高寒沙区生物土壤结皮覆盖对土壤碳通量的影响

发布时间：2017-10-27 01:33

  本文关键词：高寒沙区生物土壤结皮覆盖对土壤碳通量的影响

  更多相关文章： 生物土壤结皮 净碳通量 暗呼吸 模拟降水 碳释放

【摘要】：生物土壤结皮是干旱半干旱地区重要的地表植被覆盖类型之一,与需要养分水分条件较高的维管束植物相比,它在荒漠生态系统中的覆盖度能够达到70%以上。作为荒漠生态系统中重要的组分之一,生物土壤结皮自身独特的结构特征导致了其特殊的光合呼吸特性,能够在释放CO_2的同时固定大气中的碳,从而影响土壤碳释放以及该地区的碳循环。本研究在具有典型高寒沙区气候特征的青藏高原东北部的青海共和盆地,以人工植被恢复区为研究对象,采用野外原位测量和人工模拟控制实验的方法,研究生物土壤结皮及其覆盖土壤的CO_2通量规律,探讨了主要环境因素对CO_2通量的影响,并初步估算生物土壤结皮覆盖土壤在生长季的累积碳释放量。以期能够阐明生物土壤结皮覆盖土壤CO_2通量在该地区系统碳循环中扮演的角色。为评价生物土壤结皮在高寒沙丘区中的碳源汇关系做出一定的参考。主要结论如下:(1)生物土壤结皮的覆盖增加了土壤向大气的CO_2排放速率,生物土壤结皮覆盖土壤扮演着碳源的角色。2种生物结皮覆盖土壤的净碳通量(NCF)、呼吸速率(R)和光合速率(Pn)在时间动态规律中表现出了较明显的单峰曲线特征。2种类型生物土壤结皮和裸地24h日动态和生长季月动态净碳通量和呼吸均表现为单峰趋势,峰值分别出现在15点左后和7月左右。净碳通量和呼吸速率的24h日动态和生长季月动态在数值上表现为藻类结皮高于苔藓结皮高于裸地;在光合速率的月动态变化规律中,苔藓结皮高于藻类结皮。(2)降水对2种生物土壤结皮覆盖土壤净碳通量(NCF)和呼吸速率(R)有明显的激发作用。降水后2种生物土壤结皮覆盖土壤的净碳通量和呼吸速率均有明显增加并逐渐回到背景值。随着降水量的增加,2种结皮覆盖土壤的净碳通量、呼吸速率、光合速率、48h CO_2通量均值和48h累积碳释放也随之增加,各降水处理之间差异不显著,和对照有显著差异。在同一降水条件下,苔藓结皮的净碳通量、呼吸速率、光合速率和累积碳释放增加明显,而藻结皮增加不明显。生物土壤结皮覆盖土壤在模拟降水后总体表现为碳释放的过程,即该地区生物土壤结皮覆盖土壤受降水影响在短时间内增加了了碳源效应。(3)生物土壤结皮覆盖增加了土壤累积碳释放量。生物土壤结皮覆盖土壤累积碳释放量有着明显的季节性特征,最大值出现在6月,占整个生长季的38%、42%。不同处理间的累积碳释放量表现为藻类结皮覆盖土壤碳释放量藓结皮覆盖土壤裸地。苔藓结皮和藻类结皮覆盖土壤碳释放较裸地分别增加了35%和5%。生物土壤结皮自身的碳释放量显著小于生物土壤结皮覆盖土壤和裸地的碳释放量,其中苔藓结皮层碳释放量占苔藓结皮覆盖土壤的28%,藻类结皮层占藻类结皮土壤碳释放量的31%。总的来说,在自然干旱条件下,整个生长季尺度中生物土壤结皮的覆盖增加土壤向大气CO_2排放。
【关键词】：生物土壤结皮 净碳通量 暗呼吸 模拟降水 碳释放
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S154
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 生物土壤结皮16
• 1.2 生物土壤结皮的光合呼吸特性16-17
• 1.3 土壤CO_2通量17
• 1.4 生物土壤结皮CO_2通量的测定17-18
• 1.5 环境因子对生物土壤结皮碳吸收与释放的影响18-19
• 1.5.1 水分对生物土壤结皮光合呼吸作用的影响18-19
• 1.5.2 温度对生物土壤结皮光合呼吸作用的影响19
• 1.6 生物土壤结皮土壤CO_2通量研究中存在的问题19-20
• 1.7 科学问题的提出20-21
• 1.8 主要研究内容21-22
• 1.9 技术路线22-23
• 第二章 研究区概况与研究方法23-31
• 2.1 研究区概况23-25
• 2.1.1 地理位置23
• 2.1.2 气候特征23
• 2.1.3 植被特征23-24
• 2.1.4 生物土壤结皮特征24-25
• 2.2 实验设计和研究方法25-31
• 2.2.1 样地概况25-26
• 2.2.2 样方设置26-27
• 2.2.3 土壤CO_2通量的测定方法27-29
• 2.2.4 生物土壤结皮覆盖土壤CO_2通量的测定方法29-30
• 2.2.5 相关环境因子的测定30
• 2.2.6 数据处理30-31
• 第三章 生物土壤结皮覆盖土壤CO_2通量31-45
• 3.1 引言31-32
• 3.2 生物土壤结皮覆盖土壤净碳通量32-33
• 3.2.1 生物土壤结皮覆盖土壤净碳通量日变化32-33
• 3.2.2 生物土壤结皮覆盖土壤净碳通量月变化33
• 3.3 生物土壤结皮覆盖土壤呼吸速率变化33-35
• 3.3.1 生物土壤结皮覆盖土壤呼吸速率日变化33-34
• 3.3.2 生物土壤结皮覆盖土壤呼吸速率月变化34-35
• 3.4 生物土壤结皮光合速率变化——间接测定法35-37
• 3.4.1 生物土壤结皮光合速率日变化35-36
• 3.4.2 生物土壤结皮光合速率生长季月变化36-37
• 3.5 生物土壤结皮层碳固定和释放组分变化规律——直接测定法37-40
• 3.5.1 生物土壤结皮层碳固定和释放日变化37-39
• 3.5.2 生物土壤结皮层碳固定和释放月变化39-40
• 3.6 生物土壤结皮覆盖土壤CO_2通量和环境因子的关系40-43
• 3.6.1 生物土壤结皮覆盖土壤CO_2通量和温度的关系41-42
• 3.6.2 生物土壤结皮覆盖土壤CO_2通量和水分的关系42-43
• 3.7 讨论43-45
• 3.7.1 不同种类生物土壤结皮的CO_2通量的比较43
• 3.7.2 生物土壤结皮的光合固碳能力的比较43-44
• 3.7.3 生物土壤结皮CO_2通量直接测定和间接测定的区别44-45
• 第四章 生物土壤结皮覆盖土壤碳通量对模拟降水的响应45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 生物土壤结皮覆盖土壤CO_2通量对模拟降水的响应45-50
• 4.2.1 生物土壤结皮覆盖土壤净碳通量对模拟降水的响应45-47
• 4.2.2 生物土壤结皮覆盖土壤呼吸速率对模拟降水的响应47-49
• 4.2.3 生物土壤结皮光合速率对模拟降水的响应49-50
• 4.3 模拟降水对生物土壤结皮覆盖土壤碳释放量的影响50-51
• 4.4 模拟降水后生物土壤结皮覆盖土壤CO_2通量和土壤水分、温度的关系51-53
• 4.5 讨论53-55
• 第五章 生物土壤结皮覆盖土壤碳释放量估算55-60
• 5.1 引言55-56
• 5.2 碳释放量的估算方法56
• 5.3 研究结果56-58
• 5.4 讨论58-60
• 第六章 结论与展望60-63
• 6.1 结论60-61
• 6.2 研究展望61-63
• 参考文献63-67
• 在读期间的学术研究67-68
• 致谢68-69
• 详细摘要69-70

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