胡杨林群落土壤CO2释放对浅层地下水埋深变化的响应研究

本项目以西北干旱区最干旱的一隅-塔里木河下游为靶区，以干旱区典型森林类型-胡杨林群落为研究对象，结合对塔里木河下游浅层地下水、土壤水、温度（地温及气温）以及植物光合能力等相关因子观测，利用LI－8100实时监测胡杨林群落土壤CO2释放速率，分析比较不同季节根与微生物CO2释放对温度和土壤水分变化的响应，重点研究浅层地下水埋深变化对不同响应过程的叠加效应；探讨植被地表生产力改变对土壤中根与微生物CO2释放的不同影响，解读地上植被固定CO2与地下土壤释放CO2之间的动态变化，阐述塔里木河下游胡杨林群落土壤CO2释放机理与生态过程，构建胡杨林群落土壤CO2释放模型；比较胡杨林群落与荒漠区其他群落类型的固碳能力的差异，预测塔里木河下游胡杨群落在退化或恢复的不同情景下吸收大气CO2的贡献量变化，为干旱区CO2释放提供基础数据，也为研究干旱区内陆河流域胡杨群落以碳为主的物质循环机理提供科学依据。

胡杨林群落土壤CO2释放对浅层地下水埋深变化的响应研究，为揭示干旱区内陆河流域胡杨群落以碳为主的物质循环机理提供科学依据。以塔里木河下游为靶区，以胡杨林群落为研究对象，结合对塔里木河下游浅层地下水、土壤水、温度以及植物光合能力等相关因子观测，分析比较根与微生物CO2释放对水热因子变化的响应，重点研究浅层地下水埋深变化对不同响应过程的叠加效应；探讨植被地表生产力改变对土壤CO2释放的影响，构建胡杨林群落土壤CO2释放模型；研究生态输水工程实施挽回的碳损失量。研究结果表明，（1）自养呼吸占土壤呼吸速率比例在43.6％-66.5％之间，总体上比异养呼吸略显优势，自养呼吸的变化对群落呼吸的影响更为显著。（2）胡杨群落土壤呼吸速率的季节变化显著，日变化中，最大值出现时间集中在12：00到16：00之间；在5-10月生长季，胡杨群落土壤呼吸一般都经历了由5月开始增加，在8月达到最大值，然后逐渐减小的过程。（3）胡杨林土壤呼吸速率的空间差异性表现明显，沿河道方向上，中游平均土壤呼吸速率是下游的2.6倍；垂直于河道方向上，土壤呼吸速率也呈现逐渐减小的趋势。（4）植物已积累的生物量在很大程度上决定着胡杨土壤呼吸速率的大小；胡杨新近合成同化产物控制着胡杨根系呼吸，进而影响群落土壤碳排放。（5）胡杨土壤呼吸速率与气温、地表温度的模拟效果都较好；异养呼吸昼夜变化与地温、气温之间存在极显著相关系，与气温之间的相关性更为显著；土壤温度对异养呼吸的相关性随着土壤深度的加深，相关系数迅速减小；自养呼吸仅与10cm以下的土壤温度有关。（6）各断面胡杨群落的土壤呼吸速率的值一般小于1。（7）胡杨幼苗土壤呼吸与土壤水分之间存在极显著的相关关系，指数模型能够较好地描述各群落土壤呼吸与5－15cm土壤含水量之间的关系。（8）土壤水分含量处于超饱和和低于凋萎系数的情况下，胡杨土壤呼吸速率对温度敏感范围前者在1-2之间，后者远远小于1。（9）温度对异养呼吸贡献远远大于自养呼吸，从而导致自养呼吸占主要部分的成年胡杨土壤呼吸的温度敏感指数较小。（10）随着地下水埋深的增加，胡杨群落土壤呼吸速率对温度敏感性指数下降幅度很大。（11）生态输水工程的实施减缓了下游林地碳损失的趋势，挽回碳损失达1千2百万t。