模拟气候变暖对高寒泥炭湿地碳稳定性的影响及机制研究
发布时间：2021-03-25 20:20
陆地碳循环影响着整个生态系统的能量平衡,目前以二氧化碳浓度升高导致的增温、氮沉降和营养元素输入为特征的气候变化改变了陆地生态系统碳库的稳定性,因此土壤有机碳稳定性受到人们广泛关注。本文以青藏高寒泥炭湿地为研究区,选取木里苔草和毛果苔草为研究对象,借助开顶箱（OTC）模拟野外增温,通过野外采样、室内分析,探究增温对凋落物分解动态、土壤矿化速率、有机活性碳组分和分子结构的影响,并应用高通量测序微生物群落揭示增温对有机碳稳定性的微生物机制。主要研究结果如下:开顶箱野外增温起到了增温作用。增温使土壤暖干化,降低了土壤中的含水量,低温、中温和高温分别使含水量下降1%、4%和7%。增温提高了凋落物的分解速率,促进了碳的输入,低温、中温和高温分别使得凋落物分解率提高5%、8%和6%。然而,凋落物中养分残留率随分解天数迁移趋势不同,其中有机碳残留率随分解天数逐渐减低,而氮残留率呈现先增加后减少的趋势。增温还增加了土壤矿化速率,提高了土壤碳的输出。不同温度对CO2释放速率促进作用不同,促进幅度表现为15℃>25℃>5℃,表明土壤固碳能力随温度逐渐减弱。增温使土壤中水溶性和易氧化活性有机碳的含...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３技术路线??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??
２．１研究区概况??我们的研究样地选自位于青藏高原东北边缘的若尔盖湿地国家级自然保护区，海??拔３４５２米（图２－１?）。青藏高原是世界上海拔最高的高原，对全球气候变化十分敏感，??是天气变化的“调节器”。该地区地处高原寒温带湿润气候带，研究区昼夜温差大，??年平均气温仅１．４?°Ｃ，温度是当地微生物活性的限制因子。降水主要发生在秋季，降??水量大，地表常年或季节性积水，霜冻期长，５月到９月是该地区植物的生长季。植??被类型为毛果苔草和木里苔草，植被覆盖率达到９３．３８％。研宄区土壤为高寒泥炭土，??容重?０．５４?ｇｃｎＴ３，硝态氮?９．５９?ｍｇ?ｋｇ＿１，铵态氮?１６．８６?ｍｇ?ｋｇ＿１，Ｃ：Ｎ?比为?２１．２２，有机??质含量高，具有很大的碳储存潜力，对外界扰动响应敏感，具有特殊的监测和研宄意??义（表２－１）。??图２－１研究区地理位置图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｍａｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｕｄｙ?ａｒｅａ??表２－１研究区域的研宂概况??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｏｆ?ｓｔｕｄｙ?ｓｉｔｅ??＾?海拔細温度平均降水主要土壤??样地Ｍ?（ｍ）?－（＝?＊?类型?优势物种??最髙?最低?（ｍｍ）??：?毛果苔草??３３°３４＇?Ｎ，?和木里??盖湿?３４５２?１０．９?－１０．７
?２－２所示。实验样地地上５?ｃｍ气温和地下５?ｃｍ?土壤温度的检测是通过美国ＯＮＳＥＴ??全自动多点土壤温度记录仪（图２－３）。??表２－２不同体积开顶箱尺寸以及预期增温效果??Ｔａｂｌｅ?２－２?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ｏｐｅｎ?ｔｏｐ?ｂｏｘ?ｓｉｚｅ?ａｎｄ?ｅｘｐｅｃｔｅｄ?ｗａｒｍｉｎｇ?ｅｆｆｅｃｔ???低?ＴＯＣ?中?ＴＯＣ?髙?ＴＯＣ??高（ｍｍ）?３５０?４５０?５５０??上底面直径（ｍｍ）?８００?８００?８００??下底面直径（ｍｍ）?１２０４．２?１３１９．６?１４３５．１??预计空气温度平均增幅（°Ｃ）?２．００?３．００?４．００??预计土壤温度平均增幅（°Ｃ）?０５０?Ｌ００?１．５０??图２－３野外增温样地和温度检测图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｆｉｅｌｄ?ｗａｒｍｉｎｇ?ｐｌｏｔ?ａｎｄ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｔｅｓｔ?ｃｈａｒｔ??２．２．２野外凋落物分解实验??凋落物分解实验通过分解袋法进行分析。１１?ｇ苔草被放入分解袋中。这些分解袋，??于２０１７年７月底分别随机地放置于１９个增温氮磷添加处理的样方中，模拟地面凋落??物分解速率以及营养元素残留率对增温氮磷添加的响应。每个样方地面上放置６个凋??落袋。总共１１４个网袋（图２－４）。??在凋落物分解的第０、３０、９０、２７０、３６０、４２０天，从不同处理的样方中随机取??出１个凋落物分解袋，晾干放
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤含水量调控高寒草原生态系统N2O排放对增温的响应[J]. 王冠钦,李飞,彭云峰,陈永亮,韩天丰,杨贵彪,刘莉,周国英,杨元合. 植物生态学报. 2018(01)
[2]气候变化对土壤有机碳库分子结构特征与稳定性影响研究进展[J]. 张仲胜,李敏,宋晓林,薛振山,吕宪国,姜明,武海涛,王雪宏. 土壤学报. 2018(02)
[3]模拟增温对中亚热带杉木人工林土壤磷有效性的影响[J]. 贝昭贤,张秋芳,郑蔚,杨柳明,陈岳民,杨玉盛. 生态学报. 2018(03)
[4]土壤有机碳稳定性影响因素的研究进展[J]. 徐嘉晖,孙颖,高雷,崔晓阳. 中国生态农业学报. 2018(02)
[5]人类消费与全球气候变暖[J]. 程晨. 生态经济. 2017(04)
[6]氮沉降对森林土壤碳动态过程的影响[J]. 魏文俊. 吉林林业科技. 2017(02)
[7]不同冬季覆盖作物对双季稻田土壤有机碳的影响[J]. 唐海明,程凯凯,肖小平,汤文光,汪柯,李超,张帆,孙玉桃. 应用生态学报. 2017(02)
[8]气候变暖对湿地有机碳组分的影响研究[J]. 袁杰,田昆. 绿色科技. 2016(10)
[9]模拟增温对高寒草甸植物叶片碳氮及其同位素δ13C和δ15N含量的影响[J]. 赵艳艳,徐隆华,姚步青,马真,张春辉,王芳萍,周华坤. 西北植物学报. 2016(04)
[10]贝加尔针茅草原土壤酶活性及微生物量碳氮对养分添加的响应[J]. 赵晓琛,皇甫超河,刘红梅,修伟明,赵建宁,杨殿林. 草地学报. 2016(01)
博士论文
[1]三江平原湿地植物立枯分解研究[D]. 张新厚.中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所） 2015
[2]模拟增温和氮沉降对松嫩草原土壤养分状况的影响[D]. 张南翼.东北师范大学 2013
硕士论文
[1]荒漠草原三种典型群落土壤有机碳库稳定性及其影响因素研究[D]. 张义凡.宁夏大学 2018
[2]增温增雨对克氏针茅草原土壤微生物群落特征及酶活性的影响[D]. 陈雅丽.内蒙古大学 2017
[3]模拟增温对高山森林土壤微生物和酶活性的影响[D]. 杨玉莲.四川农业大学 2012
[4]增温和施氮对羊草和芦苇凋落物分解的影响[D]. 孟庆丽.东北师范大学 2008
本文编号：3100267
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３技术路线??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??
２．１研究区概况??我们的研究样地选自位于青藏高原东北边缘的若尔盖湿地国家级自然保护区，海??拔３４５２米（图２－１?）。青藏高原是世界上海拔最高的高原，对全球气候变化十分敏感，??是天气变化的“调节器”。该地区地处高原寒温带湿润气候带，研究区昼夜温差大，??年平均气温仅１．４?°Ｃ，温度是当地微生物活性的限制因子。降水主要发生在秋季，降??水量大，地表常年或季节性积水，霜冻期长，５月到９月是该地区植物的生长季。植??被类型为毛果苔草和木里苔草，植被覆盖率达到９３．３８％。研宄区土壤为高寒泥炭土，??容重?０．５４?ｇｃｎＴ３，硝态氮?９．５９?ｍｇ?ｋｇ＿１，铵态氮?１６．８６?ｍｇ?ｋｇ＿１，Ｃ：Ｎ?比为?２１．２２，有机??质含量高，具有很大的碳储存潜力，对外界扰动响应敏感，具有特殊的监测和研宄意??义（表２－１）。??图２－１研究区地理位置图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｍａｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｕｄｙ?ａｒｅａ??表２－１研究区域的研宂概况??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｏｆ?ｓｔｕｄｙ?ｓｉｔｅ??＾?海拔細温度平均降水主要土壤??样地Ｍ?（ｍ）?－（＝?＊?类型?优势物种??最髙?最低?（ｍｍ）??：?毛果苔草??３３°３４＇?Ｎ，?和木里??盖湿?３４５２?１０．９?－１０．７
?２－２所示。实验样地地上５?ｃｍ气温和地下５?ｃｍ?土壤温度的检测是通过美国ＯＮＳＥＴ??全自动多点土壤温度记录仪（图２－３）。??表２－２不同体积开顶箱尺寸以及预期增温效果??Ｔａｂｌｅ?２－２?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ｏｐｅｎ?ｔｏｐ?ｂｏｘ?ｓｉｚｅ?ａｎｄ?ｅｘｐｅｃｔｅｄ?ｗａｒｍｉｎｇ?ｅｆｆｅｃｔ???低?ＴＯＣ?中?ＴＯＣ?髙?ＴＯＣ??高（ｍｍ）?３５０?４５０?５５０??上底面直径（ｍｍ）?８００?８００?８００??下底面直径（ｍｍ）?１２０４．２?１３１９．６?１４３５．１??预计空气温度平均增幅（°Ｃ）?２．００?３．００?４．００??预计土壤温度平均增幅（°Ｃ）?０５０?Ｌ００?１．５０??图２－３野外增温样地和温度检测图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｆｉｅｌｄ?ｗａｒｍｉｎｇ?ｐｌｏｔ?ａｎｄ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｔｅｓｔ?ｃｈａｒｔ??２．２．２野外凋落物分解实验??凋落物分解实验通过分解袋法进行分析。１１?ｇ苔草被放入分解袋中。这些分解袋，??于２０１７年７月底分别随机地放置于１９个增温氮磷添加处理的样方中，模拟地面凋落??物分解速率以及营养元素残留率对增温氮磷添加的响应。每个样方地面上放置６个凋??落袋。总共１１４个网袋（图２－４）。??在凋落物分解的第０、３０、９０、２７０、３６０、４２０天，从不同处理的样方中随机取??出１个凋落物分解袋，晾干放
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤含水量调控高寒草原生态系统N2O排放对增温的响应[J]. 王冠钦,李飞,彭云峰,陈永亮,韩天丰,杨贵彪,刘莉,周国英,杨元合. 植物生态学报. 2018(01)
[2]气候变化对土壤有机碳库分子结构特征与稳定性影响研究进展[J]. 张仲胜,李敏,宋晓林,薛振山,吕宪国,姜明,武海涛,王雪宏. 土壤学报. 2018(02)
[3]模拟增温对中亚热带杉木人工林土壤磷有效性的影响[J]. 贝昭贤,张秋芳,郑蔚,杨柳明,陈岳民,杨玉盛. 生态学报. 2018(03)
[4]土壤有机碳稳定性影响因素的研究进展[J]. 徐嘉晖,孙颖,高雷,崔晓阳. 中国生态农业学报. 2018(02)
[5]人类消费与全球气候变暖[J]. 程晨. 生态经济. 2017(04)
[6]氮沉降对森林土壤碳动态过程的影响[J]. 魏文俊. 吉林林业科技. 2017(02)
[7]不同冬季覆盖作物对双季稻田土壤有机碳的影响[J]. 唐海明,程凯凯,肖小平,汤文光,汪柯,李超,张帆,孙玉桃. 应用生态学报. 2017(02)
[8]气候变暖对湿地有机碳组分的影响研究[J]. 袁杰,田昆. 绿色科技. 2016(10)
[9]模拟增温对高寒草甸植物叶片碳氮及其同位素δ13C和δ15N含量的影响[J]. 赵艳艳,徐隆华,姚步青,马真,张春辉,王芳萍,周华坤. 西北植物学报. 2016(04)
[10]贝加尔针茅草原土壤酶活性及微生物量碳氮对养分添加的响应[J]. 赵晓琛,皇甫超河,刘红梅,修伟明,赵建宁,杨殿林. 草地学报. 2016(01)
博士论文
[1]三江平原湿地植物立枯分解研究[D]. 张新厚.中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所） 2015
[2]模拟增温和氮沉降对松嫩草原土壤养分状况的影响[D]. 张南翼.东北师范大学 2013
硕士论文
[1]荒漠草原三种典型群落土壤有机碳库稳定性及其影响因素研究[D]. 张义凡.宁夏大学 2018
[2]增温增雨对克氏针茅草原土壤微生物群落特征及酶活性的影响[D]. 陈雅丽.内蒙古大学 2017
[3]模拟增温对高山森林土壤微生物和酶活性的影响[D]. 杨玉莲.四川农业大学 2012
[4]增温和施氮对羊草和芦苇凋落物分解的影响[D]. 孟庆丽.东北师范大学 2008
本文编号：3100267
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