地上和地下凋落物输入对盐沼湿地土壤呼吸及其组分的影响及机制

发布时间：2020-06-09 02:15

【摘要】：盐沼湿地具有较高的碳累积速率,在陆地生态系统碳汇中扮演着重要的角色。土壤呼吸作为土壤碳库向大气排放碳的主要途径,对盐沼湿地土壤碳库的稳定性起到重要的作用。盐沼湿地植被生产力较高,其地上和地下凋落物将显著影响盐沼湿地土壤呼吸。然而目前关于地上和地下凋落物输入对盐沼湿地土壤呼吸影响的差异及其调控机制尚不深入。本研究以滨海盐沼湿地生态系统为研究对象,通过建立野外中型实验系统,在土壤中添加互花米草地上凋落物(植物地上部分)和地下凋落物(植物根系)并种植植物。在无植物和种植植物的土壤中添加地上凋落物和地下凋落物的四个处理(对照、添加地上凋落物、添加地下凋落物以及添加地上和地下凋落物)中,测定土壤呼吸速率、植物生物量和土壤微生物群落结构等指标,分别从植物和微生物的角度探究地上和地下凋落物输入对土壤呼吸及其组分的调控机制。主要研究结果如下:(1)为探究互花米草地上和地下凋落物输入对盐沼湿地土壤呼吸及其组分的影响,我们连续监测了各处理的土壤温度与土壤呼吸速率等指标,结果表明:地上和地下凋落物输入后,土壤呼吸年碳排放总量地上和地下凋落物添加处理分别增加28.78%和40.90%;异养呼吸年碳排放总量地上和地下凋落物添加处理分别增加了246.22%和171.99%;自养呼吸年碳排放总量地上和地下凋落物添加处理分别增加了22.03%和36.83%。土壤异养呼吸的增量要显著高于土壤自养呼吸,但地上和地下凋落物处理间无显著差异。土壤呼吸及其组分的温度敏感性(Q_(10))和基础呼吸(R_(10))对地上和地下凋落物输入的响应也无显著差异,但两者均存在季节动态变化。土壤呼吸及其组分Q_(10)表现为夏季大于春季,但R_(10)表现为春季显著大于夏季,这可能是植物和微生物体内酶活性的季节变化导致。(2)通过测定植物生物量、植物叶与茎碳、氮含量、土壤微生物群落结构等指标,探究地上和地下凋落物对植物与土壤微生物的影响。结果显示:凋落物输入增加植物生物量、植物叶与茎碳、氮含量及土壤微生物总量,且地下凋落物对土壤微生物总量的影响显著高于地上凋落物。土壤自养呼吸、土壤异养呼吸分别与植物生物量、土壤微生物总量呈显著正相关关系,表明土壤自养呼吸、土壤异养呼吸分别由植物、土壤微生物调控。植物通过吸收凋落物中的养分,增加根系生物量和提高根际微生物活性增强土壤自养呼吸;土壤微生物则通过分解凋落物后提高自身活性以及激发效应对土壤异养呼吸产生影响。综上所述,我们的研究结果强调了凋落物对盐沼湿地土壤碳排放的重要性,揭示了地上和地下凋落物对土壤呼吸的调控机制,即凋落物通过改变植物生长和土壤微生物活性影响盐沼湿地土壤呼吸及其组分。这些结果将进一步加深我们对盐沼湿地土壤碳排放过程及其机制的认识,并为全球模型模拟盐沼湿地土壤碳释放提供数据基础与科学依据。
【图文】：

采样地点,互花米草,凋落物,自封袋

华东师范大学硕士学位论文物为崇明东滩入侵植物互花米草（Spartina alterniflora）的地上部文统称为地上凋落物和地下凋落物），地上凋落物通过割取崇明东植物地上部分，地下凋落物通过挖取互花米草的根系。地上和地下成后用水洗干净，放在自封袋中带回实验室进行烘干处理，在 10烘干至恒重，然后装入自封袋中保存。种植的植物为互花米草幼东滩互花米草群落分布区域，采集时选择长势良好，大小相等的互将幼苗挖出后，，用水洗净幼苗根系上的土壤。

路线图,研究技术,路线图,土钻

图 2.2 研究技术路线图Fig. 2.2 Schematic of research method2.4 测定内容2.4.1 土壤理化性质测定（1）土壤样品采集:土壤样品分别采集于 2017 年 1 月、4 月、7 月和 10 月的中旬，分别用于测定本研究冬季、春季、夏季和秋季土壤理化性质和土壤微生物群落结构等指标。由于湿地土壤含水量高，普通土钻在钻取土壤样品过程中容易滑出。本研究采用直径 5cm 的改装土钻钻取 0-20cm 土壤样品。改装土钻在普通土钻上方用 50mL注射器进行密闭连接，在连接处下方 5cm 处预留直径为 1cm 小孔。每次打完钻后，用手指堵住 1cm 小孔，利用注射器抽出土钻内的空气，形成真空环境以提供
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S154

【相似文献】