青海湖黃玉農場土壤CO2濃度變化研究

□侯雨樂　胡堯

（阿壩師范學院四川汶川623002）

青海湖黃玉農場土壤CO2濃度變化研究

□侯雨樂胡堯

（阿壩師范學院四川汶川623002）

通過對剛察縣泉吉鄉黃玉農場茂密高草地中土壤CO2和大氣CO2濃度的測定，研究分析了該區土壤CO2濃度變化特點、規律及其主要影響因素。結果表明，黃玉農場土壤CO2濃度的日變化整體上呈現先升高再降低的變化趨勢。與大氣溫度的變化趨勢一致，但并不完全同步。地下土壤CO2濃度明顯高于大氣CO2濃度；地下小時平均濃度為地上100cm處的1.14倍。CO2濃度與溫度呈正相關關系。隨著全球變暖，土壤CO2濃度還會增大。

剛察縣；黃玉農場；土壤CO2濃度變化；草地

大氣CO2濃度變化與氣候變暖是當今熱點的環境問題之一。其不僅對全球氣候和人類環境產生重大影響，還影響植物生長生理過程，為此從上世紀80年代初開始的CO2濃度升高對陸地生態系統影響的研究成為全球氣候變化研究的熱點。草地生態系統碳循環研究是目前全球氣候變化背景下重要的研究領域，土壤呼吸是土壤碳庫的主要輸出途徑和大氣CO2重要的源。目前國內外針對土壤呼吸的大量研究就集中在森林和草地生態系統，針對農田系統土壤排放CO2的研究偏少，研究認為全球農田系統的土壤呼吸達640g·m-2·a-1，高于草地系統土壤呼吸的排放量，故研究CO2濃度升高對環湖地區農牧業生態系統土壤呼吸影響顯得極其重要和緊迫。

1　研究區概況與研究方法

剛察縣是青海省海北藏族自治州轄縣，是藏區人口較多、地域遼闊、畜牧業經濟比重較大的一個縣，位于青海湖北岸。泉吉鄉位于縣境西南部，距縣府25km。人口0.53萬，以藏族為主的少數民族占人口總數90%，主要從事牧業。屬高原大陸性氣候，年均溫-0.6℃，年降水量約370mm，多集中在6～9月。晝夜溫差大，年均氣溫-0.6℃。黃玉農場是本地較大的國營農場之一，國道西莎（G315）線經過。海拔約3 300m。草地類型主要為山地干草原、草甸草原等。

采用野外調查和室內分析相結合的方法，于2016年8月間在黃玉農場選取具有代表性的茂密高草地和裸地作為采樣點，利用輕型人力鉆打出不同深度的鉆孔，利用紅外CO2檢測儀進行不同深度土壤CO2濃度以及地上CO2濃度的測定，并記錄樣地主要生境特點。采集數據后，返回實驗室進行統計分析。利用SPSS軟件進行相關分析和差異性檢驗，并進行逐步回歸分析并出圖。

2　CO2　濃度測定結果、分析

2.1茂密高草地土壤CO2濃度日變化

在農場的某處茂密高草觀測點地進行了土壤CO2濃度的測定。當時天氣晴朗。此處土層較薄，分別鉆取45cm深度、25cm深度兩孔進行CO2濃度的測定，并測定地上100cm處的大氣CO2濃度作為對比。2.1.1高草地45cm深處土壤CO2濃度日變化。由圖1可之，黃玉農場高草地土壤CO2濃度的變化范圍為0.020～0.042%之間，小時平均濃度為0.032。在12：10最高；16：10值最低。在9：10～12：10間，CO2濃度持續上升，曲線整體上呈現先上升后下降的趨勢。

圖1　高草地土壤45cm深度處CO2濃度變化曲線

2.2.2高草地土壤25cm深處CO2濃度日變化。高草地25cm深度處CO2濃度變化范圍在0.022～0.042之間，平均小時濃度為0.032。在9：10～12：10期間，CO2濃度持續上升，在0.032～0.042%之間。在12：10～17：10期間，CO2濃度波動下降，在0.022～0.042%之間。CO2濃度變化曲線整體上呈現先上升后下降的趨勢。

圖2　高草地25cm深度處CO2變化曲線

2.2.3高草地上空100cm高度CO2濃度日變化。茂密高草地附近土壤地上100cm處大氣CO2濃度變化范圍在0.020～0.037%之間，平均小時濃度為0.028。在9：10～12：10，CO2濃度持續上升，變化范圍在0.023～0.037%之間。之后波動下降，變化范圍在0.020～0.028之間。大氣CO2濃度變化曲線整體上呈現先升高再降低的變化趨勢。如圖3所示。

圖3　高草地上100cm高度處大氣CO2濃度變化曲線

2.2.4高草地土壤不同高度處CO2濃度的日變化對比。通過圖4可看出，高草地附近不同高度處CO2濃度變化趨勢基本一致。地下45cm、25cm深度處的CO2濃度基本相同。地上100cm高度處的CO2平均小時濃度最低。三處CO2濃度變化曲線均呈現先升高再降低的變化趨勢。

圖4　高草地附近不同高度處CO2變化曲線對比

3　環境因子與土壤CO2　濃度

土壤CO2濃度日變化受到多種生境因素影響。當地的氣象氣候條件、土壤理化性質、植被類型及蓋度、人類活動都會波及土壤CO2濃度。

3.1溫度與土壤CO2濃度的關系

溫度升高時，植物呼吸作用加強；細菌等分解者活躍度更強等因素都使得CO2濃度升高增加，反之則少。本試驗的結果也揭示出在正午時CO2濃度最高。

該地土層淺薄、土體粒度較粗，氣溫可以很快傳遞到土壤下層，即土體溫度滯后的過程不太明顯。CO2濃度在正午時分左右達到極值。

3.2植被對土壤CO2濃度的影響

植被及其蓋度對土壤CO2釋放的影響很大；不同的植被下土壤有機質含量、pH值、溫度、濕度等因素也大不相同，土壤呼吸也隨著發生變化。植被覆蓋度越高，土層有機物越多，土壤CO2濃度越大。據研究，有60%的CO2是微生物分解有機物產生的。同時有機質使土層疏松多孔，也會增加CO2濃度。

不同條件下CO2濃度及其變化各異。通過對比高草地地下和地上的CO2濃度，高草地地下土壤CO2濃度明顯高于大氣CO2濃度，高草地地下45cm和 25cm深度的小時平均濃度一樣，這主要是由于地層薄、粒徑粗的緣故；濃度變化曲線基本重合。地下小時平均濃度為地上100cm處的1.14倍。

4　結論

通過實地實驗及數據分析，可以得出如下結論：

（1）黃玉農場土壤CO2濃度的日變化整體上呈現先升高再降低的變化趨勢。與大氣溫度的變化趨勢一致，但并不完全同步。

（2）通過對比同一植被（高草地）點的地下和地上CO2濃度，地下土壤CO2濃度明顯高于大氣CO2濃度；高草地地下45cm和25cm深度的小時平均濃度一致，濃度變化曲線基本吻合。地下小時平均濃度為地上100cm處的1.14倍。

（3）溫度是影響微生物活動的主要因素，進而也會影響土壤CO2濃度變化。該地土層淺薄、土體粒度較粗，土體溫度滯后的過程不太明顯。CO2濃度在正午時分左右達到極值。CO2濃度與溫度呈正相關關系。隨著全球變暖，土壤CO2濃度還會增大。

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1004-7026（2016）10-0062-02中國圖書分類號：F301.24

A

本文10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.10.042

阿壩師范學院校級科研項目岷江上游旱澇災害研究（ASB15-13）項目資助。

侯雨樂（1983～），男，講師，碩士，主要從事自然地理研究。