中国陆地生态系统土壤呼吸及温度敏感性的空间变异特征和影响因素

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lifengjun001
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土壤呼吸是CO2从陆地生态系统重返大气系统的重要途径,土壤呼吸的温度敏感性(Q10)是陆地碳循环和气候系统间相互作用的关键参数。了解土壤呼吸及Q10的空间格局及影响因素有助于理解陆地生态系统碳循环与气候变化间的反馈关系,认识中国区域碳循环特征,并为区域碳循环模型提供参数化依据。本研究以中国陆地生态系统为研究对象,通过文献检索,收集了在中国开展的与土壤呼吸及温度敏感性相关的原位观测数据,构建了涵盖土壤呼吸、地理、气候、土壤温湿度、土壤理化性质等变量的综合数据集,共1162条记录,涵盖11种生态系统类型:落叶阔叶林(DBF)、落叶针叶林(DNF)、常绿阔叶林(EBF)、常绿针叶林(ENF)、针阔混交林(MMF)、常绿落叶阔叶混交林(MBF)、竹林(BAM)、草地(GRA)、农田(CRP)、灌丛(SHR)、湿地(WET)。分析了土壤呼吸及Q10的空间变异特征与影响因素,主要研究结果如下:(1)年土壤呼吸速率(RS)的空间变异范围为51.13-2480 g·C·m-2·yr-1,RS随纬度和海拔的增加而减小,随经度的增加而增大;标准化土壤呼吸速率(RS10)的空间变异范围为0.09-5.55μmol·m-2·s-1,RS10随纬度和海拔的增加而增大,RS10与经度无显著关系;土壤呼吸温度敏感性(Q10)空间变异范围为0.80–6.96。Q10随纬度和海拔的增加而增大,但与经度无显著关系。(2)年土壤呼吸速率(RS)随年平均气温(MAT)、平均年降水量(MAP)、年平均蒸发散(ET)、土壤全氮含量(TN)、叶面积指数(LAI)的增加而增大,气候(MAT、MAP)和土壤(TN)因素的结合解释了23%的Rs空间变异;土壤呼吸速率(RS10)随年平均气温(MAT)、年平均蒸发散(ET)的增加而降低,气候(MAT、MAP)和土壤(SOC)的结合解释了24%的RS10空间变异;土壤呼吸温度敏感性(Q10)随年平均气温(MAT)、年平均蒸发散(ET)、土壤碳氮比(C/N)的增加而降低,Q10随AI、SOC、TN增加而增大,气候(MAT、MAP)和土壤(SOC)因素的结合解释了31%的Q10空间变异。(3)土壤呼吸在不同植被类型中有差异,且对环境因素的响应程度和方向不具有一致性。年土壤呼吸速率(RS)在EBF中最高(1072.22±36.05 g·C·m-2·yr-1),在SHR(586.22±95.76 g·C·m-2·yr-1)和DNF(653.90±78.32 g·C·m-2·yr-1)中较低,在其他生态系统类型间差异不显著;土壤呼吸速率(RS10)在DNF中最高(1.64±0.08μmol·m-2·s-1),在SHR(0.97±0.22μmol·m-2·s-1)和WET(0.85±0.11μmol·m-2·s-1)中较低,在其他植被类型间差异不明显;土壤呼吸温度敏感性Q10在DNF中最高(3.49±0.24),在其他植被类型间差异不显著。这些研究结果表明,土壤呼吸及其温度敏感性Q10的空间变异主要受气候(MAT、MAP)和土壤(SOC和TN)控制,其他环境因素的影响较小。土壤呼吸及Q10在不同生态系统类型间有差异且对环境因素的响应不同,在气候变化的背景下,不同生态系统间Q10可能发生分异。因此,未来的碳循环-气候模型需要考虑不同生态系统类型碳循环关键参数对气候变化的响应差异。
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