干湿交替对森林、半干旱草地生态系统土壤氮矿化的影响

发布时间：2017-05-01 12:08

  本文关键词：干湿交替对森林、半干旱草地生态系统土壤氮矿化的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：土壤微生物氮转化是土壤中植物可利用性氮生产的重要过程,包括氨化和硝化反应两个过程,因为陆地生态系统生产力受土壤可利用性氮的限制,而土壤微生物氮转化受土壤水分的影响,尤其在干旱-半干旱生态系统。因此,研究暖温带森林、半干旱草地生态系统土壤氮转化对干湿交替的响应,在预测全球变化对森林、草地生态系统结构与功能的影响具有重要意义。本研究采用室内培养的方法,从位香山暖温带森林生态系统和内蒙古半干旱草地生态系统采集土壤样品,模拟短期小降雨事件(即干湿交替)研究对半干旱草地和森林生态系统土壤氮转化的影响,阐明微生物在氮转化过程中所起的作用,及干旱区微生物对降雨的快速响应。主要结果如下：1、土壤净氮矿化速率：通过对两个不同生态系统土壤氮矿化速率研究发现,暖温带森林生态系统土壤氮矿化速率对短期小降雨事件有较大的响应,森林生态系统山顶部和底部氮矿化速率最大值(RN-max)分别为40.87和22.86μg g~(-1)h~(-1)顶部和底部净硝化速率最大值分别为40.75和22.77μg g~(-1)h~(-1),经过培养实验发现,顶部净氮矿化、净硝化速率到达最大值的时间(TRN-max)均为6h,底部均为5h,顶部净氮矿化、硝化速率最大值的一半持续时间(D1/2max-RN)均为1.5h,底部均为2.5h;对从东到西的内蒙古草地生态系统样带土壤培养发现,位于吉林通往内蒙古科尔沁左翼中旗路段长岭县的松嫩平原盐碱地(SAL)、内蒙古二连浩特至锡林浩特路段的典型草原(TGX)、内蒙古满都拉的典型草原(TGM)、近乌力吉路段的荒漠化草原(DGJ)的氮矿化速率最大值(RN-max)分别为0.92、1.69、1.10和0.61μg g~(-1)h~(-1),净硝化速率最大值分别为0.40、1.23、0.82和0.25μg g~(-1)h~(-1)四个不同草地生态系统净氮矿化、净硝化速率到达最大值的时间(TRN-max)均为8h,净氮矿化、净硝化速率最大值的一半持续时间(D1/2max-RN)均为7h;草地生态系统氮矿化速率远远低于森林生态系统。2、土壤微生物生物量氮：通过测定暖温带森林生态系统和内蒙古草地生态系统中土壤微生物生物量氮,发现微生物对短期降雨的激发效应敏感且反应迅速,森林生态系统山顶部土壤微生物生物量氮在3h达到最大值67.16 μg g~(-1),山的底部土壤微生物生物量氮在2h达到最大值56.67μg g~(-1);草地生态系统SAL、TGX、TGM、DGJ土壤微生物生物量氮均在8h达到最大值,且最大值分别为31.59、28.79、15.22和15.69μg g~(-1)。草地生态系统土壤微生物生物量氮库远远小于森林生态系统,因此到达最大值的时间较迟缓。森林生态系统山顶部土壤微生物生物量氮是草地生态系统的2.13-4.41倍,底部土壤微生物生物量氮是草地生态系统的1.79-3.72倍。3、通过比较干湿交替对森林和草地生态系统土壤净氮矿化速率和微生物生物量氮的影响,说明不同生态系统土壤氮储量、土壤水分含量以及微生物种类及多样性是影响土壤可利用性的重要原因,土壤微生物在干旱半干旱生态系统对降雨非常敏感,短期的降雨事件或者干湿交替显著影响土壤微生物氮转化。
【关键词】：森林生态系统 草地生态系统 降水脉冲效应 净氮矿化速率 微生物生物量氮
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714;S812.2
【目录】：

• 摘要7-9
• 第一章 水分变化对不同生态系统土壤氮转化和微生物的影响进展9-19
• 1.1 土壤氮的转化过程及影响因素9-12
• 1.2 土壤微生物生物量氮的含量12-13
• 1.3 环境因素对土壤微生物生物量氮的影响13-15
• 1.4 土壤微生物生物量与土壤质地的关系15
• 1.5 土壤微生物生物量的测定方法15-17
• 1.6 研究目的和意义17-19
• 第二章 研究区概况及研究方法19-24
• 2.1 研究区概况19
• 2.2 土壤样品采集19-21
• 2.3 培养实验与测试21-23
• 2.4 统计分析23-24
• 第三章 干湿交替对暖温带森林生态系统土壤氮矿化的影响24-31
• 3.1 结果与分析25-29
• 3.1.1 暖温带森林生态系统土壤水分散失量25
• 3.1.2 暖温带森林生态系统土壤氮矿化对降雨的脉冲响应25-27
• 3.1.3 暖温带森林生态系统土壤氮矿化脉冲响应特征值27-29
• 3.2 讨论29-30
• 3.3 结论30-31
• 第四章 干湿交替对半干旱草地生态系统土壤氮矿化的影响31-37
• 4.1 结果与分析32-35
• 4.1.1 半干旱草地生态系统土壤氮矿化对降雨的脉冲响应32-33
• 4.1.2 半干旱草地生态系统土壤氮矿化脉冲响应特征值33-35
• 4.2 讨论35-36
• 4.3 结论36-37
• 第五章 讨论与展望37-41
• 5.1. 讨论37-40
• 5.1.1 降雨对不同生态系统土壤氮矿化速率的影响37
• 5.1.2 降雨对不同生态系统土壤微生物生物量氮的影响37-38
• 5.1.3 未来降雨格局改变对土壤氮矿化影响的机制发展与新模式38-40
• 5.2 展望40-41
• 参考文献41-49
• Abstract49-51
• 致谢51-52

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