夏季石灰土CO_2昼夜动态及其影响因素

土壤呼吸是土壤释放CO_2的过程,土壤CO_2动态及其控制因素的研究对于陆地生态系统碳收支核算和气候变化研究具有重要意义。本研究以喀斯特地区石灰土为对象,利用红外传感器(Vaisala GMP252)和自动装置高频次观测手段,测定了夏季土壤CO_2浓度和表观土壤呼吸速率(即土壤表面CO_2通量)的昼夜动态变化及其对集中降雨的响应特征,并分析了土壤CO_2浓度、表观土壤呼吸速率与土壤温度和湿度之间的关系。结果表明,土壤CO_2浓度的昼夜变化总体上呈现单峰变化趋势,峰值出现在正午(12:00—13:00)。此外,土壤CO_2浓度在集中降雨过程中呈"V"字型快速响应特征。土壤CO_2浓度与土壤温度呈正相关,而与土壤湿度呈负相关,石灰土偏碱性的环境使降雨时充填于土壤孔隙的水体中HCO_3^-、CO_3^(2-)及CO_2的平衡对土壤CO_2浓度变化具有重要影响。表观土壤呼吸速率的整体变化趋势与土壤温度和CO_2浓度变化一致,但前二者的变化与CO_2浓度相比略为滞后。表观土壤呼吸速率与土壤温度呈显著相关,而与土壤CO_2浓度的相关性不明显。土壤温度和湿度可以解释45%的表观土壤呼吸速率变化。因此,集中降雨影响下的石灰土表观土壤呼吸在短时间尺度上的变化主要受降雨、温湿度等环境因子影响下的土壤CO_2与空气交换过程的控制。