型土壤C02排放量不同，有的表现为大气C02的源，有的表现为C02的汇， 对不同植被类型土壤C02排放量的研究具有重要的理论意义和实践指导作用。有关 不同植被类型土壤C02排放量的各个具体影响因素以及各因素的贡献大小，这有待 于进一步研究
