土壤CO-,2-濃度變化及其影響因素研究.pdf

1、當(dāng)前全球變暖已成為科學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一.由此引起的氣候環(huán)境變化將可能對陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要的影響.但是,科學(xué)家們對于土壤溫度、土壤含水量和土壤CO<,2>濃度之間確切的內(nèi)在關(guān)系還不是很清楚.因此,我們需要正確理解溫度和水分對土壤CO<,2>濃度的影響,這在預(yù)測土壤呼吸對于氣候變化的響應(yīng)方面特別重要.關(guān)于大氣CO<,2>濃度升高對農(nóng)田土壤CO<,2>濃度的影響研究還處于探索階段,迄今為止,幾乎沒有實(shí)測數(shù)據(jù)和相關(guān)報道.該文在無錫稻麥輪作

2、麥田試驗(yàn)觀測的基礎(chǔ)上,對土壤CO<,2>濃度與土壤溫度、含水量之間的關(guān)系做了詳細(xì)的分析,同時利用濃度梯度法初步模擬了地表-大氣界面CO<,2>排放通量,所得結(jié)果如下:1)在0~30cm土層中,土壤CO<,2>濃度與土壤深度具有穩(wěn)定的顯著相關(guān)性,且土壤CO<,2>濃度分布呈現(xiàn)底層土壤高于淺層土壤的分布規(guī)律.底層土壤CO<,2>濃度比地表的約高10~20倍.在0~30cm土層中,上層土壤氣體中的CO<,2>向上垂直擴(kuò)散要比下層土壤快.該文所

3、研究的土壤最深層為30cm,對于種植作物的農(nóng)田,作物旺盛生長期的土壤CO<,2>濃度在27cm~30cm處已趨于穩(wěn)定,但更深層土壤CO<,2>濃度如何變化尚不清楚,有待進(jìn)一步研究.2)土壤CO<,2>濃度與土壤溫度呈顯著正相關(guān),而且深層的要明顯大于淺層.在土壤含水量相對穩(wěn)定的條件下,實(shí)驗(yàn)觀測期內(nèi)土壤溫度在15~16℃左右時,土壤微生物活性和呼吸作用最為有利.土壤溫度影響土壤空CO<,2>濃度的機(jī)制可以從以下兩方面進(jìn)行解釋:(1)直接作用

4、:土壤溫度強(qiáng)烈影響微生物和根系活性,進(jìn)而影響微生物和根系呼吸釋放到土壤空氣中的CO<,2>;(2)間接作用:溫度升高促進(jìn)植物根系生長,從而增加根系呼吸向土壤中釋放CO<,2>;3)無錫地區(qū)麥田土壤CO<,2>濃度與土壤含水量呈正相關(guān)性.原因可以解釋為:(1)無錫春夏季節(jié),降水充足,土壤處于濕潤期,這可以促進(jìn)土壤呼吸,出現(xiàn)土壤CO<,2>濃度的高峰值;(2)高土壤含水量和低孔隙度降低了土壤CO<,2>擴(kuò)散率從而導(dǎo)致土壤CO<,2>聚積,濃

5、度升高.(3)大的降雨會阻斷土壤向大氣釋放CO<,2>的路徑,影響土壤CO<,2>的分布.4)小麥生長季的土壤CO<,2>濃度與小麥生長密切相關(guān).三種田間處理的土壤CO<,2>濃度為:FACE>對照>空白.在作物旺盛生長期,大氣CO<,2>濃度升高200 μmol mol-1使0~30cm土層的土壤CO<,2>濃度顯著提高,高濃度的大氣CO<,2>促進(jìn)了小麥的根系生長,根系分泌物增多,刺激了土壤微生物種群的增長,導(dǎo)致FACE區(qū)的根系呼吸

6、和土壤微生物呼吸均強(qiáng)于對照區(qū),從而導(dǎo)致土壤氣體中的CO<,2>濃度增高.大氣CO<,2>濃度升高所致的土壤CO<,2>濃度偏高,可能將導(dǎo)致土壤內(nèi)部的理化過程發(fā)生變化,這一點(diǎn)有待進(jìn)一步研究.5)在土壤含水量較低(該文的結(jié)果為34％~41％)的條件下,濃度梯度法能有效地模擬地表-大氣界面CO<,2>排放通量,但由于這種方法是基于土壤含水量和充氣孔隙度間接地計(jì)算土壤空氣擴(kuò)散系數(shù),因此不能精確地計(jì)算地表-大氣表面CO<,2>排放通量,通常模擬所