大青山不同林型土壤CH和CO通量的季节变化及其与土壤湿度的关系.doc

本科毕业论文 大青山不同林型土壤CH和CO通量的季节变化及其与土壤湿度的关系 The seasonal variation of soil CH4 and CO2 fluxes at different forest types and its relationship with soil mouisture in Daqing Mountain 论文完成日期：二一二年五月摘 要 全球气候变暖已经是不争的事实，CO2和CH4是两种重要的温室气体。本文采用静态箱-气相色谱法，于2011年生长季，野外观测内蒙古大青山林区土壤温室气体（CO2、CH4）通量的季节变化以及环境因子对其的影响。结果表明：在生长季期间，土壤表面CO2通量变化呈现单峰值变化规律，7月底达到季节排放高峰；大青山退化生态系统是土壤CH4的汇，8月20日达到季节吸收高峰。土壤湿度与土壤表面CO2 、CH4通量之间不存在着显著的相关性，但土壤表面CO2 、CH4通量与距离地面近的土壤湿度相关性强。不同深度土壤湿度与气体通量相关性不同，表层土壤相关性最强。表层土壤湿度对大青山林区土壤温室气体的影响具有重要的意义。 关 键 词：土壤温室气体 土壤湿度 土壤温度 季节变化Abstract Global warming is a scientifically indisputable fact, and CO2 and CH4 are two important greenhouse gases which resulted global warming. To elucidate the seasonal variation of soil CO2 and CH4 flux in the growing season in Daqing Mountin, Inner Mongolia, in situ measurements of GHG flux were undertaken in larix pricipis-rupprechtii forest located in the temperate zone in 2011 using static chamber-gas chromatograph technique. The results showed that soil CO2 fluxes had obvious seasonal variation which peaked in the end of July. Forest soil in Daqing Mountain was atomospheric CH4 sink and peaked in the end of August. The soil moisture in the top soil layer was the most important factors which effect both soil CO2 and CH4 fluxes. Key words: Greenhouse gas Soil moisture Soil temperature seasonal variation 目 录1引 言11.1研究目的及意义11.2 国内外研究现状和发展趋势11.2.1国内研究研究现状和发展趋势11.2.2国外研究现状和发展趋势32 试验区概况32.1研究区概况32.1.1 实验位置42.1.2 地质地貌42.1.3 气候条件42.1.4 土壤条件42.1.5 植被条件42.2 各试验林地情况：43研究内容及研究方法53.1试验样地选择53.2样品采集、处理和测定53.3通量计算公式53.4土壤湿度的测定63.5统计分析64 结果与分析64.1 森林土壤在生长季温室气体CH4， CO2）通量变化64.1.1 CO2通量变化64.1.2 CH4通量变化74.2各林地不同深度土壤的湿度变化94.2.1 荒草坡不同深度土壤的湿度变化94.2.2 白桦林不同深度土壤湿度的季节变化104.2.3 华北落叶松人工林不同深度土壤湿度的季节变化104.3 森林土壤温室气体（CH4、 CO2）通量变化与土壤湿度的关系114.3.1 森林土壤CO2通量变化与土壤湿度的关系114.3.2 森林土壤CH4通量变化与土壤湿度的关系115结论与讨论12致 谢13参 考 文 献14内蒙古农业大学本科毕业论文 131引 言1.1研究目的及意义全球气候变暖是令世人十分关注的环境问题之一，温室气体在全球变暖过程中起着极其重要的作用。森林土壤是我国陆地生态系统的重要组成部分，了解森林土壤中温室气体的排放和吸收(温室气体的源与汇的情况)，对于评价森林生态系统对全球气候变化的贡献十分必要,同时也是制订温室气体排减技术措施的重要理论基础。CO2和CH4 是温室气体中造成温室效应最重要的两种气体,且它们在大气中的浓度正以惊人的速率不断增加。CO2是最重要的人为温室气体，在1970年至2004年期间，CO2年排放量已经增加了大约80%，从210亿吨增加到380亿吨，在2004年已占到人为温室气体排放总量的77%。在最近的一个十年期(1995-2004年)，CO2当量排放的增加速率(每年9.2亿吨CO2当量)比前一个十年期(1970-1994年)的排放速率(每年4.3亿、CO2当量)高得多。(IPCC，2007)虽然CH4增加到大气中的浓度远远低于CO2，但是作为第二大温室气体，其在大气中的浓度已从1750年增长了151%，并且仍在持续增长中。大青山位于内蒙古呼和浩特市和包头市一线的北侧，属于阴山山脉中段，东西最大长度240 km，南北宽度1030 km，总面积为388577 hm ，山地随着地势的升高，水热条件和植被类型逐渐发生很大变化，土壤类型也随之发生改变，形成土壤的垂直分布结构。随着海拔增高，气候变冷，植被类型由灌丛草原向森林灌丛草原一森林草原一山地草原演变，根据内蒙古大青山山地分布的天然林植被和大规模分布的人工林植被构成的森林生态系统，分别就白桦次生林、华北落叶松人工林、油松人T林和虎榛子灌木林等4个主要森林类型进行了林分生物量与森林群落结构的调查,大青山4种主要森林植物类型地上部分碳储量总量为305.25 t/hm1。但是对内蒙古大青山主要森林类型土壤呼吸的研究很少，本研究通过对内蒙古大青山主要森林类型土壤呼吸CO2和CH4排放通量进行测定与分析, 为大青山森林生态功能评价提供依据。为进一步研究和估测温室气体排放和吸收提供基础。1.2 国内外研究现状和发展趋势1.2.1国内研究研究现状和发展趋势我国对自然生态系统土壤呼吸的系统研究起步较晚，直到二十世纪末才开始有这方面的报道。通过检索发现，从1989至1999的10年间，我国在土壤呼吸方面的科研论文只有24篇，其中涉及森林生态系统土壤呼吸的仅有3篇，这期间只有刘绍辉在北京的温带森林和黄承才在中亚热带森林进行了森林土壤呼吸研究，开创了我国在这方面研究的先河。郭继勋在吉林省的羊草草地进行的土壤呼吸的研究则是我国草原生态系统土壤呼吸研究的开端，随后以中国科学院北京植物所和大气物理所的研究人员为主，在内蒙古各类草原生态系统进行了大量的相关研究工作。近几年来 ，随着对全球变化的日益重视，与碳收支状况密切相关的土壤呼吸在我国科学界受到广泛关注。对2000至今的文献检索表明，我国在土壤呼吸的科研论文与前十年相比呈指数增长(共计95篇)，研究的地域范围大为扩展，涉及到南亚热带森林、热带森林、喀斯特森林、北方冻原、人工林、沙漠地区、湿地、草原、农田和城市等生态系统。但总体而言，与科技发达国家相比我国的土壤呼吸研究还处于起步阶段，表现在研究方法比较落后，缺乏长期、连续的跟踪研究 ，研究内容不够系统，研究人员之间的交流不足等方面。随着我国社会经济和科学技术的进步，这种相对落后的状况正在逐步得以改善。例如，目前我国正在进行中的两个碳循环方面的全国性的大项目“ 中国陆地和近海生态系统碳收支研究”和“中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究”在很大程度上提高了我国在土壤呼吸研究方面的总体水平。就土壤一大气间CH4交换通量而言，我国首先在稻田开展相关研究。研究人员于1985年开始对我国水稻田的CH4 排放进行大规模的田间观测实验研究， 这些研究不仅探讨了稻田CH4 产生、转化和输送机理，而且提出了一些控制稻田CH4排放的实用措施。到1993年已获得我国五大水稻生态区( 华南、华中、华东、北方和西南)的CH4 排放实测资料， 并在此基础上对我国稻田CH4 排放总量进行了估算。 由于水稻田和天然湿地是CH4的重要排放源，而我国又是世界上最大的水稻生产国，水稻收割面积和产量分别占全球的22和37，所以其CH4 排放的研究不仅起步较早，而且研究内容也较为广泛和深入。相比之下，在草原和森林生态系统进行地表CH4 交换通量的研究则开始较晚，且涉及的地域范围也非常有限。通过检索发现，从1989年至今，我国有关稻田和天然湿地CH4排放的研究论文共计58篇，而森林土壤一大气间C H4 通量的研究论文只有7篇，且研究的地区也只有长白山和北京的低山地区。从文献检索结果来看，无论是涉及的地域范围还是研究的深度都很有限。值得一提的是，由中国科学院大气物理研究所主持，于1997-2001年实施的国家自然科学基金重大项目“内蒙古半干旱草原土壤植被大气相互作用(IMGR AS S)”在草原生态系统主要温室气体(CO2、CH4和N2O)通量的日变化、季节变化、主要控制因素、收支平衡和产生机理方面做了较为系统的观测和实验研究，在很大程度上促进了我国在草原生态系统土壤一大气间温室气体交换方面的研究 。 纵观我国近十几年来在土壤大气间温室气体交换方面的研究可以看出，该方面研究在农田和草原生态系统开展较多，研究得比较深入，而在森林生态系统则比较薄弱，目前我国有关天然湿地温室气体排放的研究主要集中在若尔盖和青藏高原的草丛湿地(王德宣等，2003；刘景双等，2003)、辽河三角洲芦苇湿地(黄国宏等，2001)、三江平原的草丛湿地(Song et al.，2003；杨继松等，2004；王毅勇等，2005)和沿海红树林湿地(Lu et al.，1998；叶勇等，2000)。尤其在我国热带、亚热带地区，存在观测点少、观测频度和时间跨度不够、过程机理研究不足等问题，从而难于全面、准确地评价我国森林生态系统对全球温室气体变化的贡献。1.2.2国外研究现状和发展趋势目前全球规模的气候变暖问题已引起了广泛关注(王德宣等，2002)。导致全球变暖的主要因素是大气中温室气体含量的迅速增加2-3(李国琛，2005)。CH4是大气中重要的温室气体，其分子增温潜势高出CO2 4-5。目前，大气中CH4的浓度为1.72molmol-1、，并以每年0.6%的速率增长(Simpson et al.，1999)，CO2的浓度从工业革命前的280molmol-1增加到现在的355molmol-1，并以每年0.4%的速率增长(Castro et al.，1995)。因此，有关温室气体源汇关系问题备受关注。温室气体中，以对土壤 CO2释放（即土壤呼吸）的研究为最早 。在 19 世纪后期便有了对土壤呼吸的研究，但早期研究土壤呼吸的目的是将其作为生态系统中土壤代谢速率的指标，或是用来测量土壤中微生物的活性。20世纪60年代后期以后，有关土壤CO2 释放的研究进展很快，逐渐由通量观测深入到通量变化机理的研究，如土壤温度和大气温度对土壤呼吸的影响，纬度变化对根呼吸和土壤6，微生物的影响，土壤肥力对土壤呼吸的影响。20世纪80 年代末开始，由于全球气候变化越来越受到世界各国的重视，对陆地生态系统碳循环的研究成为全球变化研究的一个热点，将土壤CO2释放作为陆地碳循环的一部分成为这一时期研究的特点。温度和水文条件是影响湿地温室气体排放的重要环境因素。有研究认为温度是影响CO2排放的主要因素(郝庆菊等，2004)，同时水位对CO2排放也有影响，因为水位决定了湿地土壤的厌氧度及氧化带的深度(Smith et al.，1998)。在加拿大的研究表明:当水位上升接近泥炭层的时候，CH4排放通量就会增加(Holly et al.，2002)，同时在安大略的研究说明CH4排放通量波动是由于水分满足产甲烷菌的需求后，土壤温度改变引起了CH4排放量的改变(Edwards et al.，2001)。 2 试验区概况2.1研究区概况大青山位于内蒙古呼和浩特市和包头市一线的北侧，属于阴山山脉中段，东西最大长度240 km，南北宽度1030 km，地理坐标为11045 5211132 12E，4037 414057 30N，总面积为388577 hm ，山地随着地势的升高，水热条件和植被类型逐渐发生很大变化，土壤类型也随之发生改变，形成土壤的垂直分布结构。随着海拔增高，气候变冷，植被类型由灌丛草原向森林灌丛草原森林草原山地草原演变，土壤由上而下呈带状分布，即山地草甸土灰色森林土淋溶灰褐土典型灰褐土石灰性灰褐土栗钙土7。据不完全统计，保护区有高等植物852种，隶属127科422属，其中种子植物736种，隶属88科348属，分别占保护区高等植物科、属、种数的69.3 、82.5 、86.4 ；蕨类植物19种，隶属9科12属，占7.1% 、2,8% 、2.2% ；苔藓植物97种，隶属30科62属，分别占23.6% 、14.7% 、11/4% 。2.1.1 实验位置实验地点设在阴山山脉中部内蒙古呼和浩特市北部大青山圣水梁旅游区，地理位置位为N 11149381114953，E 405558405711，海拔高度约1616m1956m。2.1.2 地质地貌大青山海拔在2000米左右，为中山山地，山脉地势西高东低，坡度2545，南侧陡峭，北侧平缓。2.1.3 气候条件气候干燥，干旱少雨，蒸发强烈。年降水量350450mm，年蒸发量18002300mm。湿润度0.30.6。年平均温度6 ，大于等于10 的积温2200 2800，无霜期120 d。2.1.4 土壤条件大青山土壤有山地淋溶灰褐土、灰褐土、黄土母质、粗骨质灰褐土、山地栗钙土。试验地土壤主要为栗钙土。土壤质地为砂壤和轻壤土。2.1.5 植被条件内蒙古大青山山区有着丰富的植物资源，有乔木12科40种、灌木22科87种、草本65科731种。山地的阴坡部位主要是山地森林植被，是以白桦(Betula platyphylla)和山杨(Populus davidiana)为建群种的混交次生林；在1 900m以上可见到少量的云杉(Picea asperata)和杜松(Junipe rigida)；在森林植被下部，常见有中生性灌丛伴生，层次较明显，生长繁茂，主要的建群种有虎榛子(Qstzyopsis dazidina)，绣线菊(Spiaca spp)等。除此而外，尚有黄刺玫（Rosa xanthina)、珍珠梅(Sorbaria kirilowii)、水枸子(Cotoneaster muhiflorus)、辽宁山揸(1iaoning Fructus Crataegi)、山荆子(Malus baccata)、山杏(Prunus sibirica)、小叶茶藤子(Ribes pulchellum)、东陵八仙花(Hydrangea bretschneideri)、堇叶山梅花(Philadelphus tenuifolius)等灌木生长。其中还伴生有草本植物如：唐松草(Thalictrum aquilegifolium)、萎陵莱(Herba po tentiUae discoloris)、白芍药(Paconialactiflorapal1)、黄花菜(Hemerocallis lioasphodelus)、铁杆蒿(Herba heteropappi)、羊草(Herba phalaridis arundinaceae)、地榆(Radix sanguisorbae)、野豌豆(Vicia tenuifolia)、胡枝子(Lespedezafioribunda)8等。2.2 各试验林地情况：本研究实验地位于大青山古路板林场中、落叶松人工林、白桦天然次生林、荒草坡地三种主要林分类型，样地详细情况如表1所示。表1 大青山实验林地基本情况Table 1 Experimental forest land cases植被类型郁闭度海拔坡向坡度林龄平均胸径平均高密度主要植被（或盖度）m()acmm(株hm)白桦林0.81780半阴坡15和253510.910.23075蒙古蒿、欧亚唐松草、柄扁桃等落叶松林0.81930阴坡15和252011.28.61884山杨、铃兰、土状绣线菊等荒草坡0.251490阴坡15和25花楸，肺草、毛莲菜、劲草等3研究内容及研究方法 3.1试验样地选择在2011年79月在荒草坡、白桦林、落叶松人工林3各实验地点内各自选取有代表性的样地，随机选取设置3个重复，即在样地内埋下3个气体取样底箱（埋入土壤5cm）。于2011年7月3日、7月30日、8月19日、9月20日每天对各样地进行测定一次。3.2样品采集、处理和测定本试验采用静态箱(40 cm 40 cm 40 cm )封闭箱式技术对土壤温室气体（CH4、 CO2）排放通量进行原位测定，为保证温度尽可能接近日平均值，每次采样时间采用国际上通用的采样时间(9:00-12:00)9。静态箱由厚2.0 mm的不锈钢板制成，包括底箱和盖箱两部分，底箱上端有密闭水槽，下端插入土壤深度为5 cm，底箱位置固定不变，于每次观测时，首先在密闭水槽中加入适量的水，避免箱内气体与外界的交换，然后将盖箱安置于底箱上。箱内顶部安有直径10 cm的小风扇，取样时风扇保持转动避免箱内出现气体浓度差，风扇用12 V蓄电池供电。箱顶部中心开有直径1 cm的小孔，用橡胶塞塞紧，取样时用注射器通过橡胶塞取气体箱侧面开2个小孔，用于温度计探头和风扇电线通过，分别用橡胶塞和硅胶密封。采用30 min罩箱时间，即每个采样箱各罩箱0，10，20，30 min取气体样品4次。采样容器为100 ml医用带三通阀的注射器，将注射器与箱体一侧的二通阀相连，采取3060 ml气体样品，放入气袋。同时记录采样时间和大气温度、箱内温度、大气压。气样带回实验室后，用Agilent 4890D气相色谱议测定其浓度，一次进样，色谱柱内自动分离，CH4检测器采用火焰离子化( FID)检测器，载气为高纯氮气，标气由国家标准物质研究中心提供。3.3通量计算公式通量是指单位时间通过某单位面积界面输送的物理量。箱体内所测样品的浓度采用以下公式计算: : 所测样品浓度;: 标气浓度;: 所测样品峰面积;:标气峰面积气体交换通量计算采用如下公式:式中: 为测定气体的交换通量， 为箱内气体密度， 和 分别为时间内箱内气体质量和混合比浓度的变化，A、V、H分别为采样箱底面积、体积和气室高度， 为箱内气体浓度变化。F为正值表示气体从土壤排放到大气，负值表示气体从大气流向土壤或土壤吸收消耗大气中的该气体。气体的通量表示单位时间单位面积观测箱内该气体浓度的变化，具体计算气体通量时要对气压和温度进行校正。3.4土壤湿度的测定 每个实验地点挖土壤剖面010 cm、1020 cm、2040 cm处取土壤样品（3次重复），在实验是称量烘干再称量，计算出土壤的湿度。3.5统计分析利用Excel软件进行统计分析，然后比较检验温室气体（CH4、 CO2）通量在不同处理不同月份间的差异显著性，并对通量与影响因子进行线性回归分析。4 结果与分析4.1 森林土壤在生长季温室气体（CH4， CO2）通量变化于2011年7月3日、7月30日、8月19日、9月20日对各样地土壤温室气体（CH4、 CO2）通量进行测定一次。4.1.1 CO2通量变化在2011年生长季于7月3日、7月30日、8月19日、9月20日白桦林、落叶松人工林土壤CO2通量变化（以荒草坡为对照）(见图1)。图1 三种不同林型CO2通量的季节变化规律Fig 1 The seasonal variation of soil CO2 flux in three forest types of Daqing Mountain在调查中白桦林土壤中CO2通量变化过程为单峰曲线，在7月3日开始升高，7月30日达到峰值516.06 mg.m-2.h-1。之后，CO2通量逐渐下降，但7月30日到8月19日CO2通量变化很小；9月20日达到最低值127.99 mg.m-2.h-1，整个过程呈单峰曲线土壤CO2通量变化呈现明显的规律。与荒草坡土壤中CO2通量变化相比较，7月30日前后白桦林土壤中CO2通量低于荒草坡土壤中CO2通量，并且从7月3日到9月20日总体看来白桦林土壤中CO2通量变化比荒草坡土壤中CO2通量变化较平缓，可能是因为荒草坡温度变化比较明显造成。在调查中落叶松人工林土壤中CO2通量变化过程也为单峰曲线，变化趋势与白桦林土壤中CO2通量变化趋势基本相同，但总体比白桦林土壤中CO2通量低，在7月3日开始升高，7月30日达到峰值393.03 mg.m-2.h-1。之后，CO2通量逐渐下降，但7月30日到8月19日CO2通量变化也很小；9月20日达到最低值89.57 mg.m-2.h-1。与荒草坡土壤中CO2通量变化相比较，7月30日二者基本相同，之后二者的差距拉大，在7月30日，二者的差距最大，之后二者的差距慢慢减小，整个过程中落叶松人工林土壤中CO2通量一直比荒草坡土壤中CO2通量低，可能主要是因为落叶松人工林处于阴坡土壤温度较低造成。地表排放的CO2主要来源于土壤微生物、土壤动物的异养呼吸,植物根系的自养呼吸以及凋落物分解产生的CO210。在生长季（79月）三种林地的土壤中CO2通量变化过程呈现先上升后下降的为单峰曲线，可能主要由温度的季节变化所致，夏季气温普遍较高，植被生长旺盛，植物根系呼吸及微生物活动强烈;秋季随着气温的逐渐降低，植被生长衰退，植物根系呼吸及土壤微生物活性逐渐减弱11。4.1.2 CH4通量变化在2011年生长季于7月3日、7月30日、8月19日、9月20日白桦林、落叶松人工林土壤CH4通量变化（以荒草坡为对照）(见图2)。图2 三种不同林型CH4通量的季节变化规律Fig 2 The seasonal variation of soil CH4 flux in three forest types of Daqing Mountain森林土壤中同时存在甲烷产生细菌和甲烷氧化细菌，森林地表CH4通量为正值还是负值，即土壤是释放还是吸收甲烷取决于这两类微生物的相对活性，且这种关系与土壤含水量密切相关。当土壤通气性变差时，土壤微生物的活动就从好气过程转向嫌气过程为主，甲烷氧化菌受到抑制而产甲烷细菌活动增强，土壤可以成为产生CH4的源12。土壤CH4通量变化曲线表现出不同的特征，但整体上表现为CH4的汇；CH4通量变化动态与CO2相比，差异较大(见图1)CH4吸收通量呈较明显的降低、升高、再降低的变化趋势。白桦林土壤中CH4通量变化，7月3日开始上升，在8月19日达到最高值-71.48ug.m-2.h-1；之后开始下降，9月20日达到最低值-214.08 ug.m-2.h-1 ，整体呈现单峰值 ，变化比较明显。与荒草坡土壤中CH4通量变化相比较，白桦林土壤中CH4通量总体都低于荒草坡土壤中CH4通量，8月19日二者的差距最小，9月20日二者的差距达到最大。并且三种林型土壤中白桦林土壤中CH4吸收通量能力表现为最强，这与该林型土壤的理化性质和生物性质有关。这是因为白桦林位于阴坡，其土壤湿度比较大，通气性较差，这种土壤物理环境是非常有利于增强甲烷产生细菌活性，抑制甲烷氧化微生物的生长、繁殖和代谢活动的13。落叶松人工林土壤中CH4通量变化相对白桦林较复杂，7月3日开始上升，于7月30日达到峰值-48.08 ug.m-2.h-1；之后下降，在8月19日达到最低值-95.12 ug.m-2.h-1；之后又开始上升，9月20日达到最大值-41.05 ug.m-2.h-1。形成这样变化的原因可能是由于7月份降雨逐渐增多，通气性差，这种土壤环境使甲烷氧化细菌的活性受到抑制，适合产生甲烷微生物的生长、繁殖和代谢活动的，所以CH4汇的能力较强；8月份降水量减少，通气性变的良好，这种土壤环境是非常适合甲烷氧化微生物的生长、繁殖和代谢活动的，所以产生CH4的量增加；8月份后期，气温降低，分解减速，以至于CH4通量又升高。与荒草坡土壤中CH4通量变化相比较，二者变化趋势大体相同，在7月末到9月中旬，荒草坡土壤中CH4通量比落叶松人工林土壤中CH4通量高，造成这一结果的原因可能与荒草坡和落叶松人工林地理位置有关，荒草坡地势平坦，蒸发快，通气性好，适合甲烷氧化微生物的生长、繁殖和代谢活动的，相对而言，落叶松人工位于阴坡，其土壤湿度较大，通气性差，有利于产生甲烷微生物的生长、繁殖和代谢活动。4.2各林地不同深度土壤的湿度变化分别于2011年7月3日、7月30日、8月19日、9月20日，对3个样地010 cm、1020 cm、2040 cm土壤湿度进行测定一次。4.2.1 荒草坡不同深度土壤的湿度变化图3 大青山荒草坡不同深度土壤湿度的季节变化Fig 3 The seasonal variation of different soil depths in grass vegetation of Daqing Mountain根据图可以看出，荒草坡不同深度的土壤湿度的变化规律，010cm的土壤湿度呈现明显的单峰值，7月3日开始土壤湿度迅速增高，在7月30日达到峰值24.5%，之后开始下降；1020cm和2040cm的土壤湿度在整个生长季变化不大，土壤湿度基本保持在11%。这很可能是由于7月低降水比较多，加上草本根系比较浅， 将水分保持在表层土壤。4.2.2 白桦林不同深度土壤湿度的季节变化图4 白桦林不同深度土壤的湿度变化Fig 4 The seasonal variation of different soil depths in birch forest of Daqing Mountain从白桦林不同深度土壤的湿度变化图，可以明显地看出010cm、1020cm、2040cm深度的土壤湿度都呈现出相同的走势，都是单峰值，并且土壤湿度比较接近。7月3日土壤湿度开始升高，7月30日土壤湿度都达到各自的峰值，之后土壤湿度减小，7月30日到8月19日土壤湿度快速减小，8月19日到9月20日土壤湿度减小的速度非常缓慢。白桦林土壤湿度呈现出现这样的变化，也主要是由于7月底降水季的影响，还有枯落物比较多，蒸发减弱的原因。4.2.3 华北落叶松人工林不同深度土壤湿度的季节变化图5 落叶松人工林不同深度土壤的湿度变化Fig 5 Larch Plantation in different depth of the soil moisture change落叶松人工林010cm深度的土壤湿度在生长季的变化比较明显，7月30日达到最大值38.4%，8月19日土壤湿度降低到最小值20.8%，表层土壤湿度在生长季的变化主要影响因素是因为降水；1020cm的土壤湿度在生长季的变化总体呈缓慢下降趋势，7月3日土壤湿度最大，以后一直下降，9月20日土壤湿度减小到最小，可能是由于落叶松人工林枝叶的枯落物比较厚，降水对深层土壤影响较小造成；2040cm土壤湿度在生长季的变化也相似于1020cm土壤湿度呈现较小的变化，不同在于2040cm的土壤湿度在8月19日达到最小。4.3 森林土壤温室气体（CH4、 CO2）通量变化与土壤湿度的关系4.3.1 森林土壤CO2通量变化与土壤湿度的关系表2 不同林型土壤CO2通量变化与土壤湿度的线性回归系数Table 1 different forest type soil CO2flux and soil moisture by linear regression coefficientR 荒草坡CO2通量白桦林CO2通量落叶松人工林CO2通量0-10cm0.8558 0.1795 0.2450 10-20cm0.0346 0.5247 0.1980 20-40cm0.0041 0.4128 0.0083 通过不同林型土壤CO2通量变化与土壤湿度的线性回归系数（表2），我们可以发现荒草坡0-10cm土壤湿度与土壤CO2通量有着相对密切的联系，随着土壤深度加深，二者联系越来越小，10-20cm、20-40cm的土壤湿度对CO2通量几乎没有影响；白桦林土壤CO2通量主要受10-20cm土壤湿度影响，白桦林0-10cm土壤湿度对土壤CO2通量变化基本没有影响，10-20cm土壤湿度对土壤CO2通量影响相对大点，20-40cm土壤湿度土壤CO2通量影响减小；落叶松人工林土壤湿度对土壤CO2通量影响甚少，随着土壤深度加深。二者相关性更小。出现这样现象的原因可能是CO2通量主要受表层土壤微生物和食物活动的影响14，受深处土壤的影响很小造成。总体看来，土壤CO2通量与土壤湿度没有显著的相关性。从土壤表面CO2通量变化与土壤湿度的线性相关系数看（相关系数仅有一个值R=0.8558，其他所有都在0.0041R0.5247范围内）。因此，在整个生长季，含水率的变化不是土壤呼吸变化的主要决定因子，含水率的变化并没显著影响土壤呼吸的产生过程。4.3.2 森林土壤CH4通量变化与土壤湿度的关系表3 不同林型土壤CH4通量变化与土壤湿度的线性回归系数Table 3 The relationship between soil CH4 flux and soil mouisture in three forest typesR 荒草坡CH4通量白桦林CH4通量落叶松人工林CH4通量0-10cm0.62160.0730.142610-20cm0.46790.31950.059120-40cm0.22790.22420.0001根据不同林型土壤CH4通量变化与湿度的线性回归系数（表2）总体来看，土壤深度越深CH4通量变化与土壤湿度的相关性越小。荒草坡土壤深度0-10 cm时，土壤湿度与CH4通量线性相关系数R2=0.6216，10-20 cm时，土壤湿度与CH4通量线性相关系数R2=0.4679, 20-40cm时，土壤湿度与CH4通量线性相关系数R2=0.2279；白桦林不同深度土壤湿度和CH4通量表现出与荒草坡不同的相关性，在白桦林每个层次的土壤湿度对CH4通量影响都很小，也没有表现出一定的规律性；落叶松人工林土壤湿度与CH4通量二者相关性较弱，并且随着土壤深度加深二者相关性更加微弱。可能也是由于CH4通量主要受表层土壤微生物和食物活动的影响，受深处土壤的影响很小造成。在观测期间，同步观测了010 cm、1020 cm、2040 cm的土壤湿度含水量，将土壤CH4通量与土壤湿度做线性相关性分析发现，无显著相关性(0.0001R0.6216)。可能是由于土壤水分对土壤CH4通量的影响在一定程度下被其它因素掩盖。另外，该地区处于寒温带半湿润气候区，在整个生长盛季期间，土壤含水量较高，变化幅度较小,不足以影响到土壤微生物的活动。因此，土壤含水量没有构成影响土壤CH4通量的主要限制因子，没表现出一定的相关性。样本数少可能也是导致不具有显著相关性的主要原因之一。本研究与王颖在黑龙江省境内帽儿山，以及周存宇等、Xuli tang等在亚热带鼎湖山地区进行的研究一致，他们的研究中土壤水分与土壤CH4通量也没有表现出很好的相关性。国内外大多数研究认为CH4吸收通量与土壤水分负相关关系，表明在不同的气候条件下，其主要控制因素可能不同。在较低的温度范围内, 温度对土壤CH4 氧化的影响可能更重要15。5结论与讨论 (1)通过对内蒙古大青山在生长季（79月）不同林型土壤CO2通量观测，发现该地区白桦林和落叶松人工林土壤中CO2通量在生长季的都呈现显著的单峰值变化规律，7月3日CO2通量开始升高，于7月30日CO2通量达到最大值。以后主要受季节温度影响开始下降，9月20日CO2通量呈现最小值。 (2)通过对内蒙古大青山在生长季（79月）不同林型土壤CH4通量观测，研究结果发现整体表现为土壤CH4的吸收汇。但是白桦林和落叶松人工林土壤CH4通量变化呈现的规律表现不同的特性，其中白桦林土壤CH4通量呈现明显的单峰值变化，自7月3日开始CH4通量开始升高，8月19日达到峰值，以后迅速下降，一直达到9月20日的最小值；落叶松人工林在生长季土壤CH4通量变化中峰值和谷值各出现一次，7月30日出现峰值，8月19日出现谷值。(3)通过将不同林型土壤CO2和CH4通量变化与同步测得的不同深度的土壤湿度进行线性回归分析，发现CO2和CH4通量与相同深度土壤湿度之间没有明显的相关性；但是从线性相关系数可以看出，表层土壤湿度与相应气体通量的相关性要大于深层土壤，也就是说土壤深度越深，二者通量相关性就越弱。致 谢大学四年的美好时光，随着论文答辩的临近也即将宣布结束，回忆起大学期间的一幕幕画面，心里充满了不舍。我应该感谢我的大学，感谢我的老师，感谢我的同学，感谢我的朋友，因为是你们用四年的时间教育了我，改变了我，提升了我！论文的完成给