【摘 要】
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土壤呼吸与植物光合是生态系统碳循环的重要组成部分,同时植物光合作用产生的同化物为根呼吸和土壤呼吸的自养呼吸组分提供底物从而间接的对土壤呼吸产生影响。探究光合作用对土壤呼吸的影响并构建新的土壤呼吸模型,以提高对黄河小浪底栓皮栎人工林土壤呼吸变化的解释程度,为准确估算该区域土壤呼吸强度与碳收支平衡提供理论依据。本实验以黄河小浪底45年生栓皮栎人工林为研究对象,通过断根与非断根处理,分析光合产物对土壤呼
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土壤呼吸与植物光合是生态系统碳循环的重要组成部分,同时植物光合作用产生的同化物为根呼吸和土壤呼吸的自养呼吸组分提供底物从而间接的对土壤呼吸产生影响。探究光合作用对土壤呼吸的影响并构建新的土壤呼吸模型,以提高对黄河小浪底栓皮栎人工林土壤呼吸变化的解释程度,为准确估算该区域土壤呼吸强度与碳收支平衡提供理论依据。本实验以黄河小浪底45年生栓皮栎人工林为研究对象,通过断根与非断根处理,分析光合产物对土壤呼吸的贡献比例,并结合林木光合速率与总初级生产力（GPP）两种光合因子及土壤温湿度等土壤呼吸影响因子对该区域土壤呼吸变化规律进行模型模拟,探究加入光合因子是否能对已有的土壤呼吸模型进行优化,以求得到研究区域栓皮栎人工林土壤呼吸与光合作用的最佳模型。主要结论如下。（1）植物光合作用对土壤呼吸有较大影响,研究显示不同月份中植物光合作用对土壤呼吸的贡献比例最高可达到36.5%,生长季光合作用对土壤呼吸的贡献比例显著大于非生长季。不同处理下土壤呼吸温度敏感性Q10存在差异,断根处理组分（1.90）>非断根组分（1.77）。（2）对土壤呼吸影响较大的因子主要为土壤温度、总初级生产力（GPP）、土壤湿度,其相关性可分别达到0.69、042、0.37。土壤呼吸整体呈现先升高后降低的趋势,短时间内受到降水的影响较大。土壤呼吸日变化最高点一般在19:00左右,最低点一般出现在8:00-10:00。非生长季土壤呼吸主要受到同时刻土壤温度的影响。在生长季2020/6/1-8/1、2020/8/1-10/1、2020/10/1-11/1三个时间段土壤呼吸滞后GPP时间分别为2.09d±0.5h、4.83d±0.46h、2.597d±0.1h。不同双因子同土壤呼吸多小波相干分析后较单因子小波相干分析显著性区域明显增加。对GPP、土壤温度、土壤湿度等因子在分别剔除其它因子影响后,其与土壤呼吸相干性图中振幅为1或接近1的显著性区域均出现减少,表明土壤呼吸变化由多个因子共同作用。（3）通过2019年测得的数据进行模型模拟,在土壤呼吸-温度指数模型中,土壤温度可以单独解释土壤呼吸74%的变异,在断根样方中土壤温度可以单独解释土壤呼吸85%的变异。将植物光合速率作为光合因子加入土壤呼吸模型构建,其模型拟合度最高可达到0.81。通过2020年数据进行的土壤呼吸耦合机制研究中,生长季土壤温度可以单独解释土壤呼吸52%的变异。将土壤温度、湿度、GPP共同加入模型构建对土壤呼吸变化的解释程度可达到0.61,结合滞后时间分析,其共同解释程度可达到0.62。结合非生长季数据土壤温度对土壤呼吸变化的解释度可达到0.75,采用分段拟合的方式进行模型构建,土壤温湿度与GPP共同解释了生长季与非生长季土壤呼吸变化规律的84%,将土壤呼吸与GPP间的滞后时间考虑进去得到的耦合模型R~2可以达到0.85。
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