青藏高原东部山区坡向—群落组合对土壤生物化学特性和碳氮矿化的影响

发布时间：2018-04-21 16:48

  本文选题：青藏高原 + 草甸群落　； 参考：《兰州大学》2017年博士论文

【摘要】：在青藏高原东部山区,存在这样有趣的山地景观:山脊将植物群落分成坡向朝南的草甸群落和坡向朝北的灌丛群落。理解这种坡向-群落组合对土壤碳氮矿化的影响对于评估全球变暖下青藏高原山区土壤碳氮循环具有重要的意义。然而,目前对青藏高原东部山区不同坡向-群落组合下土壤生物化学特性和碳氮矿化仍缺少足够的了解。为了探究坡向-群落组合对土壤碳氮矿化的影响,我们于2011年在青藏高原东部山区(甘肃省武威市天祝藏族自治县抓喜秀龙乡)选取两座典型山丘,探究了坡向-群落组合对土壤水热条件、p H值、土壤质地、总有机碳及其组成、全氮、微生物量碳氮、酶活性和土壤碳氮矿化的影响。土壤碳矿化是在室内(18°C和25°C)培养49天测定;土壤氮矿化是采用原位培养方法测定。取得结果如下:1.在植物生长季(6月至9月),这两种群落之间的土壤温度和含水量存在显著差异:草甸群落表层土壤(0 15 cm)的日均温度比灌丛群落的高2 9°C,然而后者的土壤含水量却是前者的2 5倍。另外这两种群落下的土壤质地均为粉质壤土;灌丛群落土壤p H值和无机碳含量都显著低于草甸群落土壤的。2.超过一半的土壤总有机碳是贮存在颗粒有机碳中。灌丛群落的土壤总有机碳和全氮含量以及碳氮比值都是显著高于草甸群落的:灌丛群落土壤的总有机碳和全氮含量分别为87.7?114.1 g kg 1和7.7?9.3 g kg 1,分别比草甸群落土壤的高63?78%和26?31%,因此前者土壤有机质碳氮比值是11.4 12.3,比后者的高出29 40%。虽然灌丛群落土壤的总有机碳和全氮含量较高,但是土壤微生物量碳氮含量、β 葡萄糖苷酶和脲酶活性都显著小于草甸群落土壤的。3.灌丛群落土壤总有机碳中的非纤维素糖含量是显著小于草甸群落土壤的(130mg g 1 OC对比153 mg g 1 OC);然而这两种群落下在0 15 cm土层的木质素含量却没有显著差异(平均含量为20 mg g 1 OC),只在15 30 cm土层发现灌丛群落土壤的木质素含量是显著大于草甸群落土壤的(17 mg g 1 OC对比12 mg g 1 OC)。另外与草甸群落土壤相比,灌丛群落土壤总有机碳中含有更高比例的微生物来源的非纤维素糖,而且土壤微生物分解木质素的程度也较高。4.室内培养49天后,草甸群落土壤碳矿化累积量是显著高于灌丛群落土壤的(15.0 16.2 mg C g 1 OC对比9.7 12.8 mg C g 1 OC)。土壤有机碳矿化累积量和非纤维素糖、微生物量碳和颗粒有机碳含量都有显著的正相关关系,表明草甸群落土壤中含有较高含量的易于矿化的有机碳组分。培养温度和土层深度对于土壤碳矿化的影响存在交互作用,但是培养温度和群落类型之间不存在交互作用,表明与15 30 cm土层土壤相比,0 15 cm土层的土壤碳矿化对温度升高更加敏感,然而这两种群落之间的土壤碳矿化对温度升高的响应基本相似。5.在植物生长季,草甸群落土壤总氮矿化和净氮矿化速率都是显著大于灌丛群落土壤的,因此0 15 cm土层的草甸群落土壤有机氮净矿化累积量(7.1 8.7 g N m 2)比灌丛群落土壤的(3.5 3.9 g N m 2)高104 121%,0 30 cm土层的草甸群落土壤有机氮净矿化累积量(22.1 22.3 g N m 2)比灌丛群落土壤的(7.9 9.5 g N m 2)高134 178%。虽然灌丛群落土壤氮矿化速率是低于草甸群落土壤的,但是前者具有较高的无机氮含量,这是由于灌丛植物生长速率较低,因此灌丛植物吸收的土壤氮素量是小于草本植物的。这表明土壤氮矿化速率和植物吸收土壤无机氮关系的紧密程度是坡向朝北的灌丛群落小于坡向朝南的草甸群落,突出了青藏高原东部山区坡向-群落组合对这个地区的土壤氮素循环的影响。综上所述,青藏高原坡向-群落组合导致了极其显著的土壤生物化学性质及碳氮矿化过程的异质性,强调了未来的气候变化和群落类型演变导致了预示青藏高原地区土壤碳氮循环的复杂性。
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本文编号：1783265