松嫩草原凋落物分解和土壤生物活性对增温和氮沉降的响应

发布时间：2017-04-13 00:02

  本文关键词：松嫩草原凋落物分解和土壤生物活性对增温和氮沉降的响应，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以全球变暖和氮沉降为主要特征的全球变化逐渐成为公众和科学界关注的热点,而其对陆地生态系统地上和地下的生态活动的影响更为深刻,其中与凋落物分解相关的土壤酶系统和土壤微生物系统在陆地生态系统地下生态活动的物质循环和能量流动过程中是最活跃的生物活性物质。本文以东北松嫩草原羊草草甸土壤为研究对象,在自然条件下采用模拟增温和氮沉降控制实验,分别对增温、施氮和增温+施氮的交互作用对凋落物分解、微生物生物量与土壤酶活性的影响进行了研究。1.增温、施氮和增温+施氮都促进了羊草和芦苇凋落物的分解速率,缩短了凋落物C、N和P循环的周转时间,这对于松嫩草地C、N和P的存储和植物对C、N和P的吸收利用具有重要意义。同时我们发现不同植物物种,由于凋落物的质量不同对增温和施氮的响应也有所不同,在半干旱的松嫩草地,羊草对草地生态系统的C、N和P循环的贡献比芦苇更大。2.纤维素酶活性有逐年降低的趋势,增温和施氮对纤维素酶活性均有不同程度的抑制作用,但增温的抑制作用更显著。脲酶活性有逐年降低的趋势,施氮对脲酶的活性有显著的促进作用;春、秋季增温对脲酶活性有促进作用,而夏季则表现为抑制作用;增温和施氮的交互作用表现为促进作用。磷酸酶活性有逐年增加的趋势,施氮和增温对磷酸酶活性均有促进作用;增温和施氮的交互作用表现为显著的促进作用。3.土壤微生物生物量C(MBC)、N(MBN)和P(MBP)含量随季节变化呈单峰趋势,在夏季较高,春季和秋季较低。施氮、增温和增温+施氮都使MBC和MBN显著增加,但使MBP显著降低。因此在松嫩草原,增温和施氮有利于微生物对C和N元素的固定,对P元素的固定存在不利影响。4.纤维素酶活性与土壤C呈显著正相关,施氮、增温和增温+施氮都降低了纤维素酶活性和土壤C的相关性;脲酶活性与土壤N和速效氮含量呈显著正相关,三种处理都降低了脲酶活性与土壤N和速效氮的相关性;磷酸酶活性与土壤P和速效磷含量呈显著正相关,与土壤P的相关性比与速效磷的相关性更高,三种处理都降低了磷酸酶活性与土壤P和速效磷的相关性。MBC与土壤C含量呈正相关,增温和增温+施氮提高了相关性,施氮降低了相关性;MBN与土壤N和速效氮含量都呈正相关,但与速效氮的相关性比与土壤N的相关性更高,三种处理都降低了MBN与土壤N的相关性,而提高了与速效氮的相关性;MBP与土壤P和速效磷都呈正相关,三种处理都提高了MBP与土壤P和速效磷的相关性。MBC与纤维素酶活性呈正相关,增温和增温+施氮都提高了MBC与纤维素酶活性的相关性;MBN与脲酶活性呈正相关,施氮、增温和增温+施氮都使相关性降低;MBP与磷酸酶活性呈正相关,施氮和增温+施氮都提高了MBP与磷酸酶活性的相关性。5.羊草和芦苇凋落物残留率都与土壤酶活性和微生物生物量呈正相关,但是羊草凋落物残留率与脲酶和磷酸酶活性的相关性比与芦苇凋落物的相关性高,与纤维素酶和微生物生物量的相关性却比与芦苇凋落物的相关性低。增温、施氮和增温+施氮都提高了羊草凋落物残留率与纤维素酶、脲酶、磷酸酶和微生物生物量的相关性,提高了芦苇凋落物残留率与磷酸酶活性的相关性,增温降低了芦苇凋落物残留率与纤维素酶和微生物生物量的相关性,施氮提高了芦苇凋落物残留率与纤维素酶、脲酶和微生物生物量的相关性。
【关键词】：增温 氮沉降 凋落物分解 土壤酶活性 微生物生物量
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S812.2
【目录】：

• 中文摘要6-8
• 英文摘要8-13
• 第一章 引言13-20
• 1.1 全球气温升高的现状与趋势13-14
• 1.2 对氮沉降的研究14-15
• 1.3 凋落物、土壤酶和土壤微生物在陆地生态系统中的角色15-16
• 1.4 气候变暖和氮沉降对凋落物分解、土壤酶活性及土壤微生物的影响16-19
• 1.4.1 气候变暖对土壤分解系统的影响16-18
• 1.4.2 氮沉降对土壤分解系统的影响18-19
• 1.5 研究意义与内容19-20
• 1.5.1 研究的目的和意义19
• 1.5.2 研究的内容19-20
• 第二章 凋落物分解对增温和氮沉降的响应20-36
• 2.1 实验材料和方法20-24
• 2.1.1 研究样地的自然概况20-21
• 2.1.2 野外样地设计21-23
• 2.1.3 样品采集23-24
• 2.1.4 土壤温度和含水量的测定24
• 2.1.5 凋落物的化学成分分析24
• 2.1.6 数据处理24
• 2.2 结果24-33
• 2.2.1 土壤温度和含水量对增温和氮沉降的响应24-27
• 2.2.2 凋落物初始质量27
• 2.2.3 凋落物分解速率的变化27-28
• 2.2.4 凋落物质量的变化28-32
• 2.2.5 凋落物分解速率和凋落物质量的相关性32
• 2.2.6 凋落物分解与土壤温度和含水量的相关性32-33
• 2.3 讨论33-36
• 2.3.1 增温对凋落物分解的影响33-34
• 2.3.2 施氮对凋落物分解的影响34-35
• 2.3.3 增温+施氮对凋落物分解的影响35-36
• 第三章 土壤酶活性对增温和氮沉降的响应36-46
• 3.1 实验材料与方法36-37
• 3.1.1 样品采集36
• 3.1.2 土壤酶活性的测定36-37
• 3.1.3 数据处理37
• 3.2 结果37-44
• 3.2.1 纤维素酶活性的变化37-38
• 3.2.2 脲酶活性的变化38-41
• 3.2.3 磷酸酶活性的变化41-43
• 3.2.4 土壤酶活性与土壤温度和含水量的相关性的变化43-44
• 3.3 讨论44-46
• 3.3.1 增温和施氮对纤维素酶活性的影响44
• 3.3.2 增温和施氮对脲酶活性的影响44-45
• 3.3.3 增温和施氮对磷酸酶活性的影响45-46
• 第四章 土壤微生物生物量对增温和氮沉降的响应46-57
• 4.1 实验材料与方法46-47
• 4.1.1 土壤微生物生物量测定46-47
• 4.1.2 数据处理47
• 4.2 结果47-55
• 4.2.1 土壤微生物生物量C含量的变化47-50
• 4.2.2 土壤微生物生物量N含量的变化50-52
• 4.2.3 土壤微生物生物量P含量的变化52-54
• 4.2.4 土壤微生物生物量与土壤温度和含水量的相关性的变化54-55
• 4.3 讨论55-57
• 第五章 凋落物分解和土壤养分与土壤生物活性之间的相关性对增温和氮沉降的响应57-69
• 5.1 实验材料与方法58-59
• 5.1.1 土壤营养元素分析58-59
• 5.1.2 数据处理59
• 5.2 结果59-64
• 5.2.1 土壤主要营养元素含量对增温和氮沉降的响应59-62
• 5.2.2 土壤酶活性与土壤养分的相关性62-63
• 5.2.3 土壤微生物生物量与土壤养分的相关性63
• 5.2.4 土壤微生物生物量与土壤酶活性的相关性63-64
• 5.2.5 凋落物分解与土壤生物活性的相关性64
• 5.3 讨论64-69
• 5.3.1 土壤主要营养元素含量对增温和氮沉降的响应64-65
• 5.3.2 土壤酶活性、土壤微生物生物量和土壤养分之间的相关性65-67
• 5.3.3 凋落物分解与土壤生物活性之间的相关性67-69
• 第六章 结论和创新点69-71
• 6.1 主要结论69-70
• 6.2 创新点70-71
• 参考文献71-80
• 致谢80-81
• 在学期间公开发表论文及著作情况81-8

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本文编号：302330