煤礦復(fù)墾重構(gòu)土壤呼吸季節(jié)變化特征及其環(huán)境影響因子

鄭永紅,張治國(guó),2,胡友彪,姚多喜,陳孝楊

(1．安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院,安徽淮南 232001;2．安徽理工大學(xué)安徽省礦山地質(zhì)災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽淮南 232001)

煤礦復(fù)墾重構(gòu)土壤呼吸季節(jié)變化特征及其環(huán)境影響因子

鄭永紅1,張治國(guó)1,2,胡友彪1,姚多喜1,陳孝楊1

(1．安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院,安徽淮南 232001;2．安徽理工大學(xué)安徽省礦山地質(zhì)災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽淮南 232001)

為了研究采煤沉陷地復(fù)墾生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸季節(jié)特征,探討各主要環(huán)境影響因子對(duì)土壤呼吸的影響,利用Li-8100A自動(dòng)土壤碳通量系統(tǒng),測(cè)定潘一礦復(fù)墾區(qū)不同季節(jié)土壤呼吸速率,同時(shí)測(cè)定土壤溫度、大氣溫度等環(huán)境影響因子。結(jié)果表明:①在季節(jié)尺度上土壤溫度(10 cm)、大氣溫度和土壤含水率(10 cm)與土壤呼吸速率呈顯著正相關(guān)。②土壤呼吸速率在日間呈單峰曲線(xiàn)型變化,土壤呼吸速率觀(guān)測(cè)最大值出現(xiàn)在12:00—14:00,觀(guān)測(cè)最小值出現(xiàn)在8:00和18:00兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)。土壤呼吸速率均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征,不同季節(jié)具有顯著差異。與正常農(nóng)田觀(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比知,大氣溫度和相對(duì)濕度差異不大,土壤呼吸速率、土壤溫度和土壤含水率平均值略高于復(fù)墾區(qū)土壤觀(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。③潘一礦復(fù)墾區(qū)重構(gòu)土壤呼吸的Q10值為1．94,低于暖溫帶Q10平均值,低于中國(guó)土壤呼吸Q10平均值和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的Q10平均值。研究結(jié)果初步闡明煤礦復(fù)墾區(qū)重構(gòu)土壤呼吸的季節(jié)變化特征。

復(fù)墾區(qū);重構(gòu)土壤;土壤呼吸;溫度敏感值

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫(kù),土壤碳庫(kù)是大氣碳庫(kù)的4倍,因此其微小變化就能?chē)?yán)重改變大氣CO2濃度的平衡,從而對(duì)全球氣候產(chǎn)生較大影響[1-3]。土壤呼吸作為土壤碳庫(kù)的主要輸出途徑和大氣CO2的重要來(lái)源,在調(diào)控地球系統(tǒng)的大氣CO2濃度和氣候動(dòng)態(tài)變化起著十分關(guān)鍵的作用。隨著全球氣候變暖趨勢(shì)的逐漸明顯,陸地系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和碳通量的研究已成為國(guó)際環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)和重要內(nèi)容之一。

淮南礦區(qū)煤礦開(kāi)采已有百年歷史,煤礦開(kāi)采造成了大量土地沉陷,預(yù)計(jì)2020年土地沉陷面積將達(dá)到100．37 km2?；茨系V區(qū)利用煤矸石填充沉陷地已有幾十年歷史,主要集中在李郢孜礦區(qū)、新莊孜礦區(qū)和潘謝礦區(qū)等,在采煤沉陷區(qū)綜合治理方面取得了一定成效[4]。然而,人為對(duì)沉陷區(qū)進(jìn)行復(fù)墾土壤重構(gòu)[5],由于施工過(guò)程的機(jī)械碾壓和擾動(dòng),破壞了土壤原始結(jié)構(gòu)和剖面層次。重構(gòu)后的土壤質(zhì)量發(fā)生較大變化,土壤的生產(chǎn)力很難達(dá)到之前或耕作土壤水平[6]。

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤呼吸的研究主要集中在森林[7-10]、草地[11-13]、濕地和農(nóng)田[14-17]等生態(tài)系統(tǒng)的研究,針對(duì)采煤沉陷地復(fù)墾生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸研究的文獻(xiàn)相對(duì)較少,主要集中于徐州、山西和淮南礦區(qū)[18-20],缺乏對(duì)復(fù)墾重構(gòu)土壤呼吸及其影響因子的系統(tǒng)研究。本文選擇采煤沉陷區(qū)復(fù)墾土壤生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究其土壤表面CO2排放量日際及季節(jié)變化特點(diǎn),探討各主要影響因子對(duì)土壤呼吸的影響強(qiáng)度,建立小尺度模型。

1 研究區(qū)概況

潘一礦復(fù)墾區(qū)位于潘一礦東側(cè)約1．0 km處(116．83°E,32．78°N),屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū),年平均氣溫15．3℃,年平均降雨量932 mm, 6—9月降雨量占全年降雨量的55%。春季次之,秋季較少,冬季最少。復(fù)墾區(qū)土壤類(lèi)型為砂姜黃土,成土母質(zhì)為黃土性古河流沉積物[4]。

2005年淮南礦業(yè)集團(tuán)實(shí)施了潘一礦礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程,采用剝離表土,回填煤矸石,上覆黏土工藝,治理沉陷地37．96 hm2。該工程平均覆土厚度達(dá)100 cm,2006年12月工程結(jié)束[21]。復(fù)墾土地主要用做人工林地,未實(shí)施施肥等農(nóng)耕行為,人為擾動(dòng)相對(duì)較少。土壤理化特性及重金屬特征已在先前的報(bào)道有詳盡描述[4,6,21]。

2 材料與方法

2.1 觀(guān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

選擇潘一礦煤矸石山北側(cè)復(fù)墾區(qū)為研究區(qū)域,研究區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取5個(gè)1．0 m×1．0 m的觀(guān)測(cè)點(diǎn)。在每個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)高10 cm、內(nèi)徑為20 cm的PVC土壤環(huán)。每個(gè)土壤環(huán)埋深為5～8 cm,高出地面2～3 cm。在觀(guān)測(cè)的前1 d,清除每個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)土壤環(huán)內(nèi)土壤表層凋落物和植被,經(jīng)過(guò)24 h的平衡后,土壤呼吸速率會(huì)恢復(fù)到土壤環(huán)放置前的水平,從而盡可能避免由于安置氣室對(duì)土壤擾動(dòng)而造成的短期內(nèi)呼吸速率的波動(dòng)。以后的觀(guān)測(cè)在固定土壤環(huán)上進(jìn)行。

另外,選取潘一礦復(fù)墾區(qū)附近未受煤礦開(kāi)采活動(dòng)的正常農(nóng)田作為對(duì)照點(diǎn),進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2 土壤呼吸速率的測(cè)定

于2012年冬季(1月5日)、春季(4月11日)、夏季(7月22日)和秋季(10月23日),選擇晴朗無(wú)風(fēng)天氣,利用 Li-8100A自動(dòng)土壤碳通量系統(tǒng),從8:00—18:00每隔2 h記錄各觀(guān)測(cè)點(diǎn)土壤呼吸速率日變化,每個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)測(cè)定重復(fù)3次。

2.3 環(huán)境因子的測(cè)定

在測(cè)定土壤呼吸速率的同時(shí),利用Li-8100A自動(dòng)土壤碳通量系統(tǒng)自帶EC-5土壤水分傳感器和E型熱電偶土壤溫度探頭,插入地表10 cm處,記錄該處土壤溫度和濕度。地表空氣溫度及相對(duì)濕度用TES-1361C手持式溫濕度計(jì)記錄。

2.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

原始數(shù)據(jù)利用SPSS17．0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,圖件用Origin8．0軟件制圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 環(huán)境因子的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

由表1可以看出,土壤溫度日變化最小值為2．01℃,出現(xiàn)在冬季(1月5日)8:00。土壤溫度日變化最大值為 30．72℃,出現(xiàn)在夏季(7月 22日)14:00。土壤含水率在不同季節(jié)間差異較大,集中在23．16% ～38．38%,日變化最大值出現(xiàn)在春季(4月11日),這與本年度該區(qū)域春季降雨量較大有關(guān)。夏季由于氣溫高和蒸發(fā)強(qiáng)度大的原因,土壤含水率最低,平均值為23．16%。

表1 潘一礦復(fù)墾區(qū)環(huán)境因子統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistical table of environmental factors on reclamation area in Panyi Coal Mine

潘一礦復(fù)墾區(qū)大氣溫度表現(xiàn)出顯著的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化特征,并且與季節(jié)更替變化趨勢(shì)一致。2012年1—7月,大氣溫度持續(xù)上升,并在夏季維持在較高水平,分別達(dá)到33．35℃水平,2012年7—10月,大氣溫度持續(xù)下降,冬季達(dá)到最小。

大氣相對(duì)濕度呈現(xiàn)春季＞冬季＞夏季＞秋季的變化特征,大氣相對(duì)濕度日變化最大值88．36%出現(xiàn)在春季8:00,大氣相對(duì)濕度日變化最小值26．97%出現(xiàn)在秋季12:00。大氣相對(duì)濕度與大氣溫度表現(xiàn)出較明顯的負(fù)相關(guān)變化。

用LSD檢驗(yàn)法對(duì)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較來(lái)分析各因子間的季節(jié)差異,結(jié)果顯示各因子之間季節(jié)差異顯著(P＜0．05),僅春季與夏季之間土壤呼吸速率,冬季與夏季之間土壤含水率季節(jié)顯著性差異不大(P＞0．05)。潘一礦復(fù)墾區(qū)環(huán)境因子表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征。

由表1可以看出,與正常農(nóng)田觀(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析可知,大氣溫度和相對(duì)濕度差異不大,土壤呼吸速率、土壤溫度、土壤含水率平均值略高于復(fù)墾區(qū)土壤觀(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),整體上正常農(nóng)田呼吸速率和環(huán)境因子與復(fù)墾區(qū)土壤觀(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)季節(jié)動(dòng)態(tài)變化特征一致。

3.2 土壤呼吸動(dòng)態(tài)變化特征

由圖1可以看出,土壤呼吸速率在日間不同時(shí)間段具有顯著差異。在日間的整個(gè)觀(guān)測(cè)期內(nèi),潘一礦復(fù)墾區(qū)冬季(1月5日)土壤呼吸速率均值在0．75～1．08 μmol/(m2·s),日變化最大值出現(xiàn)在中午12:00,日變化最小值出現(xiàn)在8:00。春季(4月11日)土壤呼吸速率均值在4．42～6．14 μmol/(m2· s),日變化最大值出現(xiàn)在中午14:00,日變化最小值出現(xiàn)在18:00。夏季(7月22日)土壤呼吸速率均值在4．50～5．50 μmol/(m2·s),日變化最大值出現(xiàn)在中午12:00,日變化最小值出現(xiàn)在18:00。秋季(10月23日)土壤呼吸速率均值在2．34～4．38 μmol/ (m2·s),日變化最大值出現(xiàn)在中午14:00,日變化最小值出現(xiàn)在8:00。

在日間的整個(gè)觀(guān)測(cè)期內(nèi),土壤呼吸速率的日變化曲線(xiàn)存在差異,均具有明顯的日波動(dòng)變化,呈單峰曲線(xiàn)變化。土壤呼吸速率最大值發(fā)生在12:00—14:00,與路亞坤等[22]研究結(jié)論一致。土壤呼吸速率的日變化幅度用變異系數(shù)來(lái)分析,各觀(guān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)日變化幅度秋季為25．33%,數(shù)據(jù)間差異較大且明顯大于其他季節(jié),冬季(13．48%)和春季(11．62%)差異不大,夏季土壤呼吸速率的日變化幅度為7．07%最小。

由圖1可以看出,土壤呼吸速率均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征,在不同季節(jié)具有顯著差異(表1)。土壤呼吸速率均值在0．87～5．10 μmol/(m2·s),土壤呼吸速率均值大小順序?yàn)榇杭荆鞠募荆厩锛荆径?且春季和夏季差異不大。

圖1 土壤呼吸速率的日動(dòng)態(tài)變化Fig．1 Soil respiration rate of daily dynamic change

3.3 土壤呼吸速率與環(huán)境影響因子的關(guān)系

回歸分析廣泛用于描述土壤呼吸速率與土壤溫度、空氣溫度,土壤濕度與降水量之間的關(guān)系。由表2可知,土壤呼吸速率與土壤表面下10 cm處溫度的擬合曲線(xiàn)中指數(shù)函數(shù)模型的相關(guān)系數(shù)R2=0．855 9最大,冪函數(shù)模型次之,因此,擬合效果最好的是指數(shù)函數(shù)模型。ANOVA方差分析的P值均小于0．001,比較F值,指數(shù)函數(shù)模型的F=599．673最大,冪函數(shù)模型F=94．592次之。則土壤呼吸速率與土壤溫度的最佳函數(shù)模型為y=1．013 6e0．0664x。

表2 土壤呼吸速率與環(huán)境影響因子的回歸分析Table 2 Regression analysis of soil respiration rate and its relevant environmental factors

土壤呼吸速率與土壤表面下10 cm處含水率的擬合曲線(xiàn)中三項(xiàng)式函數(shù)模型的相關(guān)系數(shù)R2=0．241 7最大,二項(xiàng)式模型次之,因此,擬合效果最好的是三項(xiàng)式函數(shù)模型。ANOVA方差分析的 P值均小于0．001,比較F值,三項(xiàng)式函數(shù)模型F=15．871最大,二項(xiàng)式函數(shù)模型F=15．752次之。則土壤呼吸速率與土壤含水率的最佳函數(shù)模型為 y=0．000 5x3-0．033 6x2+0．784 7x-3．058 4。

土壤呼吸速率與大氣溫度的擬合曲線(xiàn)中冪函數(shù)模型的相關(guān)系數(shù)R2=0．841 7最大,三項(xiàng)式函數(shù)模型次之,因此,擬合效果最好的是冪函數(shù)模型。ANOVA方差分析的P值均小于0．001,比較F值,冪函數(shù)模型的F=537．097最大,三項(xiàng)式函數(shù)模型F=96．251次之。因此,土壤呼吸速率與大氣溫度的最佳函數(shù)模型為y=0．472 8x0．7095。

從表2可以看出,土壤呼吸速率與環(huán)境影響因子之間的相關(guān)系數(shù)R2值大小順序:土壤溫度(0．855 9)＞大氣溫度(0．841 7)＞土壤含水率(0．241 7),且土壤呼吸速率與這3個(gè)環(huán)境因子呈顯著正相關(guān)(P＜0．01)。土壤呼吸速率與大氣相對(duì)濕度之間無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系(P＞0．05)。因此,在季節(jié)變異尺度上,土壤溫度(10 cm)、大氣溫度和土壤含水率(10 cm)均是土壤呼吸速率重要的環(huán)境調(diào)控因子。

3.4 土壤呼吸對(duì)溫度的敏感性

土壤呼吸對(duì)溫度的敏感性通常用Q10值來(lái)表示, Q10表示溫度每升高10℃土壤呼吸速率的變化比率。由于受土壤理化性質(zhì)、溫度、含水率、生物活性等因素的影響,土壤呼吸對(duì)溫度的敏感性在時(shí)間和空間上都存在著較大的差異。土壤呼吸的Q10值通常是從溫度的季節(jié)變化中得到的,因此,估算出來(lái)的Q10值是多個(gè)過(guò)程對(duì)溫度變化響應(yīng)的結(jié)果。土壤呼吸的Q10值依地理位置和生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的不同相差很大[23-24],從略大于1(低敏感性)直到大于10(高敏感性)。全球的Q10值的中間值為2．4,陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸速率的Q10值變化在1．3～5．6[1,25]。中國(guó)土壤呼吸Q10值的變化范圍為1．09～6．27,平均值為2．26。在不同的生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型之間,Q10平均值的大小順序?yàn)樯?2．35)＞農(nóng)田(2．18)＞草地(2．03)。在不同的氣候帶之間,Q10平均值的大小順序?yàn)楹疁貛?2．70)＞暖溫帶(2．38)＞熱帶(2．14)＞亞熱帶(1．90)[26]。以10 cm深土壤溫度為計(jì)算依據(jù),潘一礦復(fù)墾區(qū)土壤呼吸的Q10值為1．94。對(duì)比分析該研究區(qū)域人工重構(gòu)土壤呼吸的Q10值,均低于中國(guó)土壤呼吸Q10平均值和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的Q10平均值。潘一礦復(fù)墾區(qū)地處暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū), Q10值低于暖溫帶Q10平均值。Q10不僅受土壤溫度、水分狀況的影響,也與植被類(lèi)型、土壤微生物的種類(lèi)和數(shù)量、呼吸底物的質(zhì)量和數(shù)量有關(guān)[27-29]。與農(nóng)田土壤相比,潘一礦復(fù)墾區(qū)土壤受人為擾動(dòng)和機(jī)器碾壓造成土壤物理特性改變,土壤密度為1．49 g/cm3,值偏大,有機(jī)質(zhì)含量在1%以?xún)?nèi),達(dá)到了缺乏水平,土壤含水量均值在6．01% ～7．10%,偏低[6]。復(fù)墾區(qū)土壤理化特性的改變,引起影響土壤呼吸速率變化的重要環(huán)境調(diào)控因子的變化,可能導(dǎo)致潘一礦復(fù)墾區(qū)土壤呼吸的Q10值偏低。因此,需要對(duì)研究區(qū)域影響土壤呼吸溫度敏感性的關(guān)鍵因子開(kāi)展進(jìn)一步的研究工作。

3.5 估算土壤呼吸速率

根據(jù)表1數(shù)據(jù),利用多元線(xiàn)性回歸中的逐步方法(Stepwise),在95%的置信區(qū)間內(nèi),分析土壤呼吸速率與土壤溫度(10 cm)、大氣溫度和土壤含水率之間的關(guān)系,建立最優(yōu)模型,函數(shù)模型如下:

其中,Y為土壤呼吸速率;θ為土壤的含水率;T10為10 cm處土壤的溫度;Tg為大氣溫度。方差分析結(jié)果表明,該函數(shù)模型包含這3個(gè)自變量時(shí),其顯著性概率值均小于0．001,函數(shù)擬合效果很好,可以解釋96%的土壤呼吸速率的季節(jié)變化特征,說(shuō)明煤礦復(fù)墾區(qū)人工重構(gòu)土壤呼吸速率由土壤溫度(10 cm)、大氣溫度和土壤含水率共同影響。

將每個(gè)觀(guān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)得土壤溫度、土壤含水率和大氣溫度值,帶入建立的多元函數(shù)模型中對(duì)土壤呼吸速率進(jìn)行估算(假設(shè)1 h內(nèi)土壤呼吸速率不變),見(jiàn)表3。

表3 日間土壤呼吸排放量估算Table 3 Estimation of daytime soil respiration emission g/(m2·h)

分析表3可知,與對(duì)照農(nóng)田相比潘一礦復(fù)墾區(qū)土壤呼吸速率估算值均小于對(duì)照農(nóng)田估算值,土壤呼吸的日排放量小于對(duì)照農(nóng)田;與其他同類(lèi)型礦區(qū)相比,復(fù)墾區(qū)土壤呼吸速率冬季估算值是淮北平原農(nóng)耕地(0．11)的1．45倍,春季估算值低于徐州垞城煤礦煤矸石復(fù)墾區(qū)(1．32),是山西安太堡露天煤礦復(fù)墾區(qū)夏季(0．36)的1．08倍和秋季的(0．22)2．59倍。與其他礦區(qū)同季節(jié)土壤呼吸速率數(shù)值上的差異,主要來(lái)自于土壤理化特性和土地利用方式上的差異。單因素方差分析結(jié)果表明,潘一礦復(fù)墾區(qū)土壤呼吸速率估算值與對(duì)照農(nóng)田、其他同類(lèi)型礦區(qū)無(wú)顯著差異(P＞0．05),土壤呼吸的日排放量差異也不大。因此,建立的多元函數(shù)模型可以應(yīng)用于淮南礦區(qū)復(fù)墾土壤呼吸科學(xué)評(píng)估工作上。

4 結(jié) 論

(1)潘一礦復(fù)墾區(qū)環(huán)境影響因子表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征,土壤呼吸速率與環(huán)境影響因子之間的相關(guān)系數(shù)R2值大小順序?yàn)?土壤溫度＞大氣溫度＞土壤含水率,且土壤呼吸速率與這3個(gè)環(huán)境因子呈顯著正相關(guān)。土壤呼吸速率與大氣相對(duì)濕度之間無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。在季節(jié)尺度上,土壤溫度(10 cm)、大氣溫度和土壤含水率均是土壤呼吸速率重要的環(huán)境調(diào)控因子。

(2)土壤呼吸速率的日變化曲線(xiàn)均呈單峰曲線(xiàn)變化,土壤呼吸速率日變化觀(guān)測(cè)最大值發(fā)生在12:00—14:00,觀(guān)測(cè)最小值出現(xiàn)在8:00和18:00兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)。土壤呼吸速率表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征,在不同季節(jié)具有顯著差異,均值大小順序?yàn)?春季＞夏季＞秋季＞冬季,且春季和夏季差異性不大。與正常農(nóng)田觀(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析可知,大氣溫度和相對(duì)濕度差異不大,土壤呼吸速率、土壤溫度、土壤含水率平均值略高于復(fù)墾區(qū)土壤觀(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),整體上正常農(nóng)田呼吸速率和環(huán)境因子與復(fù)墾區(qū)土壤觀(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)季節(jié)動(dòng)態(tài)變化特征一致。

(3)煤礦復(fù)墾區(qū)人工重構(gòu)土壤呼吸速率由土壤溫度(10 cm)、大氣溫度和土壤含水率(10 cm)共同決定,建立多元函數(shù)模型并進(jìn)行估算,類(lèi)比同類(lèi)型礦區(qū)復(fù)墾土壤呼吸速率,可應(yīng)用于淮南礦區(qū)復(fù)墾土壤呼吸速率的科學(xué)評(píng)估。

(4)潘一礦復(fù)墾區(qū)人工重構(gòu)土壤呼吸的Q10值,低于暖溫帶Q10平均值,低于中國(guó)土壤呼吸Q10平均值和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的Q10平均值。這可能與復(fù)墾區(qū)土壤受人為擾動(dòng)和機(jī)器碾壓造成土壤理化特性改變,引起影響土壤呼吸速率變化的重要環(huán)境調(diào)控因子變化,可能導(dǎo)致潘一礦復(fù)墾區(qū)土壤呼吸的Q10值偏低,還需要開(kāi)展進(jìn)一步的研究。

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Seasonal variation of soil respiration and its environmental effect factors on refactoring soil in coal mine reclamation area

ZHENG Yong-hong1,ZHANG Zhi-guo1,2,HU You-biao1,YAO Duo-xi1,CHEN Xiao-yang1
(1.School of Earth and Environment,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China;2.Key Laboratory of Mine Geological Hazard and Control,Anhui Province,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China)

In order to study the seasonal variation of soil respiration in the reclamation ecosystem of coal-mining subsidence and explore the effects of major environmental factors on soil respiration,the soil respiration was measured by using Li-8100A automated soil CO2flux system in reclamation area of Panyi Coal Mine continuously from January to October in 2012,and environment factors such as soil temperature and atmospheric temperature were also measured at the same time．The results showed that the soil temperature(10 cm),atmospheric temperature and soil moisture content(10 cm)on seasonal change scale,are positively correlated with soil respiration rate．Soil respiration rate shows unimodal curve type change in the daytime,the maximum occurs between 12:00 and 14:00,while minimum appear at 8:00 and 18:00．The soil respiration rate shows obvious seasonal variation,and different season exhibit significant differences．Compared with normal farmland soil,there is no striking difference between atmospheric temperature andrelative humidity．The averages with soil respiration rate,soil temperature and soil moisture content is slightly higher than observation point data in reclamation area soil．The Q10value of soil respiration is 1．94 in Panyi Coal Mine reclamation area,which is lower than the average value of Q10in warm temperate zone,terrestrial ecosystem of China and farmland ecosystem．The research preliminarily results illustrate seasonal variation characteristics of refactoring soil respiration in reclamation area．

reclamation area;refactoring soil;soil respiration;sensitivity of temperature

TD88;S15

A

0253-9993(2014)11-2300-07

2014-07-02 責(zé)任編輯:王婉潔

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51274013);安徽省高校省級(jí)優(yōu)秀人才基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(2013SQRL028ZD);安徽理工大學(xué)第四批中青年學(xué)術(shù)骨干資助項(xiàng)目

鄭永紅(1979—),女,新疆烏魯木齊人,講師,博士研究生。E-mail:zyhaust@163．com

鄭永紅,張治國(guó),胡友彪,等．煤礦復(fù)墾重構(gòu)土壤呼吸季節(jié)變化特征及其環(huán)境影響因子[J]．煤炭學(xué)報(bào),2014,39(11):2300-2306．

10．13225/j．cnki．jccs．2014．0862

Zheng Yonghong,Zhang Zhiguo,Hu Youbiao,et al．Seasonal variation of soil respiration and its environmental effect factors on refactoring soil in coal mine reclamation area[J]．Journal of China Coal Society,2014,39(11):2300-2306．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2014．0862