荒漠化矿区不同土地利用类型土壤呼吸及其影响因子

深入了解荒漠化露天矿不同土地利用方式下不同深度土壤呼吸昼夜变化规律及影响因子,对评估生态脆弱的露天矿区生态系统碳循环至关重要。以红沙泉露天矿为研究对象,采用EGM-5便携式红外气体观测系统,监测获取不同土地利用类型下不同深度土壤昼夜呼吸速率并获取相关影响因子,分析得到各土地利用类型土壤呼吸变化规律与特征及其主要影响因素。结果表明:(1) 5种代表性地物类型之间的昼夜土壤呼吸差异显著,10和30 cm土壤呼吸速率日均值表现为人工林>红沙泉>排土场复垦区>柽柳林>南线,10 cm分别为5.72、0.98、0.34、0.08、-0.08μmol/(m^(2)·s),30 cm分别为5.14、2.18、0.77、0.40、-0.05μmol/(m^(2)·s),南线为碳汇,其余4种地物类型为碳源。(2)土壤呼吸速率昼夜变化规律明显,排土场复垦区不同土层和红沙泉10 cm土壤呼吸昼夜变化呈“双峰”趋势,人工林、南线不同土层及红沙泉30 cm均呈“单峰型”,而柽柳林10和30 cm土壤呼吸昼夜变化呈“多峰型”。(3)在日尺度上,排土场复垦区、人工林和红沙泉10 cm土壤呼吸速率与土壤温度(P <0.05)和土壤含水量(P <0.01)呈显著正相关;土壤温度和土壤含水量能较好的综合解释矿区内5种地物类型土壤呼吸速率50.5%~97.3%的变化,而南线10 cm仅11.3%。土壤温度对柽柳林和南线土壤昼夜呼吸影响较弱,白天土壤温度限制土壤呼吸,而夜间及清晨土壤温度促进土壤呼吸。(4)柽柳林和南线土壤呼吸与土壤碳含量关系与其余3种地物类型不同,与无机碳(SIC)呈显著负相关(相关系数r=0.69,P <0.01),无机过程造成土壤呼吸速率为负值,SIC是土壤碳汇的关键影响因素;而排土场复垦区、人工林和红沙泉均与溶解性活性有机碳(DOC)呈较强负相关性,排土场复垦区和柽柳林土壤呼吸还与土壤有机碳(SOC)存在较强正相关性,SOC和DOC是土壤碳源的重要影响因子。综上所述,红沙泉矿区内不同地物类型和不同深度土壤呼吸速率差异显著,不同深度土壤呼吸对土壤温度等环境因子响应存在差异,初步阐明SIC是土壤碳汇的重要因子,SOC和DOC是土壤碳源的重要因子,为矿区碳排放、碳循环提供基础数据。