北京山区森林土壤碳—氮—水耦合循环机制研究

发布时间：2021-04-19 13:30

　　生态系统碳循环过程、氮循环过程以及水循环过程是生态系统中最重要也是最基本的3种物质循环过程,同时也是生态系统能量传递、养分循环、水分运移的重要载体。森林土壤是陆地生态系统的重要组成部分,开展森林土壤碳、氮、水耦合循环的研究,对认识森林生态系统在能量转换、营养物质循环、水循环与生态功能发挥的重要作用具有重大的意义,为全球尺度的碳氮水循环调控以及温室气体源汇管理提供科学依据,也是改善生态系统管理和保障生态安全的迫切需要。北京山区森林是北京市重要的绿色屏障,在提高人民生活水平、保障经济的发展和改善生态环境等方面发挥着重要的主要,但对于北京山区森林土壤在碳氮水循环调控以及温室气体源汇中发挥的作用机制的了解缺乏全面和统一的认识。因此,本研究选取油松（Pinus tabulaeformis L.）、侧柏（Platycladus orientalis L.）和栓皮栎（Quercus variabilis L.）三种北京山区的代表性林分,系统地测定了土壤碳循环、氮循环、水循环各个环节和各项环境因素,确定环境因素对土壤碳循环、氮循环、水循环的决定作用。首先,基于长期连续观测数据,分析土壤碳循环、氮循环、... 

【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】：318 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
目录
图目录
表目录
缩略词
1 前言
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 国内外研究概况
        1.2.1 土壤碳循环
        1.2.2 土壤氮循环
        1.2.3 土壤水循环
        1.2.4 凋落物对土壤碳-氮-水的影响
        1.2.5 根系对土壤碳-氮-水的影响
        1.2.6 土壤碳-氮-水相互关系
    1.3 存在问题及发展趋势
2 研究区概况
    2.1 北京山区概况
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 地貌和土壤
        2.1.3 气候特征
        2.1.4 植被特征
        2.1.5 森林资源概况
    2.2 鹫峰实习林场
        2.2.1 区域位置
        2.2.2 地貌和土壤
        2.2.3 气候和水文
        2.2.4 森林植被
    2.3 试验样地概况
3 研究内容与方法
    3.1 主要研究内容
        3.1.1 典型植被类型土壤碳-氮-水循环的时空变化
        3.1.2 典型植被类型土壤碳-氮-水循环对根系生长及凋落物的响应
        3.1.3 环境因素对典型植被类型土壤碳-氮-水循环的影响
        3.1.4 典型植被类型土壤碳-氮-水耦合关系
    3.2 实验设计
    3.3 研究技术路线
    3.4 监测项目与方法
        3.4.1 土壤特性测定
        3.4.2 凋落物特性测定
        3.4.3 根系特性测定
        3.4.4 气象特性监测
        3.4.5 叶面积指数测定
4 森林生态系统土壤碳-氮-水循环的变化分析
    4.1 不同林分土壤碳循环
        4.1.1 土壤碳库的时空变化特性
        4.1.2 土壤碳流时空变化特性
        4.1.3 土壤碳库与土壤呼吸的关系
    4.2 不同林分土壤氮循环
        4.2.1 土壤氮库时空变化特性
        4.2.2 土壤氮流时空变化特性
        4.2.3 土壤氮库与土壤总硝化-反硝化的关系
    4.3 不同林分土壤水循环
        4.3.1 土壤水分动态特性
        4.3.2 土壤水分蒸发特性
        4.3.3 土壤水入渗特性
    4.4 土壤碳氮水循环过程特性
        4.4.1 土壤碳循环的变化特性
        4.4.2 土壤氮循环的变化特性
        4.4.3 土壤水循环的变化特性
    4.5 小结
5 森林生态系统土壤碳-氮-水循环对凋落物的响应
    5.1 森林生态系统凋落物特性
        5.1.1 凋落物储量特性
        5.1.2 凋落物碳库特性
        5.1.3 凋落物氮库特性
    5.2 移除凋落物对森林生态系统土壤碳循环的影响
        5.2.1 对土壤碳库的影响
        5.2.2 对土壤碳流的影响
        5.2.3 移除凋落物后土壤碳库对土壤呼吸的影响
    5.3 移除凋落物对森林生态系统土壤氮循环的影响
        5.3.1 对土壤氮库的影响
        5.3.2 对土壤氮流的影响
        5.3.3 移除凋落物后土壤氮库对土壤总硝化-反硝化的的影响
    5.4 移除凋落物对森林生态系统土壤水循环的影响
        5.4.1 对土壤水分含量的影响
        5.4.2 对土壤水分蒸发的影响
        5.4.3 对土壤水入渗的影响
    5.5 小结与讨论
6 森林生态系统土壤碳-氮-水循环对根系生长的响应
    6.1 不同林分根系特性
        6.1.1 根系生物量特性
        6.1.2 根系生物量的垂直分布特性
        6.1.3 根系生物量在不同水平距离处的分布特性
    6.2 截断根系对森林生态系统土壤碳循环的影响
        6.2.1 对土壤碳库的影响
        6.2.2 对土壤碳流的影响
        6.2.3 截断根系后土壤碳库对土壤碳呼吸的影响
    6.3 截断根系对森林生态系统土壤氮循环的影响
        6.3.1 对土壤氮库的影响
        6.3.2 对土壤氮流的影响
        6.3.3 截断根系后土壤氮库对土壤总硝化-反硝化的影响
    6.4 截断根系对森林生态系统土壤水循环的影响
        6.4.1 对土壤水分含量的影响
        6.4.2 对土壤水蒸发的影响
        6.4.3 对土壤水入渗的影响
    6.5 小结与讨论
7 森林生态系统土壤呼吸、硝化-反硝化对降雨的响应
    7.1 降雨格局特性
        7.1.1 2008～2014年降雨特性
        7.1.2 研究期场降雨特性
    7.2 降雨对土壤呼吸的影响
        7.2.1 降雨对土壤呼吸的变化特性
        7.2.2 降雨特性与土壤呼吸的相关性
    7.3 降雨对土壤总硝化的影响
        7.3.1 降雨对土壤总硝化的变化特性
        7.3.2 降雨特性与土壤总硝化的相关性
    7.4 降雨对土壤反硝化的影响
        7.4.1 降雨对土壤反硝化的变化特性
        7.4.2 降雨特性与土壤反硝化的相关性
    7.5 降雨对土壤含水量的影响
        7.5.1 降雨对土壤含水量的影响
        7.5.2 降雨特性对土壤含水量的影响
    7.6 土壤碳氮通量对室内控制含水量的响应
        7.6.1 对土壤呼吸速率的影响
        7.6.2 对土壤总硝化速率的影响
        7.6.3 对土壤反硝化速率的影响
    7.7 小结与讨论
8 森林生态系统土壤呼吸、硝化-反硝化对环境因素变化的响应
    8.1 土壤水热因素对土壤呼吸、土壤硝化-反硝化的影响
        8.1.1 土壤温度动态变化特性
        8.1.2 土壤水热因素与土壤呼吸的关系
        8.1.3 土壤水热因素与土壤总硝化的关系
        8.1.4 土壤水热因素与土壤反硝化的关系
    8.2 气象因子对土壤呼吸、土壤硝化-反硝化的影响
        8.2.1 气象因子多年变化特性
        8.2.2 气象因子与土壤呼吸的关系探究
        8.2.3 气象因子与土壤总硝化的关系探究
        8.2.4 气象因子与土壤反硝化的关系探究
    8.3 植被结构特性对土壤呼吸、土壤硝化-反硝化的影响
        8.3.1 不同林分类型叶面积指数特性
        8.3.2 叶面积指数与土壤呼吸、土壤硝化-反硝化的关系
    8.4 环境因素对土壤呼吸、土壤硝化-反硝化影响的综合分析
        8.4.1 环境因素对土壤呼吸的影响及贡献率综合分析
        8.4.2 环境因素对土壤总硝化的影响及贡献率综合分析
        8.4.3 环境因素对土壤反硝化的影响及贡献率综合分析
    8.5 小结与讨论
9 森林生态系统土壤碳-氮-水耦合关系研究
    9.1 土壤碳-氮耦合关系研究
    9.2 土壤碳-水耦合关系研究
    9.3 土壤氮-水耦合关系研究
    9.4 土壤碳-氮-水耦合关系研究
    9.5 小结与讨论
10 结论与展望
    10.1 结论
    10.2 创新点
    10.3 展望
参考文献
个人简介
导师简介1
导师简介2
在读期间主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]北京西山侧柏林土壤呼吸动态特征及其影响因素[J]. 涂志华,庞卓,赵阳,余新晓,陈丽华,贾国栋,郑力文.  环境科学研究. 2015(01)
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[3]不同龄组杉木林土壤有机碳与氮磷钾分布特征及耦合关系[J]. 曹小玉,李际平,闫文德.  土壤通报. 2014(05)
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博士论文
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硕士论文
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[6]荒漠草原人工柠条林土壤水分动态及其对降水脉动的响应[D]. 刘凯.宁夏大学 2013
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[8]苹果园土壤氮素总硝化—反硝化作用和氨挥发损失研究[D]. 葛顺峰.山东农业大学 2011
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[10]上海城郊土壤硝化、反硝化作用及其影响因素研究[D]. 施振香.上海师范大学 2010



本文编号：3147644