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全球气候变化无疑是人类面临的严峻环境问题之一。联合国政府间气候变化专门委员会IPCC(The Inter-governmental Panel on Climate Change)评估报告指出,大气中温室气体如CO2、N2O等浓度的上升是全球气候变暖的主要原因。农田和森林土壤均是CO2、N2O的重要排放源,据估算每年有5%~20%的CO2、80%~90%的N2O来源于农业土壤,森林土壤呼吸是全球土壤碳循环的重要组成部分,森林土壤N2O排放对大气N2O浓度上升也具有重要贡献。 本文于2012年10月14日至2014年9月24日期间,采用静态暗箱-气相色谱法测定了川中丘陵区小麦-玉米轮作农田和桤柏混交林土壤CO2和N2O排放通量,分析农田和森林土壤主要环境因子如土壤温度、湿度等对土壤CO2和N2O排放的影响。运用观测数据对DNDC模型和Forest-DNDC模型进行了验证。主要研究结果如下: (1)川中丘陵区小麦-玉米轮作农田和桤柏混交森林土壤均为重要的CO2和N2O排放源,并且CO2和N2O排放季节变化趋势明显。森林土壤CO2和N2O排放峰出现在气温变化和较大降雨事件之后,农田土壤N2O排放峰由施月巴和较大降雨事件引起,而土壤呼吸速率的季节变化与气温变化非常相似。农田和森林夏季土壤呼吸和N2O排放量明显高于冬季。2012.10~2013.10农田和森林土壤年平均呼吸速率为41.60和60.15 mg C·m-2 h-1,N2O排放速率是16.83μg N m-2 h-1和4.45μgN m-2 h-1。 (2)农田和森林土壤主要环境因子变化对土壤异养呼吸和N2O排放具有显著影响。其中,土壤温度对农田和森林土壤呼吸速率的影响可以用指数关系模型R=a×eb×T拟合,农田和森林土壤2012.10~2013.10的Q10值为1.85和2.14,2013.10~2014.10的Q10值则为1.47和2.27。土壤温度、湿度与农田和森林土壤N2O排放的相关性呈显著水平。土壤硝态氮含量与农田和森林土壤CO2排放显著相关,与土壤N2O排放无相关性,但并不能说明硝态氮含量对土壤N2O排放无影响。农田和森林土壤可溶性有机碳(DOC)含量与土壤CO2、N2O排放的关系均可用多元线性回归方程进行拟合,回归分析表明,本地区农田和森林土壤呼吸的主要驱动因子是土壤温度和湿度,农田土壤N2O排放的主要驱动因子是土壤硝态氮含量和DOC含量,森林土壤N2O排放的主要驱动因子是土壤DOC含量。 (3) DNDC模型和Forest-DNDC模型能够用于本地区农田和森林土壤N2O排放和异养呼吸的模拟研究。模型模拟的农田和森林土壤CO2和N2O排放数据与野外实测值结果十分接近,均方根差(RMSE)小于15%,基本上捕捉到气温变化以及较大降雨事件引起的土壤CO2排放峰,施肥和降水激发的土壤N2O排放峰。