玉龙雪山牦牛坪高寒草甸植被退化梯度下的土壤有机碳变化

发布时间：2017-08-19 09:34

  本文关键词：玉龙雪山牦牛坪高寒草甸植被退化梯度下的土壤有机碳变化

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【摘要】：在当今气候变暖的大背景下,通过增加土壤有机碳储量进而缓解气候变化和维持生态过程,是缓和环境问题优先考虑的解决方法。高寒草甸生态系统由于特殊的地理位置和恶劣的环境条件,常年处于低温、湿润的环境中,土壤有机碳含量和储量巨大,高寒草甸的退化将会导致碳循环的重大变化。滇西北高寒草甸处于季风区向青藏高原高寒区的过渡区域,对气候变化敏感。近年来人类活动造成了滇西北高寒草甸不同程度的退化,为了了解滇西北高寒草甸沿着植被退化梯度的土壤有机碳变化,选取玉龙雪山牦牛坪草甸作为研究对象,于2014年7月对研究区进行植被与土壤数据的采集,运用方差分解和广义线性模型(GLM)等方法,分析研究区土壤有机碳沿着植被退化梯度的变化。主要得到以下几个结果：(1)牦牛坪草甸土壤有机碳的平均密度约为17.01±1.60kg/m2,30cm深度以内土壤有机碳的总储量约为2.64×108kg,在牦牛坪草甸未退化时的储量约为2.62×108kg,草甸的退化使牦牛坪草甸的土壤有机碳储量增加了约0.02×108kg。(2)上层(0-15cm)土壤中的土壤有机碳含量,沿着草甸植被从未退化到重度退化的梯度,呈现出随着退化程度增加而减少的变化趋势；下层(15-30cm)土壤中土壤有机碳的含量则表现出先升高后降低的变化趋势。在土层的垂直分布方向上,未退化、轻度退化和中度退化三个阶段,土壤有机碳随着土壤深度的增加而显著减少。(3)方差分解的分析结果表明,植被和土壤两组解释变量对上(0-15cm)下(15-30cm)两层土壤有机碳的变化都有很高的解释量,分别为95.4%和81.4%。具体来看,上层土壤中,土壤参数的解释量(94.3%)大于植被参数的解释量(81.1%)；相对于上层土壤来说,下层土壤中土壤参数的解释量(74.6%)更是远远大于植被参数的解释量(41.8%)。对于上层土壤有机碳变化而言,显著的解释变量为土壤参数中的土壤容重和土壤全氮,植被参数则主要为植被盖度；下层土壤有机碳变化的主要影响因素为土壤参数中的土壤全氮和土壤pH值,以及植被参数中的植被盖度、植被高度和地上生物量。(4)沿着植被退化梯度,上层(0-15cm)土壤有机碳含量在未退化、轻度退化和中度退化三个阶段主要受土壤系统的影响,其中土壤参数组对土壤有机碳变化的方差解释量分别为89.3%、96.4%和92.6%,植被参数组的方差解释量为9.4%、34.8%和3.1%,到重度退化阶段植被系统的作用增强,解释量达到了91.1%。下层(15-30cm)土壤有机碳含量在未退化和轻度退化两个阶段主要受土壤系统的影响,土壤组参数的方差解释量分别为96.7%和83.8%,植被组参数的方差解释量分别为20.5%和18.8%,但到中度退化阶段主要是受植被系统的影响,植被组参数和土壤组参数的方差解释量分别为73.8%和45.5%。(5)用广义线性模型(GLM)来拟合四个植被退化阶段的土壤有机碳变化过程,以及预测持续的植被退化作用下土壤有机碳变化趋势。结果显示,以土壤全氮和植被盖度作为自变量的二元回归的方程模拟效果最佳,对上层土壤有机碳变化的方差解释量可达94%,下层达到83%。持续的草甸植被退化将造成土壤有机碳含量的不断损失。本文也提出了对于牦牛坪高寒草甸管理的建议：植被盖度能很好的指示土壤有机碳的变化,在对草甸的管理过程中,可以通过观测植被的盖度来评估相应的土壤有机碳含量。轻度的植被退化有利于土壤有机碳的累积,但草甸植被达到中度退化阶段则需加强保护与管理,以免土壤有机碳的大量损失。
【关键词】：土壤有机碳 方差分解 GLM 退化梯度 高寒草甸 玉龙雪山
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153.6
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 英文缩写9-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 土壤有机碳研究回顾13-16
• 1.2.1 土壤有机碳的概念13-14
• 1.2.2 土壤有机碳的研究进展14
• 1.2.3 高寒草甸土壤有机碳的研究14-16
• 1.3 研究问题的提出16
• 1.4 研究目的及意义16-17
• 1.4.1 研究目的16
• 1.4.2 研究意义16-17
• 1.5 研究内容17-18
• 第2章 研究方法18-23
• 2.1 研究区概况18-19
• 2.2 数据获取19-20
• 2.3 数据处理与分析20-23
• 2.3.1 数据的处理20-21
• 2.3.2 数据的统计分析21-23
• 第3章 土壤有机碳沿着退化梯度的变化23-27
• 3.1 牦牛坪草甸土壤有机碳的密度及储量23-24
• 3.2 土壤有机碳含量的变化24-25
• 3.2.1 土壤有机碳含量沿退化梯度的变化24-25
• 3.2.2 土壤有机碳含量沿土层深度的变化25
• 3.3 本章小结25-27
• 第4章 土壤有机碳变化的驱动因素分析27-39
• 4.1 土壤、植被参数沿着退化梯度的变化27-31
• 4.1.1 土壤、植被参数的变化趋势27-29
• 4.1.2 土壤系统及植被系统各参数间的相关性29-31
• 4.2 土壤和植被因素对土壤有机碳变化的影响31-37
• 4.2.1 对0-15cm土层土壤有机碳的影响31-33
• 4.2.2 对15-30cm土层土壤有机碳的影响33-36
• 4.2.3 对不同退化阶段上下两层土层土壤有机碳的影响差异36-37
• 4.3 本章小结37-39
• 第5章 土壤有机碳的变化预测39-44
• 5.1 0-15cm土层土壤有机碳的变化拟合39-41
• 5.2 15-30cm土层土壤有机碳的变化拟合41-43
• 5.3 本章小结43-44
• 第6章 结论与讨论44-50
• 6.1 结论44-45
• 6.2 讨论45-50
• 6.2.1 土壤有机碳的密度45-46
• 6.2.2 沿退化梯度植被和土壤系统对土壤有机碳的作用46-47
• 6.2.3 随着土层变化植被和土壤系统对土壤有机碳的作用47-48
• 6.2.4 对牦牛坪高寒草甸旅游开发及管理的建议48-50
• 参考文献50-57
• 致谢57-58
• 附录58

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本文编号：699990