黄土高原主要植物叶凋落物分解过程中碳流通研究

发布时间：2017-10-20 15:40

  本文关键词：黄土高原主要植物叶凋落物分解过程中碳流通研究

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【摘要】：凋落物是指在生态系统内,由地上植物组分产生并归还到地面,作为分解者的物质和能量来源,借以维持生态系统功能的所有有机质的总称。凋落物的分解是生态系统养分循环的关键过程之一,对其分解过程的研究有助于理解生态系统的生物地球化学循环和土壤有机质的形成。黄土高原地区由于恶劣的自然环境和长期的开垦及不合理利用,导致这一地区自然植被遭到严重破坏,土壤贫瘠,生态环境极度脆弱。近年来,黄土高原通过一系列的退耕还林还草、封山育林育草、禁伐禁牧等工程,植被得到了恢复,生态环境有所改善。随着这些工程的开展,植物凋落物就成为了这些地区主要的有机物质及养分来源。因此研究黄土高原地区植物凋落物的分解状况和生态系统管理具有重要的理论和指导意义。本文选取黄土高原种植较为广泛的几种植物叶凋落物为研究对象,采用室内恒温培养法研究了不同叶凋落物的分解特征和其进入土壤后对土壤有机碳、氮、磷含量的影响,以及不同温度、土壤含水量、氮添加对叶凋落物分解特征的影响,最后研究了混合叶凋落物的分解特征。研究主要获得以下结论:1.不同叶凋落物加入土壤后,CO_2释放速率表现为相似的变化趋势:培养初期CO_2释放速率较大,随后进入相对缓慢且稳定的分解期。CO_2累积释放量以玉米叶凋落物最大,油松叶凋落物最小。不同叶凋落物质量随着时间推移均不断减小。所研究10种叶凋落物的分解速率主要集中在0.47-1.20 kg kg-1 a-1之间,差异较大。通过对凋落物初始底物质量与其干重剩余率进行相关分析,结果表明:叶凋落物分解速率与全碳、磷钾含量相关(P0.01)。不同叶凋落物分解过程中N、P含量呈上升趋势,而C、K含量变化不一致。不同叶凋落物养分释放模式具有明显的阶段性。10种叶凋落物在分解过程中C、N大致呈释放模式,不同叶凋落物P、K元素释放动态存在显著差异。2.温度升高促进了叶凋落物分解过程中CO_2的释放。叶凋落物的CO_2累积释放量在25℃条件下比15℃培养条件下高2.4-25.3%。高的土壤含水量也促进了叶凋落物CO_2的释放,80%田间持水量条件下叶凋落物CO_2累计释放量比40%田间持水量条件下高9.5-17.7%。氮添加对不同叶凋落物的CO_2累积释放量的影响不同:氮添加有利于油松叶凋落物后期CO_2释放,但抑制了针茅叶凋落物CO_2释放,对刺槐和杨树叶凋落物CO_2释放影响没有差异。温度和土壤含水量的升高促进了叶凋落物的分解,氮添加抑制了刺槐、针茅、杨树叶凋落物的分解。温度升高显著降低了大部分叶凋落物分解前期的碳残留率,促进了氮释放,促进了部分叶凋落物磷和钾的释放,对其他叶凋落物养分释放存在分解阶段的差异。水分和氮添加处理对叶凋落物养分释放的影响与叶片来源和养分类型有关。3.刺槐-针茅、刺槐-杨树、针茅-杨树组合叶凋落物混合能够促进CO_2释放,其他组合在不同分解阶段影响不同。分解12个月时,6种叶凋落物组合的都没有显著的凋落物混合效应,但分解初期除油松-针茅组合外,其它凋落物混合都有显著的正效应。凋落物混合对分解过程中养分元素释放的影响在不同凋落物组合中表现的不尽相同,而且随着分解的进行,影响的大小和方向也随之变化。分解12个月时,混合叶凋落物土壤有机碳、氮含量均小于其中任一单种叶凋落物,其平均值降低了16.3%、13.9%,但土壤全磷含量增加了3.4%。
【关键词】：叶凋落物 分解 碳 氮 温度 混合叶凋落物
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景与意义12
• 1.2 国内外研究进展12-19
• 1.2.1 凋落物分解研究进展12-16
• 1.2.2 凋落物分解中碳氮流通研究进展16-18
• 1.2.3 凋落物分解及碳氮流通研究方法进展18-19
• 1.3 小结19-20
• 第二章 研究内容和方法20-24
• 2.1 研究目的20
• 2.2 研究内容20
• 2.3 研究方法20-24
• 2.3.1 研究方案和技术路线20-21
• 2.3.2 叶凋落物的室内培养方法21-22
• 2.3.3 分析指标及测定方法22
• 2.3.4 数据处理与分析22-24
• 第三章 黄土高原主要植物叶凋落物分解的一般特征24-34
• 3.1 供试叶片元素含量特征24-25
• 3.2 叶凋落物分解过程中CO2释放特征25-26
• 3.3 叶片质量损失26-28
• 3.4 叶凋落物养分释放动态28-31
• 3.5 土壤养分动态31-33
• 3.6 小结33-34
• 第四章 叶凋落物分解对温度、水分和N的响应34-53
• 4.1 叶凋落物分解过程中CO2释放特征34-38
• 4.2 叶片质量损失38-41
• 4.3 叶凋落物养分释放动态41-50
• 4.4 土壤养分动态50-51
• 4.5 小结51-53
• 第五章 叶凋落物混合分解特征53-63
• 5.1 叶凋落物分解过程中CO2释放特征53-54
• 5.2 叶片质量损失54-56
• 5.3 叶凋落物养分释放动态56-60
• 5.4 土壤养分动态60
• 5.5 小结60-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 主要结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-71
• 作者简介71

【参考文献】

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1 淡沐春;杨R，

本文编号：1068028