黄土高原侵蚀与植被恢复驱动下土壤有机碳矿化与固定特征及其微生物作用机制
发布时间：2021-06-10 12:50
水力侵蚀（简称侵蚀）与侵蚀劣地植被恢复（简称植被恢复）是土壤碳库的重要驱动因子,能够显著影响土壤碳库的封存与流失。在过去几十年,国内外学者针对侵蚀与植被恢复过程土壤有机碳库的动态变化进行了广泛探讨,但有关侵蚀与植被恢复环境土壤有机碳动态的微生物作用机制仍缺乏深入了解。因而,进一步研究黄土高原侵蚀与植被恢复环境微生物主导的有机碳矿化与固定潜力及其与土壤生物、非生物因子间的内在联系,对于揭示土壤侵蚀在全球碳循环中的角色定位以及探明微生物在土壤碳循环中所起的作用都具有重要意义。本研究选取黄土高原典型坝控小流域-桥子沟流域为研究对象,应用定量PCR、高通量测序与13C稳定同位素标记等分析技术,研究了侵蚀与植被恢复体系微生物主导的有机碳矿化与固定潜力及其影响机制。主要结论如下:（1）阐明了坡面侵蚀与沉积环境土壤有机碳矿化的微生物作用机制。研究结果表明侵蚀区（坡上、坡中）细菌丰度显著高于沉积区（坡下）,而细菌物种多样性与群落组成并无明显差异。此外,沉积区土壤有机碳矿化速率为19.02 mg CO2-C kg-1 d-1
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)陕西省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
侵蚀影响下坡耕地土壤有机碳的迁移、矿化与输入Figure1.1Migration,mineralizationandinputofsoilorganiccarboninanerodedslope
图 1.2 土壤有机碳浓度、饱和极限与固碳潜力间概念关系图re 1.2 Conceptual relationships between the soil organic carbon (SOC) saturationcurrent SOC content and sequestration potential除侵蚀与沉积区土壤有机碳的原位矿化外，侵蚀过程泥沙的迁移、运输土壤有机碳的矿化分解。侵蚀过程土壤团聚体的破裂释放出原本被包裹有机碳，使其更容易被微生物所利用，从而加速土壤碳的释放速率。假壤有机碳水平处于动态平衡（即作物碎屑和有机添加物的输入与有机碳与横向迁移流失量相当），JacintheandLal（2001）估算全球每年约有 0泥沙运输过程被转化为 CO2释放到大气中。此外，VanHemelrycketal（.室内模拟实验进一步量化分析了不同初始土壤条件下侵蚀诱导土壤与碳交换变化，并指出泥沙迁移再分布过程导致泥沙中总有机碳的 2%-1分解释放到大气中。在过去几十年，侵蚀过程土壤有机碳矿化速率被广然而对于其矿化速率的大小仍然存在较大争议（表 1.1）。Smithetal.（2
黄土高原侵蚀与植被恢复驱动下土壤有机碳矿化与固定特征及其微生物作用机制土壤孔隙度，这利于土壤水、肥、气、热的传导与循环（吴彦和刘世全, 1997）。通常认为不同植被类型对土壤团聚体形成的作用效果是不一致的。例如，马祥华等（2005）研究发现，随植被恢复年限的延长，＞0.25mm 水稳性团聚体不断增加，且增加幅度表现为乔木林地＞灌木林地＞草地。苏静和赵世伟（2005）研究指出植被恢复显著改变了土壤团聚体分布，＞5 mm 团聚体含量表现为柠条＞杏树＞荒草地＞沙棘，而＜0.25 mm 团聚体含量则表现出相反的趋势。总体而言，合理的植被恢复措施能有效促进土壤团聚体形成，改善土壤孔隙状况，进而促进土壤水、肥、气、热的循环，达到改善土壤结构的目的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]岩溶区不同恢复方式下土壤有机碳组分及酶活性研究[J]. 哈文秀,周金星,庞丹波,关颖慧,崔明. 北京林业大学学报. 2019(02)
[2]陕西渭北农田土壤盐碱化空间分布及影响因素[J]. 张蓉蓉,樊会敏,郭军艳,张圣民,许明祥,佘雕. 西北农业学报. 2018(03)
[3]土壤侵蚀:从综合治理到生态调控[J]. 史志华,王玲,刘前进,张含玉,黄萱,方怒放. 中国科学院院刊. 2018(02)
[4]黄土高原仍有拦沙能力的淤地坝数量及分布[J]. 刘晓燕,高云飞,王富贵. 人民黄河. 2017(04)
[5]自然降雨条件下红壤坡面有机碳的选择性迁移[J]. 肖胜生,汤崇军,王凌云,段剑,杨洁. 土壤学报. 2017(04)
[6]土壤侵蚀对陆地生态系统碳源汇的影响[J]. 崔利论,袁文平,张海成. 北京师范大学学报(自然科学版). 2016(06)
[7]土壤水蚀过程研究回顾[J]. 史志华,宋长青. 水土保持学报. 2016(05)
[8]联合历史地图与遥感技术的洞庭湖百年萎缩监测[J]. 余德清,余姝辰,贺秋华,李长安,魏传义. 国土资源遥感. 2016(03)
[9]衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复对土壤微生物功能多样性的影响[J]. 文东新,杨宁,杨满元. 应用生态学报. 2016(08)
[10]黑河流域中游芦苇湿地土壤碳垂直分布特征[J]. 张宏斌,孟好军,赵维俊,高慧娟,赵永宏. 生态科学. 2016(02)
博士论文
[1]水力侵蚀作用下小区尺度土壤有机碳动态及其微生物学机制[D]. 黄金权.湖南大学 2014
硕士论文
[1]施肥对高寒草甸地上地下生物群落营养限制类型及偶联关系的研究[D]. 马贝贝.兰州大学 2017
[2]黄土高原次生林区植被恢复过程中土壤结构与土壤有机碳特征研究[D]. 马帅.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） 2011
本文编号：3222406
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)陕西省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
侵蚀影响下坡耕地土壤有机碳的迁移、矿化与输入Figure1.1Migration,mineralizationandinputofsoilorganiccarboninanerodedslope
图 1.2 土壤有机碳浓度、饱和极限与固碳潜力间概念关系图re 1.2 Conceptual relationships between the soil organic carbon (SOC) saturationcurrent SOC content and sequestration potential除侵蚀与沉积区土壤有机碳的原位矿化外，侵蚀过程泥沙的迁移、运输土壤有机碳的矿化分解。侵蚀过程土壤团聚体的破裂释放出原本被包裹有机碳，使其更容易被微生物所利用，从而加速土壤碳的释放速率。假壤有机碳水平处于动态平衡（即作物碎屑和有机添加物的输入与有机碳与横向迁移流失量相当），JacintheandLal（2001）估算全球每年约有 0泥沙运输过程被转化为 CO2释放到大气中。此外，VanHemelrycketal（.室内模拟实验进一步量化分析了不同初始土壤条件下侵蚀诱导土壤与碳交换变化，并指出泥沙迁移再分布过程导致泥沙中总有机碳的 2%-1分解释放到大气中。在过去几十年，侵蚀过程土壤有机碳矿化速率被广然而对于其矿化速率的大小仍然存在较大争议（表 1.1）。Smithetal.（2
黄土高原侵蚀与植被恢复驱动下土壤有机碳矿化与固定特征及其微生物作用机制土壤孔隙度，这利于土壤水、肥、气、热的传导与循环（吴彦和刘世全, 1997）。通常认为不同植被类型对土壤团聚体形成的作用效果是不一致的。例如，马祥华等（2005）研究发现，随植被恢复年限的延长，＞0.25mm 水稳性团聚体不断增加，且增加幅度表现为乔木林地＞灌木林地＞草地。苏静和赵世伟（2005）研究指出植被恢复显著改变了土壤团聚体分布，＞5 mm 团聚体含量表现为柠条＞杏树＞荒草地＞沙棘，而＜0.25 mm 团聚体含量则表现出相反的趋势。总体而言，合理的植被恢复措施能有效促进土壤团聚体形成，改善土壤孔隙状况，进而促进土壤水、肥、气、热的循环，达到改善土壤结构的目的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]岩溶区不同恢复方式下土壤有机碳组分及酶活性研究[J]. 哈文秀,周金星,庞丹波,关颖慧,崔明. 北京林业大学学报. 2019(02)
[2]陕西渭北农田土壤盐碱化空间分布及影响因素[J]. 张蓉蓉,樊会敏,郭军艳,张圣民,许明祥,佘雕. 西北农业学报. 2018(03)
[3]土壤侵蚀:从综合治理到生态调控[J]. 史志华,王玲,刘前进,张含玉,黄萱,方怒放. 中国科学院院刊. 2018(02)
[4]黄土高原仍有拦沙能力的淤地坝数量及分布[J]. 刘晓燕,高云飞,王富贵. 人民黄河. 2017(04)
[5]自然降雨条件下红壤坡面有机碳的选择性迁移[J]. 肖胜生,汤崇军,王凌云,段剑,杨洁. 土壤学报. 2017(04)
[6]土壤侵蚀对陆地生态系统碳源汇的影响[J]. 崔利论,袁文平,张海成. 北京师范大学学报(自然科学版). 2016(06)
[7]土壤水蚀过程研究回顾[J]. 史志华,宋长青. 水土保持学报. 2016(05)
[8]联合历史地图与遥感技术的洞庭湖百年萎缩监测[J]. 余德清,余姝辰,贺秋华,李长安,魏传义. 国土资源遥感. 2016(03)
[9]衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复对土壤微生物功能多样性的影响[J]. 文东新,杨宁,杨满元. 应用生态学报. 2016(08)
[10]黑河流域中游芦苇湿地土壤碳垂直分布特征[J]. 张宏斌,孟好军,赵维俊,高慧娟,赵永宏. 生态科学. 2016(02)
博士论文
[1]水力侵蚀作用下小区尺度土壤有机碳动态及其微生物学机制[D]. 黄金权.湖南大学 2014
硕士论文
[1]施肥对高寒草甸地上地下生物群落营养限制类型及偶联关系的研究[D]. 马贝贝.兰州大学 2017
[2]黄土高原次生林区植被恢复过程中土壤结构与土壤有机碳特征研究[D]. 马帅.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） 2011
本文编号：3222406
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