长江源区典型高寒沼泽草甸土壤有机碳组分对模拟增温与氮沉降的响应

发布时间：2020-03-17 13:33

【摘要】：全球气候变暖和大气氮沉降增加作为全球气候变化中最为突出的两大环境问题,已经成为近些年来科学家们研究的重点内容。自工业化革命以来,地球表面的平均温度在20世纪升高了将近0.60℃。根据IPCC的预测,预计到2100年全球平均气温将比工业化革命之前至少上升1.5℃。同时,在过去的一个世纪,由于化石燃料燃烧的日益增加以及含氮化合物的大量使用,人类已向大气和水体中排放了大量的含氮化合物,并由此导致大气进入陆地生态系统的大气干、湿氮沉降在逐年激增。随着全球经济的发展,气候变暖和大气氮沉降的增加这两大问题在短时期内也将继续存在,而这两大环境问题必然会对陆地土壤有机碳库产生显著的影响。高寒沼泽草甸生态系统是维持青藏高原长江源区等地区高寒畜牧业的物质基础,沼泽草甸中的植物生存环境条件严酷,各生态因子常常处于植物生存的阈值边界。高寒沼泽草甸生态系统较其他陆地生态系统对全球变化的响应更加的敏感,更加的迅速,所以研究高寒沼泽草甸生态系统土壤碳库对于气候变暖和大气氮沉降增加的影响,对研究青藏高原乃至全球生态系统土壤碳库对全球变化的响应都具有重要意义。试验采用开顶增温小室和人工施加氮肥的方法进行模拟增温和模拟大气氮沉降增加,研究了气温升高、大气氮沉降增加及其交互作用对高寒沼泽草甸土壤碳库有机碳组分(包括MBC、DOC、SOC)和植物生物量(地上与地下生物量)的影响,并得出如下的结果:(1)模拟增温导致高寒沼泽草甸有机碳组分发生变化。低幅度增温MBC显著增加,而高幅度增温对这种促进效果有所抑制。增温处理使得0—20cm 土层DOC含量降低,但仅有少量处理点达到显著下降水平,20—30cm 土层DOC含量无显著变化。增温处理使得了 0—20cm 土层SOC含量降低,并且增温幅度越大,SOC含量下降幅度越大,低幅度增温促进20—30 cm 土层SOC的生成,但这种促进效果在高幅度增温小室内并不显著。增温促进了高寒沼泽草甸地上生物量的生成,并且增温幅度越大地上生物量增加越多。低幅度增温处理促进了地下生物量的生成,高幅度增温处理导致了土壤含水量的降低,从而抑制了地下生物量随温度上升而增加的这种促进作用。MBC和SOC经增温处理上下层随季节变化规律不一致。DOC的峰值出现在旺盛季(8月)。(2)模拟氮沉降导致高寒沼泽草甸有机碳组分发生变化。低浓度施氮MBC显著增加,而高浓度施氮对这种促进效果有所抑制。施氮处理抑制了0—20cm 土层DOC的生成,20—30cm 土层DOC无显著规律性变化。低浓度施氮显著增加了 0—20cm 土层SOC的含量,高浓度施氮在生长初期(6月)与凋落季(9月)表现为抑制作用,旺盛季(8月)表现为促进作用,施氮促进了 20—30cm 土层SOC的生成。施氮显著增加了高寒沼泽草甸地上与地下生物量。MBC和DOC经施氮处理呈现相同的季节变化规律:旺盛季(8月)大于凋落季(9月)大于生长初期(6月),SOC经施氮处理上下层季节变化规律不同。(3)在增温与施氮交互作用的试验中,根据多因素方差分析得出,增温与施氮对MBC和SOC存在着交互作用。根据试验结果可以推测:在植被生长的这几个月,增温与施氮交互作用会使长江源区高寒沼泽草甸土壤有机碳库储量上升。
【图文】：

将地温计安装在不同深度土壤温度进行检测，每３０ｍｉｎ记录一录仪中，同时安装空气气温传感器，记录空气温度。逡逑７年６月、８月和９月，在各个样方内布设１５ｃｒｎｘｌ５Ｃｍ的区域地不同处理用内径５邋ｃｍ的不镑钢土钻由上至下分０—２０邋ｃｍ和２０处理同深度３钻样品混合成一个样品。回实验室后，样品挑除砾用于土壤ＳＯＣ的测定；另取一部分新鲜样品冷藏，用于土壤Ｍ个指标设置三个重复。逡逑样品的采集处理：地上生物量和地下生物量均用收获法测定。在Ｘ邋１５邋ｃｍ的样方，，收获每个样方框内植物的地上部分，于６５邋烘单位面积内的地上生物量。用内径５邋ｃｍ的不锈钢钻由上至下分以两层钻取土芯样品。将每个样方同一层次的３个土柱混合后装于水洗去附着土壤，在６５邋°Ｃ烘干至恒重。称量后计算单位面积内子的变化逡逑１５－｜逦－？－ＣＫ逡逑

图３邋６—９月增温小室内外５ｃｍ地温逡逑Ｆｉｇ．３邋Ｉｎｓｉｄｅ邋ａｎｄ邋ｏｕｔｓｉｄｅ邋ｔｈｅ邋ＯＴＣｓ邋５ｃｍ邋ｇｒｏｕｎｄ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｆｒｏｍ邋Ｊｕｎｅ邋ｔｏ邋Ｓｅｐｔｅｍ－ａ－ｃｋ逡逑６０逡逑ｔ严逡逑Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑５逦６逦７逦８逦９逡逑月份逡逑图４邋５—９月增温小室内外２０ｃｍ邋土壤含水率逡逑．４邋Ｉｎｓｉｄｅ邋ａｎｄ邋ｏｕｔｓｉｄｅ邋ｔｈｅ邋ＯＴＣｓ邋ｓｏｉｌ邋ｗａｔｅｒ邋ｃｏｎｅｎｔ邋ａｔ邋２０ｃｍ邋ｆｒｏｍ邋Ｍａｙ邋ｔｏ邋Ｓｅｐｔｅｍｂ
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X144

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本文编号：2587548