阅读图文资料,完成下列要求。
土壤中排放的 CO2 主要来自生物残体分解和根系呼吸,与土壤温度密切相关。土壤呼吸已成为陆地生态系统碳循环和气候变化的重要研究内容。受人类活动干扰,我国东北某山地植被群落发生了逆行演替:红松阔叶林→阔叶杂木林→灌木林→草本。某科研团队于 8 月份实地监测,并绘制了统计图(如下图)。
1.概括土壤 CO2 排放量的昼变化规律,并分析原因。
2.推测红松阔叶林土壤 CO2 排放量峰值高且明显滞后的原因。
3.简述该山地植被群落发生逆行演替对地理环境的影响。
4.有人认为,由森林逆行演替为草本,土壤 CO2 排放量减少,利于缓解全球变暖。试对此提出自己的看法。
(1)规律:先上升后下降(单峰型);峰值出现在午后,原因:土壤温度高时,生物残体分解作用强,根系呼吸作用强,释放的 C02 多。
(2)红松阔叶林生物量大,土壤中生物残体(或枯枝落叶)多,土壤微生物丰富,土壤呼吸排放 C02 多;8 月份红松阔叶林树冠茂密,林下光照较弱,土壤升温慢。
(3)土壤有机质减少;土壤 C02 排放量减少;生物多样性减少。
(4)此说法不正确。绿色植物通过光合作用吸收大气中的 C02,通过土壤呼吸向大气中释放 C02(1 分),参与全球的碳循环,有助于维持全球的碳平衡。与草本植物相比较,森林植物群落丰富,维持碳平衡的能力强,可以更多地吸收大气中的二氧化碳;演替为草本,维持 碳平衡的能力减弱,吸收的 C02 数量减少,会使得温室效应增强。
【分析】本题组以东北某山不同演替阶段植被群落 8 月份土壤二氧化碳排放通量时间变化为背景材料,以该山植被群落在逆行演替过程中可能引起的变化、白昼时段土壤二氧化碳排放 通量、土壤二氧化碳排放通量的时空变化相关性最小因素为切入点,考查自然地理环境的整 体性、太阳辐射与气温等相关知识及获取与解读信息、探究与论证地理问题的能力。
【解析】
(1)结合图示可分析出该地区土壤 CO2 排放量在 8 时开始上升然后在午后升至峰值后开始下降,呈现单峰型。主要的原因是日出后,太阳辐射增强,土壤温度升高,微生物分 解作用增强,植物根系作用增强,释放的 CO2 逐渐增多;一天中太阳辐射最强是正午,土壤温度最高应在午后一段时间,接下来太阳高度减小,土壤温度降低,土壤 CO2 排放量应该减小,因此壤 CO2 排放量的昼变化规律呈现单峰型。
(2)结合图示可以看出,在 8 月份均呈现单峰型的土壤 CO2 排放量的昼变化规律,植物根系和土壤中的微生物均受当地气温变化影响所致,中午前后气温高时排放通量大,而其它时 段气温较低,排放通量小;但是不同植被状况而土壤温度变化会有所不同,植被覆盖率,生 物量、壤水分等都会影响土壤温度的变化。而红松阔叶林土壤 CO2 排放量峰值最高主要是因为红松阔叶林生物量最大,土壤中枯枝落叶多,微生物丰富,土壤呼吸放出的 CO2 多;8 月份红松阔叶林树冠茂密,削弱光照,林下光照较弱,土壤升温比其他植被情况下缓慢,土壤 温度高值出现的时间会滞后,土壤 CO2 排放量峰值出现的时间也会相应滞后。
(3)根据题干信息可知“逆行演替”的原因是受人类干扰,该山地植被群落发生了逆行演替:红松阅叶林一阔叶杂木林一灌木林一草本,受人类活动干扰从阔叶林变化为草本植物, 该地生物多样性会减少;结合图示可知植被群落发生逆行演替时,生物量减少,枯枝落叶减少,土壤 CO2 排放量峰值逐渐减小,土壤有机质减小。
(4)由森林逆行演替为草本,土壤 CO2 排放量减少不一定能够缓解全球变暖现象。因为色植物通过光合作用呼吸大气中的 CO2,通过土壤呼吸向大气释放 CO2 进而参与全球的碳循环,维持全球的碳平衡。全球变暖主要是由于人类活动排放大量的温室气体 CO2 和植被破坏导致 CO2 消耗减少所造成的,因此森林植物群落丰富,能更多吸收大气中 CO2,维持碳平衡; 森林逆行演替为草本,土壤 CO2 排放量减少,但光合作用消耗的 CO2 也会大减,维持碳平衡的能力减弱,反而使得温室效应增强。
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