徐州柳新采煤塌陷复垦区土壤呼吸研究.pdf

第 7卷 第 3期 2 0 0 7年 9 月 徐 州 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报 J OURNAL OF X UZ H0U I NS TI TUTE OF A RCHI TE C TURAL TE CHNOL OGY V0 I J 7 № ． 3 S e p ．2 0 0 7 徐州柳新采煤塌 陷复垦 区土壤 呼 吸研 究 韩学 山 。 ， 牟守 国。 ， 张 建。 1 ． 山东省物化探勘查院 国土资源研究所 ， 山东 济南 2 5 0 0 1 3 ； 2 ． 中国矿业大学 环境与测绘学院， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘 要 通过 对徐 州柳 新采 煤塌 陷复 垦 区 5个 实验 样 区进 行观 测 ， 分 析 了该 地 区两种 不 同植被 土 壤 呼吸 与环境 因子 的关 系， 建 立 了相 关模 型 ， 并 求 出 了各 个 实验 样 区土壤 呼吸 的 Q 。 值 和 日均 土壤 CO排 放量． 关键 词 土壤 呼吸 ；土壤 温度 ； Q 。 值 ；采 煤塌 陷复 垦 区 中图分类 号 S 1 5 1 ． 9 文献标 识 码 A 文 章编 号 1 0 0 98 9 9 2 2 0 0 7 0 3 0 0 1 3 0 6 S o i l Re s p i r a t i o n i n Xu z h o u Li u x i n Co a l M i ni ng S u b s i d e d Re c l a ma t i o n Re g i o n HAN XR e s h a n ， M US h o u g u o ， ZHANG Ji a n 1 ． Re s e a r c h I n s t i t u t e o f La n d a n d Re s o u r c e s ， S ha n d o n g I n s t i t u t e o f Ge o p h y s i c a l a n d Ge o c h e m- i c a l Ex pl or a t i o n， J i na n， Sha nd ong 2 5 00 1 3， Chi na； 2． Col l eg e o f Env i r onme nt a nd S pa t i a l I nf o r - ma t i c s ， Chi na Uni v e r s i t y o f M i ni ng a nd Te c hnol og y， Xu z hou， J i a ng s u 2 2 1 0 08， Chi na Ab s t r a c t Ba s e d on o bs e r v a t i on s o f f i v e e xp e r i me nt a l s a m p l i ng pl o t s i n Xu z h ou Li ux i n c o a l m i n i n g s u bs i de d r e c l a ma t i o n r e g i on， t hi s p a p e r an a l y s e s t he r e l a t i on s be t we e n s o i l r e s p i r a t i o n a n d e n v i r on me nt a l f a c t or s of t wo di f f e r e n t v e g e t a t i o ns i n t h i s r e g i o n． Bui l t u p a r e r e l e v a nt m o d e l s， a n d f o u n d o u t a r e t h e Ql 0 v a l u e o f s o i l r e s p i r a t i o n a n d t h e d a i l y a v e r a g e CO2 d i s c h a r g e a mo u n t o f s oi l i n e a c h e xpe r i me nt a l s a m p l i n g p l o t ． Ke y wo r d s s o i l r e s p i r a t i o n ；s o i l t e mp e r a t u r e Q1 0 v a l u e ；c o a l mi n i n g s u b s i d e d r e c l a ma t i o n r e g i o n 土壤呼吸是当前碳循环研究领域 中的一个十分 引人关注 的 问题． 土 壤 呼吸 是 指未 扰 动 土 壤 中产 生 C O 2 的所有代谢过程 ， 包括土壤微生物呼吸、 土壤动 物呼吸 、 根 呼 吸三 个生 物 学 过程 和 一 个 化学 氧 化 过 程l 1 j ． 土壤排放的 C 0 2 量 占大气中 C O 2 量的 1 0 9 ／ 6 左 右， 这一排放量相当于煤炭等燃料在燃烧过程 中放出 C O 2 量的 1 0倍 j ， 且稍有变化， 都会对大气 中 C O 2 浓度的变化带来 巨大 的影 响． 因此 ， 土壤 呼 吸是衡 量 陆地生态系统影 响大气 C O 2 浓度 变化 影响 的一个 重 收 稿 日期 2 0 0 7 一O 7一 O 9 作者简介 韩学山 1 9 8 2 一 ，男 ，山东潍坊人 ，助理工程师 要指标 ． 国外 自2 0世纪 7 0年代以来开始重视对土壤中 C O 2 释放 的研究 ， 许多 研究 已证 实土壤呼吸与 土壤 温 度呈正 相关． 国内土壤 呼 吸研 究 较少 ， 主要 是对 北京 山地温带林区、 内蒙古草原、 东北长白山、 黄淮海平原 等地区森林和农田土地的土壤呼吸进行过研究 ， 而针 对复垦地土壤呼吸的研究尚未见报道． 随着我国土地 复垦理论 技 术 体 系 的进 一步 完善 ， 复 垦 土地 这部 分 “ 人造土壤” 所 占的比例将越来越大[ 3 - 9 3 ， 其 C O 2 释放 的特性及释放量对大气温室气体浓度的影响都值得 人们进行研 究和探索 ． 本文主要研究 了徐州柳新采煤塌陷地复垦区 5 维普资讯 1 4 徐 州 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报 第 7 卷 个实验 区两种 不 同植 被 的 土壤 呼 吸 与 环 境 因子 的 关系 ， 建立 了 相 关 模 型 ， 并 求 出 了 各 个 实 验 样 区土 壤 呼吸 的 Q 。 值 和 日均 土壤 C 排 放量 ， 以为 土壤 呼吸和碳平衡的估算提供一些基础资料． 1 实验场地 仪器 与方法 1 ． 1实验 场地 概况 实验场地选择江苏省徐州市 铜山县柳新镇采 煤塌 陷地 复垦 区 ， 在 以煤 矸 石 、 粉 煤 灰 为 充 填 物 的 充填 复垦 土地和 对 照土地 进行 实验 研究 ． 该区为国家复垦示范区， 属 暖温带季风气候， 气 候温 和 ， 四季分 明 ， 光 照充足 ， 雨量适 中， 雨热 同期． 年 日照时数为 2 2 8 4 2 4 9 5 h ， 日照率 5 2 9 ／ 6 ～5 7 ， 年平 均气温 1 4℃， 年平均降水量 8 0 0 9 3 0 mm， 雨季降水 量 占全年 的 5 6 ， 年均无 霜期 2 0 0 2 2 0 d ． 该示 范区 先后 进 行 了 两期 复 垦 工 程 ， 复 垦形 式 多样 ， 实验地点为以煤矸石和粉煤灰为基质充填、 复 垦种植制度为麦一 稻轮作的耕地和对照耕地． 其中， 煤 矸石充填垦区为 1 9 9 5 年复垦， 上覆表土为粘土 ， 厚度 4 0 5 0 c m； 粉煤 灰 充填 复 垦 区为 1 9 9 8年 复垦 ， 上 覆 表 土为砂壤 ， 厚度 3 0 5 0 c m ． 5 个实 验样 区分别 为 A 区 粉 煤灰 充 填 耕 地 3 4 。 2 3 4 3 N l 1 7 。 0 7 2 9 E ； B 区 A区旁边 的挖深垫浅的林地 ； C区 煤矸石充填耕 地 3 4 。 2 5 2 4 N 1 1 7 。 0 8 2 6 E ； D区 对 照耕地 ； E区 D区旁边的对照林地． 1 ． 2实验仪 器 1 C F X一2开 放式 土壤 呼 吸系统 用 以测 得 大 气湿度、 蒸腾速率 、 土温 、 土壤呼吸速率等． 2 土 壤 三 参 数 速 测 仪 HH2 ／ W E T 用 以测 得土壤的介电常数 ￡ ， 电导率 r 和土壤温度． 1 ． 3研 究方法 1 以采取 不 同复 垦方 式 的采煤 塌 陷 地 为研 究 对象 ， 对复垦后土地上不 同植被类型 耕地 、 林 地 的 田块进行 实地 定期 观测 ； 2 以现 场观测 为基础 ， 建立 各环 境 因子和 其他 因子与土壤 呼吸相关关系数 据库 ， 确定参评 因子 ； 3 利用 统 计 学 方 法 与 数 学 方 法 ， 分 析 参 评 因 子与 土壤 呼吸 间的相关 性 ； 4 建 立模 型． 计 算 Q 。值 和 土 壤 日均 C O 排 放 量 ； 5 根据 计算 结果 进行 分析 ． 2 实验过程 2 ． 1野外观 测 在测定土壤呼吸排 放速率 的同时， 于每个试验 样 区 深 度 1 0 c m 处 采 取 土 样 ， 用 以分 析 土 壤 含 水 量 、 有机 质含 量 以及 p H． 从 2 0 0 6年 5月 中旬 至 2 0 0 6年 6月初 ， 对 5个 观测 区分别 进行 了一 次 2 4 h 连 续观测 和 测定 ． 用 C F X一2系 统测 定 土 壤 呼 吸 排 放速率 ， 每次测定时间为 1 5 m i n ； 采用 HH2 ／ wE T， 并 配以 Ho b o感测记 录方法 ， 对 各观测 区地下 1 0 c m 处 的土 壤温 度进 行长 期 连 续 测定 ； 采 用 土壤 p H 数 字测定仪测定 p H． 野外观测后 ， 对土壤水分 、 土壤 有机质含量和土壤 p H均再采用室内测定的方法进 行 测定 ． 2 ． 2 室 内测 定 1 土壤 水 分 ． 在 实 验 室 测 水 分 时把 土样 放 在 1 0 5 ～l 1 0℃的烘箱中烘至恒重 ， 则失去 的质量为水 分质量 ， 即可计算土壤水分百分数． 2 土壤有机质． 主要 由 C、 H、 O、 N、 P等构成 ， 其测定 方法为 用测定 土壤水分 时烘干后取 出的土样 在 5 5 0。 C的灼 烧炉内加 热 4 h后 ， 与灼烧前土样 对 比， 以其差异来计算土壤有机物质的含量． 3 土壤 p H． 称取 通过 2 mm筛 孔 的风干 土 1 0 g 一 份 ， 放 在 5 0 mL 的锥 形 瓶 中 ， 加 无 C O 蒸 馏 水 2 5 mL 此 时 土 水 比 为 1 2 ． 5 ， 间 歇 搅 拌 或 摇 动 3 0 mi n ， 放 置 3 0 mi n后 用 酸 度 计 测 定 ． 3 结果 分 析 3 ． 1 土 壤 呼 吸 速 率 与 环 境 因子 之 间 的关 系 土 壤 呼 吸 受 各 种 因 素 的影 响 ， 概 括 起 来 可 分 为两大类 ， 即生物 因素和非生物 因素 ． 本文主要 研 究非 生 物 因素 的影 响． 在 野外 观 测 实验的基础上， 通过对各实验样区土壤呼吸速率与土 壤温度、 水分 、 有机质含量、 p H之间的相互关系分析 表明， 在所有的试验样 区中， 土壤呼吸速率仅与土壤 温度 之间存在着 较为显著 的相关关系 如 图 1 所示 ． 相关 系数 分别 为 A 0 ． 8 6 、 B 0 ． 8 9 、 C 0 ． 9 0 、 D 0 ． 9 3 、 E 0 ． 8 9 见表 1 ． 土壤呼吸速率与土壤水分的相关性 不是太显著 ， 甚 至在 B区其 相关 性很差． 这与牟守 国 、 王立 刚 、 李凌浩 、 曹裕松 的研究 基本一致[ 8 , 1 1 - 1 3 ] ． A 维普资讯 本文共6页，欲获取全文，请点击链接 题目下面的“下载全文”按钮下载全文，您也可以登录维普官网（）搜索更多相关论文。