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本科毕业论文大青山不同林型土壤CH4和CO2通量的季节变化及其与土壤湿度的关系TheseasonalvariationofsoilCH4andCO2fluxesatdifferentforesttypesanditsrelationshipwithsoilmouistureinDaqingMountain论文完成日期：二Ο一二年五月摘要全球气候变暖已经是不争的事实，CO2和CH4是两种重要的温室气体。本文采用静态箱-气相色谱法，于2011年生长季，野外观测内蒙古大青山林区土壤温室气体（CO2、CH4）通量的季节变化以及环境因子对其的影响。结果表明：在生长季期间，土壤表面CO2通量变化呈现单峰值变化规律，7月底达到季节排放高峰；大青山退化生态系统是土壤CH4的汇，8月20日达到季节吸收高峰。土壤湿度与土壤表面CO2、CH4通量之间不存在着显著的相关性，但土壤表面CO2、CH4通量与距离地面近的土壤湿度相关性强。不同深度土壤湿度与气体通量相关性不同，表层土壤相关性最强。表层土壤湿度对大青山林区土壤温室气体的影响具有重要的意义。关键词：土壤温室气体土壤湿度土壤温度季节变化AbstractGlobalwarmingisascientificallyindisputablefact,andCO2andCH4aretwoimportantgreenhousegaseswhichresultedglobalwarming.ToelucidatetheseasonalvariationofsoilCO2andCH4fluxinthegrowingseasoninDaqingMountin,InnerMongolia,insitumeasurementsofGHGfluxwereundertakeninlarixpricipis-rupprechtiiforestlocatedinthetemperatezonein2011usingstaticchamber-gaschromatographtechnique.TheresultsshowedthatsoilCO2fluxeshadobviousseasonalvariationwhichpeakedintheendofJuly.ForestsoilinDaqingMountainwasatomosphericCH4sinkandpeakedintheendofAugust.ThesoilmoistureinthetopsoillayerwasthemostimportantfactorswhicheffectbothsoilCO2andCH4fluxes.Keywords:GreenhousegasSoilmoistureSoiltemperatureseasonalvariation目录1引言.....................................................11.1研究目的及意义...........................................11.2国内外研究现状和发展趋势.................................11.2.1国内研究研究现状和发展趋势.........................11.2.2国外研究现状和发展趋势.............................32试验区概况.................................................32.1研究区概况...............................................32.1.1实验位置...........................................42.1.2地质地貌...........................................42.1.3气候条件...........................................42.1.4土壤条件...........................................42.1.5植被条件...........................................42.2各试验林地情况：.........................................43研究内容及研究方法..........................................53.1试验样地选择.............................................53.2样品采集、处理和测定.....................................53.3通量计算公式.............................................53.4土壤湿度的测定...........................................63.5统计分析.................................................64结果与分析.................................................64.1森林土壤在生长季温室气体CH4，CO2）通量变化..............64.1.1CO2通量变化........................................64.1.2CH4通量变化........................................74.2各林地不同深度土壤的湿度变化.............................94.2.1荒草坡不同深度土壤的湿度变化.......................94.2.2白桦林不同深度土壤湿度的季节变化..................104.2.3华北落叶松人工林不同深度土壤湿度的季节变化........104.3森林土壤温室气体（CH4、CO2）通量变化与土壤湿度的关系....114.3.1森林土壤CO2通量变化与土壤湿度的关系...............114.3.2森林土壤CH4通量变化与土壤湿度的关系...............115结论与讨论................................................12致谢....................................................14参考文献..............................................15内蒙古农业大学本科毕业论文11引言1.1研究目的及意义全球气候变暖是令世人十分关注的环境问题之一，温室气体在全球变暖过程中起着极其重要的作用。森林土壤是我国陆地生态系统的重要组成部分，了解森林土壤中温室气体的排放和吸收(温室气体的源与汇的情况)，对于评价森林生态系统对全球气候变化的贡献十分必要,同时也是制订温室气体排减技术措施的重要理论基础。CO2和CH4是温室气体中造成温室效应最重要的两种气体,且它们在大气中的浓度正以惊人的速率不断增加。CO2是最重要的人为温室气体，在1970年至2004年期间，CO2年排放量已经增加了大约80%，从210亿吨增加到380亿吨，在2004年已占到人为温室气体排放总量的77%。在最近的一个十年期(1995-2004年)，CO2当量排放的增加速率(每年9.2亿吨CO2当量)比前一个十年期(1970-1994年)的排放速率(每年4.3亿、CO2当量)高得多。(IPCC，2007)虽然CH4增加到大气中的浓度远远低于CO2，但是作为第二大温室气体，其在大气中的浓度已从1750年增长了151%，并且仍在持续增长中。大青山位于内蒙古呼和浩特市和包头市一线的北侧，属于阴山山脉中段，东西最大长度240km，南北宽度10～30km，总面积为388577hm，山地随着地势的升高，水热条件和植被类型逐渐发生很大变化，土壤类型也随之发生改变，形成土壤的垂直分布结构。随着海拔增高，气候变冷，植被类型由灌丛草原向森林灌丛草原一森林草原一山地草原演变，根据内蒙古大青山山地分布的天然林植被和大规模分布的人工林植被构成的森林生态系统，分别就白桦次生林、华北落叶松人工林、油松人T林和虎榛子灌木林等4个主要森林类型进行了林分生物量与森林群落结构的调查,大青山4种主要森林植物类型地上部分碳储量总量为305.25t/hm²[1]。但是对内蒙古大青山主要森林类型土壤呼吸的研究很少，本研究通过对内蒙古大青山主要森林类型土壤呼吸CO2和CH4排放通量进行测定与分析,为大青山森林生态功能评价提供依据。为进一步研究和估测温室气体排放和吸收提供基础。1.2国内外研究现状和发展趋势1.2.1国内研究研究现状和发展趋势我国对自然生态系统土壤呼吸的系统研究起步较晚，直到二十世纪末才开始有这方面的报道。通过检索发现，从1989至1999的10年间，我国在土壤呼吸方面的科研论文只有24篇，其中涉及森林生态系统土壤呼吸的仅有3篇，这期间只有刘绍辉在北京的温带森林和黄承才在中亚热带森林进行了森林土壤呼吸研究，开创了我国在这方面研究的先河。郭继勋在吉林省的羊草草地进行的土壤呼吸的研究则是我国草原生态系统土壤呼吸研究的开端，随后以中国科学院北京植物所和大气物理所的研究人员为主，在内蒙古各类草原生态系统进行了大量的相关研究工作。近几年来，随着对全球变化的日2大青山不同林型土壤CH4和CO2通量的季节变化及其与土壤湿度的关系益重视，与碳收支状况密切相关的土壤呼吸在我国科学界受到广泛关注。对2000至今的文献检索表明，我国在土壤呼吸的科研论文与前十年相比呈指数增长(共计95篇)，研究的地域范围大为扩展，涉及到南亚热带森林、热带森林、喀斯特森林、北方冻原、人工林、沙漠地区、湿地、草原、农田和城市等生态系统。但总体而言，与科技发达国家相比我国的土壤呼吸研究还处于起步阶段，表现在研究方法比较落后，缺乏长期、连续的跟踪研究，研究内容不够系统，研究人员之间的交流不足等方面。随着我国社会经济和科学技术的进步，这种相对落后的状况正在逐步得以改善。例如，目前我国正在进行中的两个碳循环方面的全国性的大项目“中国陆地和近海生态系统碳收支研究”和“中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究”在很大程度上提高了我国在土壤呼吸研究方面的总体水平。就土壤一大气间CH4交换通量而言，我国首先在稻田开展相关研究。研究人员于1985年开始对我国水稻田的CH4排放进行大规模的田间观测实验研究，这些研究不仅探讨了稻田CH4产生、转化和输送机理，而且提出了一些控制稻田CH4排放的实用措施。到1993年已获得我国五大水稻生态区(华南、华中、华东、北方和西南)的CH4排放实测资料，并在此基础上对我国稻田CH4排放总量进行了估算。由于水稻田和天然湿地是CH4的重要排放源，而我国又是世界上最大的水稻生产国，水稻收割面积和产量分别占全球的22％和37％，所以其CH4排放的研究不仅起步较早，而且研究内容也较为广泛和深入。相比之下，在草原和森林生态系统进行地表CH4交换通量的研究则开始较晚，且涉及的地域范围也非常有限。通过检索发现，从1989年至今，我国有关稻田和天然湿地CH4排放的研究论文共计58篇，而森林土壤一大气间CH4通量的研究论文只有7篇，且研究的地区也只有长白山和北京的低山地区。从文献检索结果来看，无论是涉及的地域范围还是研究的深度都很有限。值得一提的是，由中国科学院大气物理研究所主持，于1997--2001年实施的国家自然科学基金重大项目“内蒙古半干旱草原土壤—植被—大气相互作用(IMGRASS)”在草原生态系统主要温室气体(CO2、CH4和N2O)通量的日变化、季节变化、主要控制因素、收支平衡和产生机理方面做了较为系