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人类活动干扰下草原温室气体地-气交换特征及碳平衡研究

王艳芬

  放牧和开垦目前是内蒙古草原最主要的两种人类生产活动,采用静态箱-气象色谱法对这两种土地利用方式下草原主要温室气体(CH_4、N_2O和CO_2)地-气交换通量进行了原位观测,同时结合草原生态系统碳循环特征对放牧生态系统碳素收支状况进行了初步探讨,首次对开垦前后内蒙古草原CH_4吸收和N_2O排放的季节、昼夜变化特征进行了分析研究,对不同牧压梯度下内蒙古草原碳的损失进行了估算。主要研究结果包括以下4个方面:1.内蒙古草甸草原开垦是大气CH_4的汇,开垦为农田后,土壤-植物系统吸收大气CH_4的能力增强。测定期间,农田与邻近的天然草原CH_4平均吸收通量为23.38和24.57ugCm~(-2)h~(-1);尽管农业活动改变了草原CH_4地-气交换通量,但是通量的量级仍是由当地季节性变化的气候条件决定的,其CH_4吸收通量具有强烈的季节变化规律,表现为“春秋季高,夏季低”的特点;耕作使得土壤-植物系统CH_4吸收通量的季节变化趋于平缓。2.内蒙古天然草甸草原是大气N_2O的源。测定期间的平均排放通量为1.922ugNm~(-2)h~(-1),通量范围为-0.484~7.425ugNm~(-1)h~(-1);天然草原N_2O排放具有明显的昼夜变化规律和季节变化特征,排放通量出现两个高峰期,整个生长季表现为高(5月中旬)—低(5月下旬至7月中下旬)—高(7月下旬至8月中旬)—低(8月下旬至9月)的趋势;农垦增强了土壤-植物系统排放N_2O的能力。观测期间平均排放通量为2.914ugNm~(-2)h~(-1) ,比天然草原高52%,排放通量的季节规律性减弱,整个生长季呈现波动性变化,通量变化与天然草原相比趋于平缓。3.内蒙古冷蒿-小禾草草原与天然草甸草原一样,起着CH_4汇、N_2O源的功能。主要温室气体CH_4、N_2O和CO_2的地-气交换通量受水热因子控制,与温度之间存在显著相关关系,具有季节变化特征;时间尺度对于讨论不同放牧压力下甲烷通量具有重要意义,不同放牧率处理9年后,土壤吸收甲烷的能力在当地自然气候条件下没有显著变化;放牧对草原N_2O排放通量影响显著,依次是轻度放牧<围栏封育<中度放牧<重度放牧;放牧增大了CO_2排放通量,观测期间四种处理间CO_2通量差异显著,CO_2排放通量四种处理依次为:围栏封育<轻牧<重牧<中牧。4.对内蒙古草原放牧条件下碳收支状况的研究表明,冷蒿-小禾草草原受自然条件和人为因素双重作用存在由碳库(积累碳)向碳源(释放碳)转化的可能性。……   
[关键词]:人类活动 温室气体;;内蒙古;草原
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国科学院植物研究所2001年