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北京西山地区森林土壤中CO_2、N_2O和CH_4气体的排放通量及动态研究

作　者: 孙向阳
导　师: 徐化成；马钦彦
学　校: 北京林业大学
专　业: 生态学
关键词: 温室气体 排放通量 森林土壤 CO2 N2O CH4 硝化作用 反硝化作用
分类号: S714
类　型: 博士论文
年　份: 1999年
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内容摘要


本文对北京西山地区森林土壤中CO2、N2O和CH4等几种温室气体的排放通量、动态排放规律及影响因素进行了系统的研究。 用碱吸收法对西山三种林地（未成林造林地、已郁闭幼林地和成林地）的森林土壤中CO2的排放规律进行了原位研究。结果表明,林地土壤的CO2年排放通量平均值为286mg.m-2.h-1,变动范围为-341.03～1193.59mg.m-2.h-1。三种森林土壤之间的年排放平均值无显著差异。并且它们在一年中的变化趋势也基本相似,即夏季大于春季大于秋季大于冬季,冬季甚至有吸收值出现。在不同季节林地的排放量却有明显不同,在干旱的春季和初夏,成林地低于幼林地又低于造林地,而在水分较充足的雨季和秋季,成林地则相对较高。 研究地区森林土壤CO2排放通量有一定的日变化。变化的趋势随林地和季节不同也有所不同,共同点在于白天值均大于夜间,不同点在于一天中最高点和最低点出现的时间不同。有林地土壤的昼夜变化要比造林地平缓,在冬季的变化要比其他季节平缓。 土壤CO2排放量的变化受多种环境因子综合作用,其中起决定作用的主要为土壤含水量、土壤温度和大气压。 用静态封闭箱式技术原位测定了西山地区元宝枫和油松两种人工林地土壤N2O的排放通量,表明该地区森林土壤为大气N2O气体一个重要的源。年平均排放通量为3.16μg.m-2.h-1,变动范围—1.2～7.921μg.m-2.h-1。林地土壤N2O的排放有较明显的季节变化规律,夏季最高,春秋季次之,冬季最低甚至为负值。N2O排放通量的大小主要决定于前5天内的降水量、土壤含水量和土壤温度。 研究地区森林土壤N2O排放通量同样也有一定的日变化趋势,全天波动较大,在早6时为全天最低点,在9时和18时分别有排放高峰。 研究表明西山地区森林土壤具有较强的反硝化作用和硝化作用强度,并同时检测出硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶有较强的活性。 同样用静态箱式技术原位测定了油松人工林地土壤CH4的排放通量。结果显示北京西山森林土壤为大气CH4重要的汇。年平均吸收值为20.471μg.m-2.h-1,变动范围O～44.8 μg.m-2.h-1之间。吸收值有一定的季节变化,冬季的吸收值几乎为0,春秋季较高,夏季最高,影响吸收的外界因素有5cm处的土壤温度。林地土壤对CH4的氧化吸收作用主要发生在0～5cm的矿质土壤表层,而枯落物层和20cm以下的层次基本无吸收作用。吸收过程为纯生物化学过程。原状土壤氧化CH4的模拟实验表明,CH4浓度的下降速率在开始的12

全文目录


致谢  3-4
摘要  4-10
第一章 森林土壤和大气间的温室气体交换概述  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 与土壤生态系统有关的温室效应气体现状  10-12
  1.3 土壤作为部分温室气体源和汇的机理  12-16
    1.3.1 CO_2  12
    1.3.2 N_2O  12-14
    1.3.3 CH_4  14-16
    1.3.4 其他气体  16
  1.4 森林土壤中温室气体排放通量的研究现状及本次研究设想  16-18
第二章 研究地区自然概况  18-23
  2.1 地质地貌  18
  2.2 气候特征  18-19
  2.3 植被  19-21
  2.4 母质和土壤  21-23
第三章 森林土壤中CO_2排放通量及影响因素  23-36
  3.1 概述  23
  3.2 研究林地概况  23-25
  3.3 研究方法  25-26
    3.3.1 土壤CO_2释放量测定  25
    3.3.2 观测点环境因子测定  25-26
  3.4 研究结果与分析  26-35
    3.4.1 不同林地的土壤CO_2年排放通量平均值  26-27
    3.4.2 林地土壤CO_2排放通量的季节变化  27-28
    3.4.3 林地土壤CO_2排放通量的日变化  28-32
    3.4.4 林地土壤CO_2排放通量和有关环境因子的关系  32-34
    3.4.5 北京地区森林土壤的CO_2排放通量估算  34-35
  3.5 小结  35-36
第四章 森林土壤中N_2O的排放通量及影响因素  36-46
  4.1 概述  36
  4.2 研究地区自然概况和土壤性状  36-38
  4.3 研究方法  38-39
    4.3.1 原位气体采集测定  38
    4.3.2 环境因子的观测  38
    4.3.3 N_2O排放通量的计算  38-39
  4.4 结果与分析  39-45
    4.4.1 不同林地土壤N_2O排放通量的比较  39
    4.4.2 林地土壤N_2O排放通量的季节变化  39-40
    4.4.3 林地土壤N_2O排放通量的昼夜变化  40-41
    4.4.4 林地土壤N_2O年排放通量和环境因子的关系  41-44
    4.4.5 北京山区林地N_2O排放通量的基本估算  44-45
  4.5 小结  45-46
第五章 森林土壤的反硝化、硝化作用  46-53
  5.1 概述  46
  5.2 采样地点及材料  46-47
  5.3 实验室研究内容及方法  47-48
    5.3.1 土壤硝化作用强度  47
    5.3.2 土壤反硝化作用强度  47
    5.3.3 淹水条件下土壤硝酸盐消失率的测定  47
    5.3.4 土壤硝酸盐还原酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶活性的研究  47-48
  5.4 研究结果与分析  48-52
    5.4.1 不同林地土壤的硝化作用强度  48-49
    5.4.2 根际土壤的硝化强度  49-50
    5.4.3 土壤的反硝化作用强度  50-51
    5.4.4 硝酸还原酶活性  51-52
  5.5 小结  52-53
第六章 森林土壤中CH_4的排放通量及吸收速率  53-60
  6.1 概述  53
  6.2 研究方法  53-54
    6.2.1 原位土壤的CH_4排放通量  53
    6.2.2 原状土壤吸收CH_4的速率  53-54
  6.3 研究结果与分析  54-59
    6.3.1 油松林土壤的CH_4排放通量年统计  54
    6.3.2 油松林土壤的CH_4排放通量的季节变化  54-55
    6.3.3 CH_4排放通量和几种环境因子的关系  55-56
    6.3.4 原状土壤对CH_4的吸收速率  56-59
  6.4 小结  59-60
第七章 结论和讨论  60-63
参考文献  63-70
附录  70-78

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 林业基础科学 > 森林土壤学
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