红树林湿地土壤温室气体（CO 2 、CH 4 和N 2 O）释放规律及其影响因素研究

发布时间：2022-04-18 21:04

　　红树林土壤储存大量的碳（C）和氮（N）,被认为是温室气体释放的“热点”区域,在全球气候变化中扮演重要作用。近年来的人类活动干扰（富营养化和互花米草入侵等）对红树林生态系统的生态过程和生态功能影响越来越受到广泛关注。然而,红树林生态系统的土壤生境异质性高,现有红树林土壤温室气体释放的研究普遍局限于小尺度空间并且主要集中在分析红树林土壤温室气体释放与非生物因子之间的关系。此外,作为极为开放的湿地生态系统之一,红树林土壤温室气体释放对互花米草入侵和外源营养盐输入的响应研究还较少。因此,本研究以红树林土壤为研究对象,结合Meta分析、野外观测和室内模拟等实验,研究红树林土壤温室气体释放及其调控因素（包括生物因素和非生物因素）,并探究红树林土壤温室气体释放对互花米草入侵和营养盐输入的响应及其潜在机制。本研究的主要结果如下:1、通过对全球红树林土壤温室气体释放进行Meta分析,发现在全球已研究红树林地区,约93%以上的红树林土壤为温室气体释放源。北半球地区的平均温室气体通量大于南半球地区,年平均气温是影响红树林土壤温室气体释放的重要因素之一,年平均气温每上升5℃,红树林土壤二氧化碳（C02）释放量... 

【文章页数】：207 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 温室气体(Greenhouse gas,GHGs)
        1.1.1 GHGs简介
        1.1.2 GHGs的主要来源
    1.2 红树林生态系统
        1.2.1 红树林生态系统简介
        1.2.2 红树林生态系统土壤C、N库
        1.2.3 红树林生态系统土壤GHGs释放
    1.3 本研究的立题依据、主要研究内容及研究意义
第二章 红树林土壤GHGs释放通量及其影响因子—Meta分析
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 已发表文章数据收集与挖掘整理
        2.2.2 浙江、福建和广东红树林生态系统土壤GHGs释放采集及测定
        2.2.3 浙江、福建和广东红树林样地土壤理化性质测定
        2.2.4 数据的统计与分析
    2.3 结果与分析
        2.3.1 红树林土壤CH_4释放
        2.3.2 红树林土壤CO_2释放
        2.3.3 红树林土壤N_2O释放
        2.3.4 浙江、福建和广东红树林样地土壤理化性质
    2.4 讨论
        2.4.1 影响红树林土壤CH_4释放的非生物因素
        2.4.2 影响红树林土壤CO_2释放的非生物因素
        2.4.3 影响红树林土壤N_2O释放的非生物因素
    2.5 本章小结
第三章 不同红树林植被对CH_4和CO_2释放的影响
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 样地选择及介绍
        3.2.2 CO_2和CH_4采集方法
        3.2.3 CO_2和CH_4测定方法
        3.2.4 土柱采集及实验室内前处理
        3.2.5 土壤理化性质测定
        3.2.6 细根生物量的测定
        3.2.7 土壤微生物量碳(MBC)测定
        3.2.8 营养盐测定
        3.2.9 土壤SOM和元素分析
        3.2.10 土壤相关酶活测定
        3.2.11 PMP和PMO测定
        3.2.12 土壤总DNA提取
        3.2.13 土壤功能微生物相关基因的实时荧光定量PCR
        3.2.14 数据的统计与分析
    3.3 结果与分析
        3.3.1 CH_4通量的时空变化
        3.3.2 CO_2通量的时空变化
        3.3.3 土壤理化性质
        3.3.4 土壤生物因子
        3.3.5 PMP和PMO
        3.3.6 温度敏感性(Q_(10))和全球暖化潜力(GWP)计算
    3.4 讨论
        3.4.1 不同红树林植被类型对土壤CH_4释放的影响
        3.4.2 不同红树林植被类型对土壤CO_2释放的影响
        3.4.3 GWP分析
    3.5 本章小结
第四章 互花米草(Spartina alterniflora)入侵对红树林土壤GHGs释放的影响
    4.1 外来物种互花米草入侵对红树林土壤CH_4和CO_2释放的影响
        4.1.1 引言
        4.1.2 材料与方法
            4.1.2.1 样地选择及介绍
            4.1.2.2 CO_2和CH_4气体采集及测定
            4.1.2.3 土壤理化性质测定
            4.1.2.4 土壤DNA提取和及功能基因荧光定量
            4.1.2.5 PMP和PMO测定
            4.1.2.6 数据的统计与分析
        4.1.3 结果与分析
            4.1.3.1 C温室气体释放
            4.1.3.2 土壤理化性质
            4.1.3.3 功能基因丰度
            4.1.3.4 PMP和PMO
            4.1.3.5 C温室气体年释放量和GWP估算
        4.1.4 讨论
            4.1.4.1 互花米草入侵增加了土壤CH_4释放
            4.1.4.2 互花米草入侵降低湿地CO_2释放
            4.1.4.3 互花米草入侵对GWP的影响
        4.1.5 本节小结
    4.2 外来物种互花米草入侵对红树林土壤N_2O释放的影响
        4.2.1 引言
        4.2.2 材料与方法
            4.2.2.1 样地选择
            4.2.2.2 N_2O采集及测定
            4.2.2.3 土壤理化性质测定
            4.2.2.4 ~(15)N同位素方法测定土壤反硝化速率
            4.2.2.5 土壤DNA提取及文库构建
            4.2.2.6 高通量测序及分析
            4.2.2.7 数据的统计与分析
        4.2.3 结果与分析
            4.2.3.1 N_2O释放
            4.2.3.2 土壤理化性质差异
            4.2.3.3 土壤微生物群落结构
            4.2.3.4 潜在反硝化速率
        4.2.4 讨论
            4.2.4.1 互花米草入侵改变土壤理化性质
            4.2.4.2 互花米草入侵改变土壤微生物群落结构、增加反硝化细菌丰度和种类、增强反硝化
            4.2.4.3 互花米草入侵增加土壤N_2O释放
        4.2.5 本节小结
第五章 外源营养盐施加对红树林土壤GHGs释放的影响
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 红树林土壤来源、样品采集方法
        5.2.2 室内潮汐模拟装置设置
        5.2.3 营养盐施加
        5.2.4 营养盐浓度及土壤理化性质测定
        5.2.5 GHGs采集及测定
        5.2.6 数据的统计与分析
    5.3 结果与分析
        5.3.1 红树林完整土柱GHGs释放本底值
        5.3.2 CH_4释放对不同营养盐施加的响应
        5.3.3 CO_2释放对不同营养盐施加的响应
        5.3.4 N_2O释放对不同营养盐施加的响应
    5.4 讨论
        5.4.1 红树林土壤CH_4释放对外源营养盐施加的响应
        5.4.2 红树林土壤CO_2释放对外源营养盐施加的响应
        5.4.3 红树林土壤N_2O释放对外源营养盐施加的响应
        5.4.4 外源营养盐输入增强红树林土壤GWP
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 存在的不足与展望
参考文献
在读期间已发表或待发表的文章
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3646363