尕海湿地生态系统土壤特征及温室气体排放研究

发布时间：2018-07-11 18:44

  本文选题：尕海湿地 + 土壤物理特征　； 参考：《甘肃农业大学》2014年博士论文

【摘要】：尕海湿地是典型高寒湿地，了解和掌握其水源涵养功能、有机碳、氮的蓄积状况以及整个生态系统温室气体排放特征是高寒湿地碳、氮、水循环研究的重要基础，也是全球环境变化研究的重要内容之一。尕海湿地区域有草本泥炭地、高山湿地、沼泽湿地等多种类型，这些湿地类型在调节洪峰、蓄存降水、保持水土、改善小气候和维持区域碳氮平衡中发挥着巨大的作用，对维持区域经济发展和生态平衡具有极其的重要意义。深入研究尕海湿地土壤特征及温室气体排放规律，不仅为有效恢复和合理保护尕海湿地提供技术策略，而且有助于准确评估我国高寒湿地温室气体排放的贡献率，也为研究控制高寒湿地温室气体排放提供一定的研究基础。 本文以尕海湿地系统4种典型湿地类型为研究对象，以生态学、水文学、大气物理学等学科理论为指导，运用野外固定样地调查、室内试验测定、数学统计分析等方法，研究揭示了尕海湿地系统的土壤物理特征、水源涵养功能、有机碳密度、有机碳储量、肥力等的空间变化规律，分析探讨了海拔高度对湿地土壤特征的影响，监测分析了尕海湿地系统CH4、CO2、N2O的时空排放规律及温度因素对湿地温室气体排放的影响。主要结论如下： (1)尕海湿地系统不同湿地类型的土壤颗粒组成、土壤容重和土壤孔隙度差异明显，且均随土壤深度的增加呈现波动性变化；0～60cm层土壤平均粗砂粒含量为草本泥炭地(63.00%)沼泽湿地(46.47%)高山湿地(37.60%)，细砂粒含量与粗砂粒恰好相反；土壤容重为亚高山草甸(1.29g·cm-3)高山湿地(0.90g·cm-3)沼泽湿地(0.49g·cm-3)草本泥炭地(0.22g·cm-3)；土壤总孔隙为草本泥炭地(86.52%)沼泽湿地(77.20%)高山湿地(63.21%)亚高山草甸(49.54%)；土壤最大蓄水量为草本泥炭地(13143.94t·hm-2)沼泽湿地(11640.19t·hm-2)高山湿地(9060.79t·hm-2)亚高山草(7391.80t·hm-2)，非毛管蓄水量为草本泥炭地(937.67t·hm-2)亚高山草甸(598.50t·hm-2)高山湿地(594.67t·hm-2)沼泽湿地(325.13t·hm-2)，土壤排水能力的平均值为亚高山草甸(51.49mm)沼泽湿地(49.66mm)高山湿地(43.42mm)草本泥炭地(22.45mm)。在尕海湿地系统中，草本泥炭地的水源涵养功能最好，而亚高山草甸排水功能最好。 (2)尕海湿地系统不同湿地类型的土壤有机碳含量差异明显。草本泥炭地土壤有机碳含量明显高于其他类型，平均有机碳含量(286.80g·kg-1)约为沼泽湿地(98.51g·kg-1)、高山湿地(57.45g·kg-1)、亚高山草甸(40.22g·kg-1)的2.91、4.99和7.13倍；各类型湿地土壤平均有机碳密度为：草本泥炭地(63.89kg·m-3)亚高山草甸(51.44kg·m-3)沼泽湿地(49.12kg·m-3)高山湿地(46.82kg·m-3)，以0～10cm剖面的密度最大；各类湿地土壤剖面有机碳密度与有机碳含量的变化趋势基本一致，均随土壤深度的增加呈现波动性变化；草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸土壤有机碳均存在0～10cm和20～40cm两个明显储碳层；4种类型湿地0～60cm的土壤总有机碳储量约为9.50×106t。在尕海湿地系统中，草本泥炭地的土壤有机碳储量最高，而亚高山草甸储量最低。 (3)尕海湿地系统不同湿地类型的土壤肥力差异明显。0～60cm层土壤pH值大小为草本泥炭地(6.03)沼泽湿地(6.26)高山湿地(7.72)亚高山草甸(7.92)；全N含量为草本泥炭地(12.72g·kg-1)沼泽湿地(8.75g·kg-1)高山湿地(6.99g·kg-1)亚高山草甸(3.75g·kg-1)，且存在显著差异(P 0.05)，土壤水解N含量为草本泥炭地(71.78mg·kg-1)沼泽湿地(45.96mg·kg-1)高山湿地(45.96mg·kg-1)亚高山草甸(13.97mg·kg-1)；全P含量为草本泥炭地(2.56g·kg-1)高山湿地(2.25g·kg-1)亚高山草甸(2.24g·kg-1)沼泽湿地(2.17g·kg-1)，有效P含量为高山湿地(14.72mg·kg-1)草本泥炭地(5.68mg·kg-1)亚高山草甸(4.86mg·kg-1)沼泽湿地(2.92mg·kg-1)；全K含量平均值排序为亚高山草甸(11.01g·kg-1)高山湿地(9.46g·kg-1)草本泥炭地(5.11g·kg-1)沼泽湿地(5.05g·kg-1)，速效K含量为亚高山草甸(80.93mg·kg-1)高山湿地(44.37mg·kg-1)草本泥炭地(30.62mg·kg-1)沼泽湿地(20.93mg·kg-1)。在尕海4湿地系统中，草本泥炭地的土壤N、P素含量最高，而亚高山草甸土壤K素含量最高。 (4)尕海湿地土壤物理性质随着海拔高度的增加表现有所不同，其中湿地的土壤含水量、土壤通气度和总孔隙度均表现出随海拔高度的上升而升高的趋势，且与海拔有显著的相关性。而容重、非毛孔隙度和毛管孔隙度随海拔高度的上升变化规律不明显，与海拔相关性不强；湿地土壤有机质、土壤全氮、全磷和pH值均表现为高海拔高于低海拔，全钾表现为高海拔区低于低海拔区；除全钾外，尕海湿地土壤其他化学性质均随海拔高度的增加而增加，但和海拔并不都成呈显著性相关。 (5)尕海湿地系统的CH4、N2O排放通量和CO2表观排放通量具有明显的空间变化特征，CH4、N2O排放通量和CO2表观排放通量的最小值分别为亚高山草甸(－0.014±0.126mg·m-2·h-1)，高山湿地(-0.008±0.022mg·m-2·h-1)和沼泽湿地(137.17±284.51mg·m-2·h-1)，而最大值分别为沼泽湿地(0.498±0.682mg·m-2·h-1)，草本泥炭地(0.094±0.117mg·m-2·h-1)和高山湿地(497.81±473.09mg·m-2·h-1)，植物和土壤综合作用决定排放通量的空间差异性；同时CH4排放通量、CO2表观排放通量有明显的时间变化特征，最大值出现在2011年的7~10月和2012年的5~7月，而后降低并维持相对稳定变化趋势；土壤地下5cm温度、气温及地表温度与尕海湿地生态系统CO2表观排放通量呈显著曲线关系，，与CH4排放通量均存在一定正相关，但对N2O无明显影响；尕海四种类型湿地亚高山草甸、高山湿地、草本泥炭地和沼泽湿地的CH4年排放通量分别为－1.805、9.157、11.484和30.144kg·ha-1，N2O排放通量分别为3.24、-1.34、9.55和1.67kg·ha-1，CO2表观排放通量分别为29267.49、35044.53、32112.9和12369.45kg·ha-1。
[Abstract]:The wetland is a typical alpine wetland . It is important to understand and master the water conservation function , organic carbon , nitrogen accumulation and the greenhouse gas emission characteristics of the whole ecosystem . It is also an important part of the research on the global environmental change . The wetland areas have great significance in regulating the flood peak , storing the precipitation , keeping the water soil , improving the small climate and maintaining the regional carbon nitrogen balance .

In this paper , four typical wetland types of wetland system are studied , such as ecology , hydrology , atmospheric physics and so on . The spatial variation law of soil physical characteristics , water conservation function , organic carbon density , organic carbon reserve , fertility and so on are studied in this paper .

( 1 ) The soil particle composition , soil bulk density and soil porosity difference of different wetland types in the wetland system of Qinghai - Hai wetland are obviously different , and the fluctuation of soil depth increases with the increase of soil depth ;
The average coarse sand content in the 0 锝

本文编号：2116262