环境地球化学国家重点实验室知识库

在全球气候变暖背景下，降雨格局发生了明显变化。降雨对土壤呼吸CO2有重要影响，研究降雨对土壤呼吸的影响，对估计和预测陆地生态系统土壤呼吸变化有着重要的意义。在我国西南地区分布着广泛的喀斯特生态系统类型，目前关于该生态系统类型下土壤呼吸CO2对降雨变化响应的研究还没有开展。本论文选取茂兰喀斯特原生林生态系统和贵阳绿地生态系统作为研究对象，对降雨后土壤呼吸CO2速率、土壤湿度和土壤温度24h内变化的进行了监测，分析了不同降雨后土壤呼吸CO2速率的变化规律，剖析了水热因子对土壤呼吸CO2作用的影响，为估算降水格局改变背景下岩溶地区土壤呼吸CO2通量提供了坚实可靠的数据。同时，结合降雨对土壤呼吸影响机理的研究成果，以碳稳定同位素技术为手段，初步探讨了岩溶地区降雨对土壤呼吸影响的机理。主要结论如下：（1）茂兰喀斯特原生林系统，土壤呼吸有着明显的日变化和月变化规律。茂兰喀斯特原生林仅在旱季土壤呼吸的日变化与气温有着显著的指数相关关系（R＝0.91，P<0.001），而在雨季，土壤呼吸的月变化和日变化与土壤温度、湿度均无相关性。(2) 茂兰喀斯特原生林系统，土壤呼吸的δ13CCO2值表现出明显的日变化规律和季节性差异。（3）2008年11月13日、2009年4月29日和2009年7月15日根系呼吸对土壤呼吸贡献为41.7%~79.2%、21.4%~60.7%和30.7%~53.7%；但2009年3月21采用该方法没有计算出根系呼吸对土壤呼吸的贡献。（4）茂兰喀斯特生态系统，模拟降水和短时间内的强降雨对土壤呼吸的影响有明显的刺激效应，但连绵不断的降雨则抑制了土壤呼吸。降雨后土壤温度和湿度对土壤呼吸的影响也表现出与其他地区不同的规律，即：温度和湿度与土壤呼吸速率之间相关性多不明显（5）贵阳城市绿地生态系统，不同强度降雨事件后，土壤呼吸速率具有明显的差异，造成这种差异的原因可能主要是较小的降雨事件后微生物呼吸速率较快，而较大的降雨后土壤微生物呼吸受到了抑制；根系呼速率的变化则与降雨量有着正反馈作用；温度和微生物呼吸呈显著负相关，而湿度和微生物相关性不明显；而根系呼吸和湿度呈显著正相关，和土壤温度相关性不明显。（6）贵州喀斯特地区降雨对土壤呼吸影响的机理有： 1）在降雨后初始时间，土壤孔隙被大气中的CO2所填充；2）较大的降雨下，限制了微生物活动从而影响到土壤呼吸；3）在适宜的降水条件下，激发了土壤微生物活性以及增加了微生物碳的可利用性；4）在酸雨多发的岩溶地区，由降雨引起无机碳分解产生的CO2对土壤呼吸也可能有较大贡献。