三江平原湿地蚯蚓对土壤温室气体排放的影响

发布时间：2017-08-20 09:25

  本文关键词：三江平原湿地蚯蚓对土壤温室气体排放的影响

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【摘要】：湿地土壤是温室气体的重要源和汇。蚯蚓是典型的大型土壤动物之一,土壤物质循环的重要参与者,能够直接或间接影响土壤CO2.N_20口CH4等温室气体的产生和释放。运用样方调查方法,对春、秋两季三江平原不同类型沼泽湿地和开垦农田中蚯蚓种类和分布进行了调查,并分析了蚯蚓分布与土壤因子之间的关系。采用室内微系统模拟实验,研究了蚯蚓对湿地土壤不同类型温室气体(CO2, CH4和N_2O)排放的影响,以及在湿地土壤淹水条件、干湿交替、温度升高等环境条件变化下,蚯蚓对湿地土壤温室气体排放影响的动态。三江半原土壤过湿的岛状林、灌丛和李节性淹水的小叶草沼泽化草甸中共友现陆栖蚯蚓3种,分别为赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)、诺登爱胜蚓(Eisenia nordenskioldi nordenskioldi)和哈尔滨爱胜蚓(Eisenia harbinensis),均属于正蚓科(Lumbricidae)爱胜蚓属(Eisenia),均为表栖型,密度为9～90ind./m2。小叶章沼泽化草甸中蚯蚓密度、生物量和多样性都比由湿地开垦的大豆地高。沼泽湿地中,5月(春季)的蚯蚓密度和生物量都比9月(秋季)高,赤子爱胜蚓为优势种,蚯蚓密度沿岛状林—灌丛—小叶章沼泽化草甸景观的变化而呈现递减趋势。蚯蚓密度与土壤TOC和pH成正相关,蚯蚓生物量与土壤TOC和TN成正相关,淹水和退水过程促使蚯蚓在土壤中随水迁移。湿地土壤CO_2排放速率呈现出“降低-升高-降低-稳定”的过程。蚯蚓活动能促进湿地土壤CO_2的排放,且培养过程的中间阶段作用最显著,最高能增加土壤CO2排放的87.06%；蚯蚓作用强度与蚯蚓密度正相关。湿地土壤CH4的排放速率随时间延长呈现逐渐增加的趋势,蚯蚓活动对CH4的排放有促进作用,最高能使CH_4的排放速率增加207%,且作用强度与培养时间、蚯蚓密度正相关。湿地土壤N_2O的排放呈现出先增加后降低的过程,蚯蚓活动能显著促进N_20的排放,且主要表现在培养初期和中期,最高能增加N_20排放速率4倍以上,随着培养时间延长,蚯蚓的作用逐渐减弱,甚至降低N_20的排放速率土壤水分条件是影响湿地温室气体排放的重要因素。土壤含水量越高,CO1排放量越高；淹水条件下表现出CH4净释放,土壤含水量45%WFPS时表现出CH_4净吸收；接近饱和的土壤水分条件最有利于N_2O排放,过干和过湿土壤中N_2O排放量很低。在90%WFPS条件下蚯蚓对CO_2和N_2O排放量的促进作用最为显著,而在135%WFPS条件下蚯蚓对CH_4排放量的促进作用最为显著。干湿交替过程能显著增加土壤CO_2排放量,却使过湿土壤由CH_4“源”向“汇”转变,使N_2O排放量降低31.83～49.18%,而同时接种蚯蚓能增加土壤N_20排放,湿地中每次淹水过程都是N_20排放高峰。增温和蚯蚓对湿地土壤CO_2、CH_4排放均有极显著的促进作用,然而在20℃时蚯蚓促进N_20排放,25℃时降低N_20排放。增温的同时接种蚯蚓,能使C02累积排放量增加36.72%,使CH_4累积排放量增加12.14倍,而使N_20累积排放量降低24.42%。在温度变化、土壤水分含量改变以及蚯蚓活动等环境变化背景下,温度变化是CO_2排放的主要控制因子,蚯蚓在增温条件下,对CO_2排放的促进作用最强；水分条件变化以及水分与蚯蚓的交互作用是影响CH4排放的主要因素,在135%WFPS含水量条件下同时接种蚯蚓,可使CH_4累积排放量增加13.78倍；N_20累积排放量的变化主要是由水分条件变化导致的,90%WFPS含水量条件下同时接种蚯蚓N_20排放量最高。
【关键词】：温室气体 蚯蚓 干湿交替 增温 三江平原
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S154
【目录】：

• 中文摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-24
• 第一节 选题背景、目的及意义12-13
• 第二节 国内外研究进展13-21
• 第三节 研究内容与技术路线21-23
• 第四节 研究区概况23-24
• 第二章 三江平原沼泽湿地蚯蚓的种类与分布格局24-34
• 第一节 蚯蚓的种类组成和分布24-27
• 第二节 蚯蚓的分布与环境因子的关系27-30
• 第三节 讨论30-33
• 本章小结33-34
• 第三章 蚯蚓活动对湿地土壤温室气体排放的影响34-42
• 第一节 蚯蚓活动对湿地土壤CO_2排放的影响34-36
• 第二节 蚯蚓活动对湿地土壤CH_4排放的影响36
• 第三节 蚯蚓活动对湿地土壤N_2O排放的影响36-37
• 第四节 讨论37-40
• 本章小结40-42
• 第四章 土壤湿度变化条件下蚯蚓对湿地温室气体排放的影响42-54
• 第一节 水分梯度下蚯蚓对湿地温室气体排放的影响42-46
• 第二节 干湿交替条件下蚯蚓对湿地温室气体排放的影响46-49
• 第三节 讨论49-52
• 本章小结52-54
• 第五章 增温条件下蚯蚓对湿地温室气体排放的影响54-60
• 第一节 增温条件下蚯蚓对温室气体排放的影响54-56
• 第二节 增温条件下蚯蚓对土壤团聚体的影响56-57
• 第三节 讨论57-59
• 本章小结59-60
• 第六章 温度和水分交互作用下蚯蚓对湿地温室气体排放的影响60-66
• 第一节 温度和水分交互作用下蚯蚓对温室气体排放的影响60-62
• 第二节 温度和水分交互作用下蚯蚓对土壤性质的影响62-64
• 第三节 讨论64-65
• 本章小结65-66
• 第七章 结论与展望66-70
• 一、主要研究结论66-67
• 二、研究的不足与展望67-70
• 参考文献70-86
• 发表文章目录86-88
• 致谢88-89

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本文编号：705833