黃土高原丘陵溝壑區(qū)草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)土壤呼吸與有機(jī)碳特征.pdf

1、黃土高原北接蒙古高原畜牧區(qū)，西連河西走廊農(nóng)業(yè)區(qū)，東臨華北平原農(nóng)耕區(qū)，南毗青藏高原畜牧區(qū)，是世界農(nóng)業(yè)系統(tǒng)多樣性最豐富的地區(qū)之一，也是我國農(nóng)業(yè)歷史最悠久的地區(qū)之一。本研究在隴東黃土高原丘陵溝壑區(qū)進(jìn)行，主要研究該區(qū)域較為典型的栽培草地系統(tǒng)、作物地系統(tǒng)、農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)、林牧復(fù)合系統(tǒng)、天然草地系統(tǒng)。測定各個草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)土壤呼吸、土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、速效氮和速效磷，并觀測系統(tǒng)植被生物量和主要環(huán)境因素。 研究結(jié)果表明： 1．系統(tǒng)土壤

2、呼吸 研究區(qū)所有生產(chǎn)系統(tǒng)土壤呼吸速率表現(xiàn)均為8月>5月>12月。5月份榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)土壤呼吸最強(qiáng)，達(dá)到1.54μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>，作物地系統(tǒng)最弱為0.59μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>。8月份榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)土壤呼吸最強(qiáng)仍最強(qiáng)，達(dá)到2.05μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>，作物地系統(tǒng)土壤呼吸仍最小，僅為1.37μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>。12

3、月份栽培草地土壤呼吸為0.48μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>，高于其他系統(tǒng)，為天然草地系統(tǒng)最低，其土壤呼吸速率為0.19μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>。各生產(chǎn)系統(tǒng)土壤呼吸季節(jié)變化受環(huán)境因子的影響不盡相同，但與環(huán)境溫度都為正相關(guān)關(guān)系，而與地表空氣和土壤含水量則大多數(shù)為負(fù)相關(guān)關(guān)系。 栽培草地系統(tǒng)、作物地系統(tǒng)、農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)和天然草地系統(tǒng)8月份土壤呼吸日變化動態(tài)都為單峰曲線，而榆樹、楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)則

4、為雙峰曲線。栽培草地系統(tǒng)和農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)土壤呼吸日變化峰值出現(xiàn)在16:00，分別為2.81、2.37μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>，最小值出現(xiàn)在凌晨1:00-6:00之間，分別為0.95、0.89μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>。作物地系統(tǒng)和天然草地系最小值均在1:00出現(xiàn)，分別為0.49、0.82μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>，而作物地系統(tǒng)峰值出現(xiàn)在14:00，為2.07gμmolCO

5、<,2>·m<'-2>·s<'-1>天然草地峰值則出現(xiàn)在12：00，約為1.84μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>。榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)土壤呼吸日變化2個峰值分別出現(xiàn)在14:00和1:00，其值分別為2.54和2.51μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>，最小值出現(xiàn)在10:00，大小為2.05μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>。楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)土壤呼吸日變化的2個峰值分別為2.58和2.66μmolC

6、O<,2>·m<'-2>·s<'-1>，出現(xiàn)在14:00和1:00，最小值為1.94μmolCO<,2>·m<'-2>·s<'-1>，出現(xiàn)在8:00。呼吸速率為8月各系統(tǒng)土壤日呼吸總量大小依次為榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)>楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)>栽培草地復(fù)合系統(tǒng)>農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)>作物地系統(tǒng)>天然草地系統(tǒng)>作物地系統(tǒng)，呼吸總量分別為：23.55、23.05、18.23、15.24、13.31和10.33 g C·m<'-2>·d<'-1>。 2．系

7、統(tǒng)有機(jī)碳 各草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)1m土層土壤有機(jī)碳垂直分布特征基本都呈遞減趨勢。栽培草地系統(tǒng)、作物地系統(tǒng)、農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)、楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)、榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)和天然草地系統(tǒng)0-1m土壤有機(jī)碳密度分別為：3.91、4.20、3.77、3.40和5.19、3.93kg·m<'-2>，其中榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)土壤有機(jī)碳儲量最大，楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)最小。植被地上碳密度次序為：楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)>榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)>農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)>栽培草地系統(tǒng)>作物地系統(tǒng)>天然

8、草地系統(tǒng)。植被地下碳密度次序為：栽培草地系統(tǒng)＞農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)＞楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)＞天然草地系統(tǒng)＞榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)作物地系統(tǒng)。楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)植被碳密度最大為2.23kg·m<'2>，作物地系統(tǒng)最小僅為0.47 kg·m<'2>。 3．系統(tǒng)土壤氮 各草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)1m土層土壤全氮、速效氮密度均最高，分別為0.57、0.031kg·m<'2>。各系統(tǒng)1m土層土壤全氮依次為：榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)>作物地系統(tǒng)>天然草地

9、系統(tǒng)>栽培草地系統(tǒng)>農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)>楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)；速效氮密度次序為：榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)>栽培草地系統(tǒng)>天然草地系統(tǒng)>農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)>楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)和作物地系統(tǒng)。 4．系統(tǒng)土壤磷 農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)1m土壤全磷密度最高，達(dá)到0.52kg·m<'2>，楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)最小，為0.36kg·m<'2>。其人系統(tǒng)全磷密度依次為：農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)>作物地系統(tǒng)>榆樹林牧復(fù)合系統(tǒng)>天然草地系統(tǒng)>栽培草地系統(tǒng)>楊樹林牧復(fù)合系統(tǒng)。速效磷密度依次為：