暖温带锐齿栎林土壤呼吸及微生物群落结构对土壤增温和降雨减少的响应

发布时间：2021-11-16 23:53

　　气候变化是目前国际社会普遍关注的全球性问题。气候变暖及降水格局改变是气候变化的两大重要特征，并对陆地生态系统的碳循环过程及固碳潜力产生重大影响。因此，探讨气候变化背景下森林土壤碳库的变化规律，已成为当前土壤碳源—汇效应演化评价中的重大科学问题。掌握土壤呼吸对气候变暖与降雨减少的响应规律有助于评价土壤在碳收支过程中的源汇角色。本研究采用完全随机区组的试验设计方法在暖温带典型落叶阔叶林—锐齿栎林中开展了野外原位土壤增温与林下穿透雨减少的控制试验，并通过壕沟断根处理区分土壤异养呼吸与自养呼吸，以研究土壤呼吸及不同组分对土壤增温与降雨减少的响应规律，同时运用磷脂脂肪酸法测定土壤微生物群落结构，以分析其对气候变化的响应机理。主要研究结果如下：（1）土壤增温与降雨减少显著改变土壤温度和湿度特征。红外辐射灯管加热导致林下土壤5cm日均温显著提高1.43-1.93℃，日均最高温的增加幅度高于最低温的增幅，白天的增温幅度高于夜晚；增温导致早春3月的土壤温度增幅最高。土壤增温与降雨减少均显著降低5cm土壤湿度（5.7-9.5%v/v），6月份土壤湿度降幅最高。因此，本研究采用试验处理方法可有效增加土壤温度... 

【文章来源】：中国林业科学研究院北京市

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
表目录
图目录
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 国内外研究现状和进展
        1.1.3 森林土壤增温装置
    1.2 研究目的和研究内容
        1.2.1 关键的科学问题
        1.2.2 研究目标
        1.2.3 研究内容
    1.3 技术路线
第二章 土壤增温及降雨减少对锐齿栎林土壤微气候的影响
    2.1 引言
    2.2 研究材料与方法
        2.2.1 研究区概况
        2.2.2 试验设计
        2.2.3 统计分析
    2.3 结果
        2.3.1 土壤温度日变化格局
        2.3.2 土壤湿度的日变化格局
        2.3.3 土壤温度和湿度的季节格局
        2.3.4 土壤温度与湿度的空间分布格局
    2.4 讨论
        2.4.1 红外辐射加热对土壤温度的影响
        2.4.2 增温及减雨设备对土壤湿度的影响
    2.5 小结
第三章 锐齿栎林土壤总呼吸对土壤增温及减雨的响应
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试验设计
        3.2.2 土壤呼吸和土壤温、湿度测定
        3.2.3 土壤样品采集与常规土壤理化性质分析
        3.2.4 土壤微生物量碳氮测定
        3.2.5 数据分析
    3.3 结果
        3.3.1 土壤温度与湿度的季节变化差异
        3.3.2 土壤总呼吸季节格局及均值差异
        3.3.3 土壤总呼吸与土壤温湿度的关系
        3.3.4 土壤有机碳和全氮对土壤增温与减雨的响应
        3.3.5 土壤微生物量碳氮对增温与降雨减少的响应
        3.3.6 土壤表面年均累积呼吸通量
    3.4 讨论
        3.4.1 土壤总呼吸对温度和湿度响应的季节差异
        3.4.2 土壤呼吸对增温和降雨减少主效应的响应
        3.4.3 土壤呼吸对增温和减雨交互效应的响应
    3.5 小结
第四章 锐齿栎林土壤异养呼吸和自养呼吸对土壤增温与减雨的响应差异
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 壕沟断根处理
        4.2.2 土壤呼吸、土壤温度与湿度测定
        4.2.3 土壤理化性质、细根和微生物生物量测定
        4.2.4 数据分析
    4.3 结果
        4.3.1 壕沟处理土壤温度和湿度的季节变化
        4.3.2 土壤异养呼吸季节变化格局
        4.3.3 土壤异养呼吸与土壤温湿度的关系
        4.3.4 壕沟处理样地土壤有机碳和全氮对增温与减雨的响应
        4.3.5 壕沟处理样地土壤微生物碳氮对增温与减雨的响应
        4.3.6 土壤自养呼吸季节变化格局
        4.3.7 土壤自养呼吸与土壤温湿度的关系
        4.3.8 细根生物量对土壤增温与减雨的响应
        4.3.9 土壤异养呼吸对总土壤呼吸的贡献率
        4.3.10 土壤异养与自养呼吸年均累积通量
    4.4 讨论
        4.4.1 土壤异养呼吸对土壤增温和降雨减少的响应
        4.4.2 土壤自养呼吸对增温与减雨的响应
        4.4.3 土壤微生物量碳氮变化
    4.5 小结
第五章 锐齿栎林土壤呼吸温度敏感性对土壤增温和减雨的响应
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 温度敏感性估算
        5.2.2 数据分析
    5.3 结果
        5.3.1 不同组分土壤呼吸温度敏感性对增温和减雨的响应
        5.3.2 土壤呼吸温度敏感性响应的组分和年际差异
        5.3.3 土壤总呼吸温度敏感性与环境因子关系
        5.3.2 土壤异养呼吸温度敏感性与环境因子的关系
        5.3.3 土壤自养呼吸温度敏感性与环境因子的关系
    5.4 讨论
        5.4.1 土壤总呼吸温度敏感性
        5.4.2 土壤异养呼吸温度敏感性
        5.4.3 土壤自养呼吸的温度敏感性
    5.5 小结
第六章 土壤微生物群落结构对土壤增温与减雨的响应
    6.1 引言
    6.2 材料与方法
        6.2.1 试验设计
        6.2.2 土壤理化指标
        6.2.3 土壤微生物群落结构
        6.2.4 数据分析
    6.3 结果
        6.3.1 土壤理化性质
        6.3.2 土壤微生物 PLFA
        6.3.3 土壤微生物相对丰富度
        6.3.4 土壤微生物群落与环境因子的关系
    6.4 讨论
        6.4.1 增温与减雨交互效应显著影响微生物群落 PLFA
        6.4.2 土壤增温对微生物群落组成的影响
        6.4.3 降雨减少对微生物群落的影响
    6.5 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
        7.1.1 土壤增温与降雨减少改变土壤温度和湿度
        7.1.2 增温与降雨减少促进森林总土壤呼吸速率
        7.1.3 土壤异养呼吸与自养呼吸对增温与降雨减少的响应不同
        7.1.4 土壤呼吸及不同组分温度敏感性对增温与减雨响应不同
        7.1.5 土壤微生物群落对增温与减雨的响应
    7.3 展望
        7.3.1 研究的不足
        7.3.2 展望
参考文献
在读期间学术研究
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求与重要科学问题[J]. 王秋凤,刘颖慧,何念鹏,方华军,伏玉玲,于贵瑞.  地理科学进展. 2012(01)
[2]岷江上游华山松林冬季土壤呼吸对模拟增温的短期响应[J]. 熊沛,徐振锋,林波,刘庆.  植物生态学报. 2010(12)
[3]IPCC AR4多模式对中国地区干旱变化的模拟及预估[J]. 许崇海,罗勇,徐影.  冰川冻土. 2010(05)
[4]全球变暖背景下中国旱涝气候灾害的演变特征及趋势[J]. 黄荣辉,杜振彩.  自然杂志. 2010(04)
[5]温室气体稳定浓度情景下中国地区温度和降水变化[J]. 徐敏,罗勇,徐影,郭品文,徐经纬.  气候变化研究进展. 2009(02)
[6]IPCC-AR4模式对中国21世纪气候变化的情景预估[J]. 江志红,张霞,王冀.  地理研究. 2008(04)
[7]土壤异养呼吸的测定及其温度敏感性影响因子[J]. 范志平,王红,邓东周,孙学凯,高俊刚,曾德慧.  生态学杂志. 2008(07)
[8]全球和中国降水、旱涝变化的检测评估[J]. 赵宗慈,罗勇,江滢,徐影.  科技导报. 2008(06)
[9]全球变暖与陆地生态系统研究中的野外增温装置[J]. 牛书丽,韩兴国,马克平,万师强.  植物生态学报. 2007(02)
[10]中国气候变化的检测及预估[J]. 丁一汇,任国玉,赵宗慈,徐影,罗勇,李巧萍,张锦.  沙漠与绿洲气象. 2007(01)

博士论文
[1]暖温带锐齿栎林土壤呼吸时空变异及其调控机理[D]. 栾军伟.中国林业科学研究院 2010



本文编号：3499809