黄土丘陵区退耕植被土壤C、N、P化学计量学特征与土壤有机碳库及组分的响应

发布时间：2016-07-17 14:10

  本文关键词：黄土丘陵区退耕植被土壤C、N、P化学计量学特征与土壤有机碳库及组分的响应机制，由笔耕文化传播整理发布。

《西北农林科技大学》 2015年

黄土丘陵区退耕植被土壤C、N、P化学计量学特征与土壤有机碳库及组分的响应机制

赵发珠  

【摘要】：大规模植被恢复不仅是防止水土流失、恢复退化土壤生态系统的主要措施,也是引起土壤固碳潜力变化的重要因素。本研究在退耕还林工程背景下,通过整合分析(Synthesis)的方法,从大尺度分析退耕还林草工程实施之后不同气候区域土壤固碳量和固碳速率的差异,以及土壤C:N,C:P和N:P化学计量学比值分布差异和变化率。且以陕北黄土丘陵区典型退耕还林地为研究对象,通过野外试验与室内分析的方法相结合,从区域尺度分析不同恢复植被类型土壤碳组分和土壤C:N:P生态化学计量特征及其演变规律,揭示植被恢复后土壤碳库与其土壤碳氮磷的交互作用和制约关系;阐明土壤碳氮磷生态化学计量特征与土壤碳组分的响应关系;并以区域尺度土壤固碳响应机理诠释大尺度土壤固碳效益为基础,深入探讨植被恢复后土壤碳氮磷互作效应及其对土壤固碳的响应机制。取得以下主要结论:(1)大规模退耕植被恢复后土壤固碳量和固碳速率明显增加,且退耕植被恢复年限和植被恢复类型成为主要影响因素。退耕还林草工程实施后土壤固碳量增加了14.46 TG C/year(固碳速率为0.54 Mg C/ha/year),其中林地能够显著增加土壤固碳量。同时土壤固碳量和固碳速率都随着降雨量的增加而增加。退耕后植被恢复年限达20年后能够显著增加土壤固碳量而固碳速率则10年增加的最为明显。因此,植被类型和恢复年限成为碳固定的主要影响因素,对该工程土壤固碳能力起着重要作用。(2)大规模退耕植被恢复后土壤C:N,C:P和N:P化学计量学特征在不同恢复植被类型有所不同,且受年均温和降雨的影响。退耕植被恢复后土壤C:N,C:P和N:P化学计量学比值频率分布分别在8–16,16–32和0–2之间。植被类型显著的影响土壤C:N,C:P和N:P化学计量学特征。且年均降雨量和年均温度在植被恢复的各个时期显著影响土壤C:N比值。退耕还林草之后土壤C,N和P含量之间的强相关性表明存在着“Redfield”效应。同时线性回归表明土壤C:N,C:P和N:P化学计量学比值变化率和植被恢复年限,年均温和年均降雨量之间表现出显著相关。因此,大规模退耕还林草之后土壤C:N,C:P和N:P化学计量学比值发生明显变化,且这种变化受气候因素影响。(3)退耕植被恢复之后浅层土壤碳,氮和磷储量增加显著,但是深层土壤增加量也不容忽视。且土壤C:N,C:P和N:P化学计量学特征受土层和植被类型的影响较大。退耕植被恢复后土壤有机碳,全氮和全磷储量分别在40–100 cm和100–200 cm土层分别增加了17.56–32.96%和21.05–43.75%,22.47–44.83%和12.02–42.42%,10.34–33.00%和27.86–59.46%。表明退耕植被恢复之后能够显著影响到深层土壤碳,氮和磷储量变化。同时除了土壤C:N比之外,C:P和N:P化学计量学特征随土层增加逐渐减小。且不同植被类型土壤C:N,C:P和N:P化学计量学特征高于坡耕地。(4)退耕植被恢复对于土壤碳组分0–200 cm土层含量变化有着明显的影响。与坡耕地比较,不同退耕植被能够显著增加深层土壤可溶性碳,颗粒有机碳,活性有机碳储量,在0–10 cm,10–40 cm,40–100 cm和100–200 cm土层分别增加了23.52–64.28%,12.50–60.00%,0.52–38.35%和1.18–24.70%;轻组有机碳储量在0–10 cm,10–40 cm和40–100 cm土层分别增加了60.92–85.60%,5.97–30.38%和7.77–10.82%;而微生物碳分配比例0–10 cm,10–20 cm和20–30 cm土层分别增加了27.59–66.88%,22.25–41.21%和6.39–32.85%。说明植被恢复之后作为有机碳固定的重要影响因素,深层土壤碳组分对于生态系统碳循环起着不可忽视的作用。(5)退耕植被恢复之后,土壤C,N和P化学计量学比值与碳组分通过相互响应,共同来调控土壤碳储量的变化。退耕植被恢复之后,在0–200 cm不同土层剖面上植被恢复对于轻组有机碳(LOFC),微生物碳(MBC)和活性有机碳(LOC)有着较大的影响。表明植被恢复之后不同的碳组分的敏感性和指示作用在不同植被类型和不同土层有所差异。C:N比值对颗粒有机碳2–53um(POC2),而C:P和N:P比值分别对活性有机碳(LOC)和微生物碳(MBC)影响最为敏感。同时不同植被恢复类型对于土壤C:N,C:P和N:P比值和对碳组分的影响具有相似性,且聚集程度较高。表明土壤C,N和P化学计量学比值与碳组分通过相互表征,共同来调控土壤碳储量的变化。

【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S153.6
【目录】：

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1 刘畅;任艳林;贺金生;;草地造林40年后土壤可溶性有机碳下降[J];北京大学学报(自然科学版);2009年03期

2 张文彦;樊江文;钟华平;胡中民;宋璐璐;王宁;;中国典型草原优势植物功能群氮磷化学计量学特征研究[J];草地学报;2010年04期

3 郭剑芬;杨玉盛;陈光水;杨智杰;;格氏栲天然林与人工林枯枝落叶层和粗木质残体有机化学组成研究[J];亚热带资源与环境学报;2008年03期

4 毛艳玲;杨玉盛;崔纪超;王国强;;土地利用方式对土壤活性有机碳分布的影响[J];福建林学院学报;2008年04期

5 信忠保;余新晓;张满良;李庆云;李海光;;黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用的土壤养分特征[J];干旱区研究;2012年03期

6 吴建国,张小全,王彦辉,徐德应;土地利用变化对土壤物理组分中有机碳分配的影响[J];林业科学;2002年04期

7 郭胜利;马玉红;车升国;孙文义;;黄土区人工与天然植被对凋落物量和土壤有机碳变化的影响[J];林业科学;2009年10期

8 孟凡乔;况星;张轩;杜章留;;土地利用方式和栽培措施对农田土壤不同组分有机碳的影响[J];农业环境科学学报;2009年12期

9 姜霞;王进;李丛瑞;戴晓勇;张贵云;刘兰;;黔中地区3种林分土壤轻组有机碳含量研究[J];江苏农业科学;2013年02期

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1 王莹;围湖造田不同土地利用方式对土壤有机碳库的影响[D];南京林业大学;2010年

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1 赵明东;罗晓红;刘淑霞;;土壤活性有机碳·养分有效性与作物产量的关系[J];安徽农业科学;2006年04期

2 丁青坡;王秋兵;韩春兰;王洪禄;王晓峰;;矿区不同复垦年限土壤养分及有机碳特性研究——以抚顺矿区碳质页岩区复垦土壤为例[J];安徽农业科学;2006年17期

3 田林双;戴传超;史央;王兴祥;赵庆新;;植物残体在不同利用方式红壤中的腐解及对红壤微生物区系的影响[J];安徽农业科学;2006年21期

4 杨东;田娜;焦金鱼;;植被恢复措施与土壤酶活性和肥力的相关性研究——以半干旱林区为例[J];安徽农业科学;2007年22期

5 李月梅;曹广民;徐仁海;;土地利用方式对高寒草甸土壤有机碳及其组分的影响[J];安徽农业科学;2008年14期

6 王锐;常庆瑞;孙权;刘梦云;;黄土高原植被恢复过程中土壤酶活性特征研究[J];安徽农业科学;2008年25期

7 蔡艳;张毅;吴清华;吴德勇;;杜鹃花叶片N/P·LMA与生态适应性关系的初步研究[J];安徽农业科学;2008年30期

8 李守中;徐文程;许鹏程;;闽侯郊区不同土地利用方式对土壤活性碳的影响[J];安徽农业科学;2008年31期

9 赵满兴;王文强;;延安人工林地土壤可溶性有机氮(SON)含量分析[J];安徽农业科学;2009年06期

10 李景刚;贾树海;赵国平;;围栏封育对退化草原土壤性质的影响[J];安徽农业科学;2010年01期

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1 谷勇;殷瑶;齐泮伦;吴昊;;森林碳储量研究进展[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第一卷）[C];2010年

2 许志刚;陈代钊;曾荣树;郭凯;李元平;;CO_2地下埋存分布状况及环境影响的监测[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年

3 成绍鑫;韩立新;;腐植酸的低碳效应解析[A];2010中国腐植酸行业低碳经济交流大会暨第九届全国绿色环保肥料（农药）新技术、新产品交流会论文集[C];2010年

4 高松;张兰英;王琳;刘鹏;邓银舟;;低温菲降解菌群的筛选驯化与降解特性研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第二卷）[C];2009年

5 朱远达;张光远;蔡强国;丁树文;;侵蚀影响下土壤碳和养分空间变化及其过程模拟[A];第二届水土保持生态环境研讨会暨第六届海峡两岸水土保持学术研讨会论文集[C];2001年

6 陈尚洪;刘定辉;朱钟麟;舒丽;王昌全;;四川盆地秸秆还田免耕对土壤养分及碳库的影响[A];四川省水土保持学会第四届会员代表大会暨学术交流会论文集[C];2007年

7 燕楠;王冬梅;宁月胜;史常青;;退耕还林固碳释氧效应初探[A];中国北方退耕还林工程建设管理与效益评价实践[C];2008年

8 王旭东;;农田秸秆循环利用对土壤碳库及腐殖物质性质的影响[A];低碳陕西学术研讨会论文集[C];2010年

9 吴明;;竹林土壤生态系统健康研究与展望[A];中国林学会首届竹业学术大会论文集[C];2004年

10 尤文忠;张慧东;邢兆凯;郭锦山;颜廷武;赵刚;魏文俊;;东北地区不同气候带落叶松林土壤呼吸比较研究[A];第二届中国林业学术大会——S10 林业与气候变化论文集[C];2009年

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1 张凯;园林绿地生态系统养分动态及其利用效率研究[D];安徽农业大学;2010年

2 刘伟峰;海洋溢油污染生态损害评估研究[D];中国海洋大学;2010年

3 熊晶;海洋生态本体的建模方法研究及应用[D];中国海洋大学;2010年

4 赖力;中国土地利用的碳排放效应研究[D];南京大学;2010年

5 方江平;西藏原始林芝云杉林群落结构与功能研究[D];中南林业科技大学;2010年

6 欧阳资文;喀斯特峰丛洼地不同退耕还林还草模式的生态效应研究[D];湖南农业大学;2010年

7 郝文芳;陕北黄土丘陵区撂荒地恢复演替的生态学过程及机理研究[D];西北农林科技大学;2010年

8 佘雕;黄土高原水土保持型灌木林地土壤质量特征及评价[D];西北农林科技大学;2010年

9 高茂盛;渭北旱作苹果园保护性耕作技术土壤水分养分效应研究[D];西北农林科技大学;2010年

10 廖艳;我国典型低温区土壤有机碳变化及土壤呼吸特征[D];中国地质大学（北京）;2011年

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1 乐丽鑫;耕作方式对稻田土壤有机碳库的影响[D];华中农业大学;2010年

2 田慎重;耕作方式及其转变对麦玉两熟农田土壤CH_4、N_2O排放和固碳能力的影响[D];山东农业大学;2010年

3 孙棣棣;应用磷脂脂肪酸方法研究毛竹林土壤微生物群落结构演变规律[D];浙江农林大学;2010年

4 叶耿平;集约经营毛竹林土壤温室气体排放特征及其与施肥的关系[D];浙江农林大学;2010年

5 李雷;巢湖湿地沉积物中有机碳、氮、磷分布特征及其相关性研究[D];安徽师范大学;2010年

6 张赫斯;西苕溪流域内典型土壤及沉积物对磷吸附解吸特性研究[D];浙江大学;2011年

7 王雪芹;毛竹林地土壤养分动态变化及微生物特性研究[D];浙江大学;2011年

8 刘瑜;不同种植模式对北疆农田土壤微生物多态性的影响[D];石河子大学;2010年

9 鄂焱;闽江口互花米草湿地甲烷与二氧化碳通量研究[D];福建师范大学;2010年

10 卢茜;武夷山不同类型土壤有机碳含量及影响因素研究[D];福建师范大学;2010年

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1 李月梅;曹广民;徐仁海;;土地利用方式对高寒草甸土壤有机碳及其组分的影响[J];安徽农业科学;2008年14期

2 阳利永;渠甲源;吴献花;;不同土地利用方式对土壤养分的影响[J];安徽农业科学;2012年18期

3 王国兵;阮宏华;唐燕飞;何容;;森林土壤微生物生物量动态变化研究进展[J];安徽农业大学学报;2009年01期

4 王根绪,马海燕,王一博,常娟;黑河流域中游土地利用变化的环境影响[J];冰川冻土;2003年04期

5 何钢,刘鸿雁;河北坝上地区及浑善达克沙地植被演化及其与风沙活动关系[J];北京大学学报(自然科学版);2004年04期

6 徐秋芳,姜培坤,沈泉;灌木林与阔叶林土壤有机碳库的比较研究[J];北京林业大学学报;2005年02期

7 王清奎;汪思龙;冯宗炜;;杉木纯林与常绿阔叶林土壤活性有机碳库的比较[J];北京林业大学学报;2006年05期

8 耿玉清;余新晓;岳永杰;李金海;张国桢;刘松;;北京山地针叶林与阔叶林土壤活性有机碳库的研究[J];北京林业大学学报;2009年05期

9 张法伟;李英年;李红琴;王勤学;杜明远;赵亮;汪诗平;;青藏高原3种主要植被类型的表观量子效率和最大光合速率的比较[J];草地学报;2007年05期

10 吴建国;吕佳佳;;气候变化对青藏高原高寒草甸适宜气候分布范围的潜在影响[J];草地学报;2009年06期

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1 周焱;武夷山不同海拔土壤有机碳库及其矿化特征[D];南京林业大学;2009年

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1 邵月红;我国亚热带和温带土壤有机碳动态变化及InTEC模型的验证[D];南京农业大学;2005年

2 李玉武;次生植被下土壤活性有机碳组分季节动态研究[D];中国科学院研究生院（成都生物研究所）;2006年

3 周玮;花江峡谷喀斯特土壤酶与可氧化有机碳研究[D];贵州大学;2007年

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4 曾德慧,陈广生;生态化学计量学:复杂生命系统奥秘的探索[J];植物生态学报;2005年06期

5 李远军;朱琳;;化学计量学在我国的发展[J];西昌学院学报(自然科学版);2005年04期

6 王清龙;吕全建;;化学计量学在化学中的应用进展[J];郑州牧业工程高等专科学校学报;2006年03期

7 程滨;赵永军;张文广;安树青;;生态化学计量学研究进展[J];生态学报;2010年06期

8 袁伟;董元华;王辉;;蔬菜与肥料中养分摩尔数比与作物生长及氮素利用的关系[J];土壤学报;2011年02期

9 邵梅香;覃林;谭玲;;我国生态化学计量学研究综述[J];安徽农业科学;2012年11期

10 赵亚芳;徐福利;王渭玲;;华北落叶松人工林碳氮磷生态化学计量学特征研究展望[J];北方园艺;2014年17期

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1 倪永年;;化学计量学在生命科学研究中的应用[A];第十一届全国计算（机）化学学术会议论文摘要集[C];2011年

2 卢小泉;王睿;刘宏德;陈晶;王岚;段爱霞;;化学计量学在基因组、蛋白质组学研究中的应用[A];第九届全国计算（机）化学学术会议论文摘要集[C];2007年

3 吴海龙;俞汝勤;;化学计量学定量分析理论若干发展动态[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年

4 陈晶;李鹏霞;何勇;卢小泉;;一些化学计量学和生物信息学新方法研究[A];中国化学会第27届学术年会第15分会场摘要集[C];2010年

5 倪永年;;化学计量学在生命科学和食品安全研究中的应用[A];中国化学会第28届学术年会第14分会场摘要集[C];2012年

6 俞汝勤;吴海龙;蒋健晖;沈国励;;分析化学计量学若干新进展[A];第九届全国计算（机）化学学术会议论文摘要集[C];2007年

7 倪永年;;化学计量学结合光谱和色谱技术在生命科学中的应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第19分会：化学信息学与化学计量学[C];2014年

8 俞汝勤;吴海龙;蒋健晖;沈国励;;化学计量学与有机及生化物质分析[A];中国化学会第十四届有机分析及生物分析学术研讨会会议论文摘要集[C];2007年

9 吴海龙;俞汝勤;;二阶校正的理论发展及其应用研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年

10 邵学广;蔡文生;陈达;李艳坤;刘智超;;复杂分析信号的解析与定量算法研究[A];第九届全国计算（机）化学学术会议论文摘要集[C];2007年

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1 本报记者　 姚学文 通讯员　 李璀 实习生 周海平;[N];湖南日报;2006年

2 罗仲尤、李璀;[N];光明日报;2004年

3 胡岳;[N];中国教育报;2003年

4 本报通讯员　李莉、罗仲尤、欧阳玉、李璀;[N];光明日报;2004年

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1 赵发珠;黄土丘陵区退耕植被土壤C、N、P化学计量学特征与土壤有机碳库及组分的响应机制[D];西北农林科技大学;2015年

2 张志敏;化学计量学算法实现的软件开发基础研究[D];中南大学;2012年

3 白立飞;化学计量学在中药研究中的应用[D];吉林大学;2006年

4 许青松;化学计量学基础算法研究[D];湖南大学;2001年

5 邱萍;化学计量学用于食品中有机农药残留量分析的研究[D];南昌大学;2006年

6 韩清娟;多维光谱数据解析的化学计量学算法及应用研究[D];湖南大学;2008年

7 金竞文;复杂体系光谱定量分析的新型化学计量学模型与方法研究[D];湖南大学;2014年

8 董文江;指纹图谱技术结合化学计量学在某些食品和中药样品质量控制中的应用[D];南昌大学;2013年

9 陈华舟;光谱分析的化学计量学研究及其在土壤近红外分析中的应用[D];上海大学;2011年

10 李晓宁;化学计量学应用于中药分析和指纹图谱构建的研究[D];湖南大学;2002年

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1 王伟伟;应用红外光谱和化学计量学进行疾病诊断及中药重金属检测的研究[D];广东药学院;2015年

2 李天平;湘北丘陵区混交阔叶林不同树种土壤C、N、P生态化学计量学特征研究[D];中南林业科技大学;2015年

3 刘科;共识建模方法在光谱分析中的应用研究[D];温州大学;2015年

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5 吴海;质谱法结合化学计量学在中药分析及脂组学中的应用研究[D];中南大学;2009年

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8 蔡文香;化学计量学原理在生物数学中的应用[D];东北师范大学;2006年

9 陆敏春;化学计量学网络平台的设计及其应用[D];四川大学;2005年

10 刘文龙;胶州湾湿地生态系统碳氮磷含量及生态化学计量学特征[D];青岛大学;2014年

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