华北温带森林土壤碳氮矿化及其对氮沉降的响应

发布时间：2018-05-07 07:10

  本文选题：氮沉降 + 碳矿化　； 参考：《安徽农业大学》2015年硕士论文

【摘要】：碳矿化和氮矿化是碳氮循环过程中的核心部分,是地球化学循环重要过程,维持着生态系统结构和功能。并且,生态系统中碳氮循环过程是相互耦合联系的,碳矿化和氮矿化的耦合关系对于生态系统结构功能会产生重要调控作用。然而近年来出现的大气升温,氮沉降增加等一系列全球变化,会对陆地生态系统土壤碳氮矿化产生复杂的影响,反过来,受影响的陆地生态系统碳氮周转过程也会对大气产生反馈调节,影响着气候变化。森林作为陆地生态系统最大的碳库和氮库,研究其碳氮周转过程对全球变化的响应格外重要。本文以华北地区具有代表性的典型森林植被为研究对象,通过野外模拟氮沉降,研究自然条件下不同森林植被类型土壤碳矿化对大气氮沉降的响应及其差异。同时,本文通过室内模拟大气增温,排除其他影响因子的干扰,研究不同森林植被类型土壤碳氮矿化内在的耦合关系及其温度敏感性。以期望揭示我国华北地区具有代表性的不同森林植被类型土壤碳氮矿化及其对未来全球变化可能的响应。(1)本文以北京东灵山阔叶林(辽东栎林)和针叶林(华北落叶松林和油松林)为研究对象,通过模拟氮沉降的方式(10 g N·m~( 2)·a~( 1),大约5倍于大气氮沉降速率),探讨了不同温带森林土壤呼吸对氮沉降的短期响应。结果表明:短期氮添加降低了阔叶林土壤呼吸速率,而提高了针叶林土壤呼吸速率,但短期内氮添加对土壤呼吸影响未达到显著性水平。不同森林类型间,土壤呼吸速率和生长季土壤呼吸释放总量均存在显著差异(P0.001),具体表现为:辽东栎林油松林华北落叶松林,即阔叶林针叶林,引起这一差异产生的主要因素是土壤温度。温度-水分双因素模型可以较好地模拟野外条件下3种森林类型土壤呼吸与温度和水分间的关系,解释率约为47%-87%。氮添加后在较高温度且较低水分的情况下,土壤呼吸速率会明显上升,此时土壤呼吸对温度变化更加敏感。(2)以中国温带森林生态系统中广泛分布的针阔混交林(辽东栎林,QL)、人工林(华北落叶松林,LP和油松林,PT)和次生灌木林(SS)为研究对象,通过不同温度下(10、15、20和25℃)四种土壤基质的室内培养,探讨了植被类型对土壤有机质分解、碳氮矿化耦合关系和温度敏感性的影响,并验证基质质量-温度假说在不同植被类型下,对耦合的碳氮矿化过程的适用性。实验结果表明:植被类型对土壤碳矿化累积量和氮矿化累积量都具有显著影响(P0.0001)。并且,不同类型的森林土壤碳氮矿化均具有紧密的耦合关系,表现为各自具有相对稳定的碳氮比,比值为2.54-4.12,并且比值与土壤pH呈显著(P=0.0043)负相关线性关系。植被类型对土壤碳矿化温度敏感性和氮矿化温度敏感性都具有显著影响(P0.0001),辽东栎林(QL)具有最大的土壤碳矿化温度敏感性而次生灌木林(SS)具有最大的土壤氮矿化温度敏感性。不同植被类型下,基质质量-温度假说对耦合的碳氮矿化同时适用。方程Ea=a+b×ln(Q)可以很好的拟合基质质量与活化能之间的关系。由结果可以得出,不同植被类型有着不同的碳氮矿化量和耦合矿化比例,并且具有不同的碳氮矿化温度敏感性,这也暗示了土壤碳氮矿化的复杂性,今后要在不同植被类型上深入研究,为区域的土壤碳氮矿化推算提供精确依据;该实验首次从热动力学活化能角度上发现不同植被类型土壤碳氮耦合矿化均适用于基质质量-温度假说,据此可以推测对于其他有机质矿化(如P,S等)也同样适用,然而该假设需要进一步验证。
[Abstract]:纰崇熆鍖栧拰姘�鐭垮寲鏄�纰虫爱寰�鐜�杩囩▼涓�鐨勬牳蹇冮儴鍒�,鏄�鍦扮悆鍖栧�﹀惊鐜�閲嶈�佽繃绋，

本文编号：1855917