论文部分内容阅读
为评估黄土高原水蚀风蚀交错区植被—土壤水分作用深度以及土壤呼吸速率季节变化影响因素及其对不同土地利用方式的响应,于2009-2012年植物生长季节,选取六道沟小流域不同土地利用类型,对以上过程进行了研究。结果表明:该区裸地、农地、撂荒地、人工草(灌)地(苜蓿地、柠条地、沙打旺地)、当地典型草地(荒草地、长芒草地)在平水年及干旱年,土壤水分均表现为负平衡;丰水年部分样地土壤水分得到补充。平水年以及干旱年(20102011年)对植物耗水深度进行为柠条地(160260cm)>撂荒地(140260cm)>沙打旺地(120260cm)>苜蓿地(120160cm)≈长芒草地(120160cm)≈荒草地(160cm)>农地(140cm)>裸地(120cm),降水补充深度为农地(140cm)>裸地(120cm)>撂荒地(100cm)>荒草地(90cm)>长芒草地(70140cm)>沙打旺地(70120cm)>苜蓿地(7090cm)>柠条地(70cm)。土壤水分消耗深度普遍大于补偿深度,土壤储水长期处于负补偿的状态。丰水年(2012年)裸地、苜蓿地、荒草地与沙打旺地土壤水分并未显示出明显负平衡过程,但柠条地耗水深度依然达到260cm,其他样地依次为撂荒地>农地>长芒草地;降水入渗深度排序:农地(260cm)>裸地(220cm)>撂荒地(180cm)=柠条地(180cm)>荒草地(160cm)=苜蓿地(160cm)>长芒草地(120cm)>沙打旺地(60cm)。各样地20102012年地上干生物量平均值排序:柠条地(464g m-2)>撂荒地(377g m-2)>苜蓿地(357g m-2)>沙打旺地(314g m-2)>荒草地(214g m-2)≈长芒草地(213g m-2)>农地(41g m-2)。除撂荒地外,高生物产量的人工草(灌)耗水量高,耗水深度也深,因此在退耕还林(草)过程中,应该充分考虑不同植被类型的年度水分交换深度,采取措施降低消耗深度,增加入渗深度。同时,应用红外气体分析法对土壤呼吸速率进行测定,并结合土壤水、热与养分因子进行分析。结果表明:水蚀风蚀交错区退耕会显著改变土壤呼吸强度,该区典型农地的土壤呼吸速率为1.061.39μmol m-2 s-1,农地转变为裸地的过程中,土壤呼吸速率下降为原来的4263%,尤其在植物生长旺季的7、8、9三个月下降明显;农地弃耕后建设人工草(灌)地使土壤呼吸提高了109200%,农田撂荒样地土壤呼吸速率约为农地的79179%,农地略高于长芒草地和荒草地。该区土壤呼吸速率变化的主导因子为土壤温度,尤其与10cm土层土壤温度相关性最好,土壤呼吸速率与土壤含水量之间拟合优度较差;但土壤温度与含水量双因子指数模型Rs=a ebT θc对该地区土壤呼吸速率的拟合均优于相应的单因子模型。10cm土层的土壤呼吸温度敏感性系数(Q10值)排序为:无植被生长样地(裸地,2.09)>农地(农地、坡地农地,2.07~1.69)>撂荒地(坡地撂荒地、撂荒地、梯田撂荒地,1.71~1.53)>草(灌)地(柠条地、苜蓿地、长芒草地、坡地苜蓿地、荒草地,1.51~1.42),可见随着未来气温的升高,在生态系统土壤呼吸整体有可能增加的背景下,退耕还林(草)会降低土壤呼吸对温度的敏感性,且Q10值随土壤含水量降低而降低。土壤呼吸速率与土壤有机质、土壤全氮之间有极显著的正相关关系。因此,水蚀风蚀交错区土壤呼吸受到土壤温度、水分、养分及土地利用方式的显著影响。