高寒草甸CH_4和CO_2通量对放牧的响应

发布时间：2017-06-03 20:00

  本文关键词：高寒草甸CH_4和CO_2通量对放牧的响应，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：青藏高原幅员辽阔,地理位置独特,对全球温室气体排放具有很大的影响潜质。但放牧对其甲烷和二氧化碳气体“土壤-大气”排放机制的影响目前还并不清楚。由于青藏高原对全球气候变化比较敏感,其在亚洲乃至全球范围内对气候的反馈调节作用也不容小觑。该地区自然环境较恶劣,存在很多由于自然分布或人为活动造成的生态环境问题。但其土壤有机质含量丰富,土壤碳密度明显高于其他各地区。所以保护及研究青藏高原草原对减少全球二氧化碳及甲烷排放具有重要作用。本研究旨在探讨控制性轮牧试验对青藏高原高寒草甸主要温室气体(甲烷、二氧化碳)排放通量的影响,从植被、土壤及草地三个界面展开研究。在青藏高原东北缘高寒草甸设置定点试验,共设0、8、16羊/公顷3个放牧梯度,于每年6-9月(夏季牧场)、10-12月(冬季牧场)进行放牧,于2010、2011年盛季(7-8月),2010、2011年枯黄期(11-12月),2011、2012年返青季(4-5月)用静态箱法分别测定各季节草地、土壤以及植被甲烷、二氧化碳通量及水分代谢日动态(每日8：00,10：00,12：00,14：00,16：00,18：00,20：00,0：00及4：00测定)和季节动态通量,同时测定静态箱内温度、5 cm土壤温度及土壤微生物量碳、氮,分析其对甲烷及二氧化碳通量的影响。取得的主要研究结果如下：1.盛季土壤呈现为吸收甲烷状态。各个处理吸收通量均呈先增后减的趋势。各处理吸收甲烷最大和最小通量值出现在凌晨4：00和14：00。16羊/公顷处理土壤吸收甲烷通量最大。盛季草地在各个放牧强度下也均呈现为完全吸收甲烷的状态。各处理最大和最小吸收值出现在凌晨0：00-4：00和12：00-14：00,且放牧处理下草地吸收甲烷通量高于不放牧处理。枯黄期土壤在0和8羊/公顷处理下呈白天排放夜间吸收甲烷状态。各处理吸收最大和最小通量出现在凌晨0：00-4：00和8：00-10：00。枯黄期土壤整体呈现出吸收甲烷的状态,且放牧处理的吸收通量高于不放牧处理。枯黄期草地同样在0和8羊／公顷处理下呈白天排放,晚上吸收甲烷的动态变化。总值在16羊／公顷处理下呈现为吸收甲烷状态。16羊／公顷处理下草地吸收甲烷通量大于0和8羊/公顷处理。各处理下吸收最大值出现在凌晨0：00。返青季土壤在各处理下均呈白天排放夜间吸收甲烷的趋势,0羊/公顷处理下土壤吸收与排放甲烷通量相当,8羊/公顷处理下土壤排放通量大于吸收,而在16羊/公顷处理下,土壤呈现出吸收甲烷的状态。返青季草地在0及8羊/公顷处理下呈白天排放,晚上吸收甲烷的趋势。总量在0及8羊/公顷处理下呈排放甲烷状态,在16羊/公顷处理下呈吸收状态。2.盛季土壤二氧化碳通量在各处理下最大和最小排放通量出现在正午14：00凌晨4：00。盛季草地16羊/公顷处理下草地排放通量大于8与0羊/公顷,最大和最小排放通量出现在正午14：00和0：00-4：00。枯黄期土壤最大和最小排放通量分别出现在正午14：00和凌晨4：00。枯黄期草地排放二氧化碳通量1608羊/公顷,最大和最小排放通量分别出现在正午14：00-16：00和凌晨4：00。返青季土壤日累计排放总通量1680羊/公顷,最大和最小排放通量分别出现在正午14：00-16：00和凌晨。返青季草地最大和最小排放通量分别出现在正午12：00-14：00和凌晨。3.土壤,草地和植被甲烷通量在不同季节与5 cm地下温度及箱内温度均无明显相关性。而二氧化碳通量,土壤在盛季与5cm地下温度及箱内温度均呈正相关关系,在枯黄期与5cm地下温度无明显相关性；在返青季与5cm地下温度呈显著正相关,且放牧处理的相关性高于不放牧,而与箱内温度均呈正相关关系。4.盛季甲烷通量与0-5 cm土壤微生物碳、氮含量均呈负相关,与5-10 cm土壤微生物碳、氮含量也均呈正相关。枯黄期草地甲烷通量与0-5 cm、5-10 cm土壤微生物碳含量呈正相关,与0-5 cm土壤微生物氮含量呈负相关,土壤甲烷通量与0-5 cm、5-10 cm土壤微生物碳含量均呈负相关,而与0-5 cm、5-10 cm土壤微生物氮含量呈正相关。返青季草地甲烷通量与0-5 cm土壤微生物碳、氮含量均呈正相关,而土壤甲烷通量与0-5cm土壤微生物碳含量呈负相关,与0-5 cm土壤微生物氮含量呈正相关。返青季草地及土壤甲烷通量均与5-10 cm土壤微生物碳、氮含量呈负相关。5.盛季草地二氧化碳通量与0-5 cm土壤微生物碳含量呈负相关,与5-10cm土壤微生物氮含量呈正相关。而土壤二氧化碳通量与0-5 cm土壤微生物碳含量呈正相关,与5-10 cm土壤微生物氮含量呈负相关。草地及土壤二氧化碳通量均与5-10 cm土壤微生物碳含量均呈负相关,与0-5cm土壤微生物氮含量呈正相关。枯黄期草地二氧化碳通量与0-5 cm、5-10 cm土壤微生物碳含量均呈正相关,与0-5 cm土壤微生物氮含量呈正相关。而土壤二氧化碳通量与0-5 cm、5-10 cm土壤微生物碳含量均呈负相关,与0-5 cm土壤微生物氮含量呈负相关。草地及土壤二氧化碳通量均与5-10 cm土壤微生物氮含量呈正相关。返青季草地二氧化碳通量与0-5 cm土壤微生物碳含量呈负相关,与0-5 cm土壤微生物氮含量呈正相关,与5-10 cm土壤微生物氮含量呈负相关。而土壤二氧化碳通量与0-5 cm土壤微生物碳、氮含量均呈正相关,与5-10 cm土壤微生物氮含量呈正相关。草地及土壤二氧化碳通量均与5-10 cm土壤微生物碳含量呈正相关。本研究的主要结论为枯黄期出现零下温度的时候气体排放通量通常也会接近于0。在返青季,土壤和植被呼吸(二氧化碳排放通量)在相同温度下要比盛季更低。盛季甲烷及二氧化碳排放通量较高,可以观测到较多差异显著性。在盛季,放牧显著降低了土壤和植被的呼吸作用,并确认植被可排放甲烷。土壤呼吸与箱内温度有很强的相关性,但土壤对甲烷的吸收正好相反：甲烷的吸收通量与土壤温度的相关性更好。草地(即土壤与植被的总效应)二氧化碳的总排放通量在未放牧样地里为28 t CO2ha-1 yr-1,而在16羊/公顷放牧样地里为33 t CO2ha-1yr-’,而该研究区试验样地内净植被生产量为3.0 t干物质量(DM)ha-1yr-1,这种现象也意味着区域内的较高温度会加速土壤有机碳(SOC)的氧化进程,但这一结论还需要进一步的研究验证。
【关键词】：高寒草甸 甲烷 二氧化碳 土壤微生物碳 蒸发量 蒸散量 土壤温度
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S812
【目录】：

• 中文摘要3-6
• Abstract6-12
• 1 前言12-24
• 1.1 研究进展与意义12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 国内外研究进展与意义12-13
• 1.2 草地生态系统碳循环研究进展13-20
• 1.2.1 影响草地生态系统碳循环的因素14-16
• 1.2.2 草地生态系统碳循环及碳贮量16-17
• 1.2.3 草地生态系统在碳循环和全球气候变化中的作用17-19
• 1.2.4 高寒草甸生态系统碳循环及在全球气候变化中的作用19-20
• 1.3 主要温室气体源汇机理研究进展20-23
• 1.4 论文研究内容、创新点23-24
• 1.4.1 主要研究内容23
• 1.4.2 研究创新点23-24
• 2 材料与方法24-33
• 2.1 研究区自然概况24-25
• 2.2 研究区简介25-27
• 2.2.1 植被特征25-27
• 2.3 样地设置27-28
• 2.3.1 轮牧处理及样地设置27
• 2.3.2 试验样地选择27-28
• 2.4 试验方法28-32
• 2.4.1 CH_4及CO_2气体采集和通量测定28-30
• 2.4.2 土壤微生物C,N分析30-32
• 2.4.3 地上及地下生物量测定32
• 2.5 数据处理和统计分析32-33
• 3 研究结果33-96
• 3.1 不同放牧梯度下高寒草甸CH_4通量动态变化33-53
• 3.1.1 土壤CH_4吸收通量日动态变化33-37
• 3.1.2 土壤CH_4通量与温度的关系37-39
• 3.1.3 草地CH_4吸收通量日动态变化39-44
• 3.1.4 草地CH_4通量与温度的关系44-46
• 3.1.5 植被CH_4通量与温度的关系46-48
• 3.1.6 CH_4通量与土壤微生物量碳的关系48-50
• 3.1.7 CH_4通量与土壤微生物量氮的关系50-51
• 3.1.8 CH_4通量月动态51-53
• 3.2 不同放牧梯度下高寒草甸CO_2通量动态变化53-72
• 3.2.1 土壤CO_2排放通量日动态变化53-56
• 3.2.2 土壤CO_2通量与温度的关系56-58
• 3.2.3 草地CO_2排放通量日动态变化58-62
• 3.2.4 草地CO_2通量与温度的关系62-64
• 3.2.5 植被CO_2通量与温度的关系64-66
• 3.2.6 CO_2通量与土壤微生物碳的关系66-68
• 3.2.7 CO_2通量与土壤微生物氮的关系68-70
• 3.2.8 CO_2通量月动态70-72
• 3.3 不同放牧梯度下高寒草甸蒸发量及蒸散量动态72-86
• 3.3.1 土壤蒸发量日动态变化72-75
• 3.3.2 土壤蒸发量与温度的关系75-77
• 3.3.3 草地蒸散量日动态变化77-80
• 3.3.4 草地蒸散量与温度的关系80-82
• 3.3.5 土壤蒸散、蒸发量与土壤微生物量碳的关系82-83
• 3.3.6 土壤蒸散、蒸发量与土壤微生物量氮的关系83-85
• 3.3.7 高寒草甸蒸发量及蒸散量月动态85-86
• 3.4 微生物碳、氮量对放牧率的响应86-87
• 3.5 CH_4和CO_2气体通量与各影响因子间的模型系数87-91
• 3.5.1 甲烷通量与各因子间的回归模型87-88
• 3.5.2 二氧化碳通量与各因子间的回归模型88-91
• 3.6 小结91-96
• 3.6.1 不同放牧梯度下日动态通量变化91-94
• CH_4通量日动态变化91-92
• CO_2通量日动态变化92-93
• 水分代谢日动态变化93-94
• 3.6.2 气体通量与温度的关系94
• 3.6.3 气体通量与微生物的关系94-96
• CH_4通量日动态变化94-95
• CO_2通量日动态变化95-96
• 4 讨论96-99
• 4.1 草地及土壤甲烷通量特征96-97
• 4.2 草地及土壤二氧化碳通量特征97-99
• 参考文献99-107
• 在学期间的研究成果107-108
• 致谢108-109

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 石慧兰;王新堂;邵志勇;陈成国;刘春红;;鲁西北52年日照变化特征及原因[J];气象;2007年02期

2 武高林;陈敏;杜国祯;;三种高寒植物幼苗生物量分配及性状特征对光照和养分的响应[J];生态学报;2010年01期

3 S.PETH;R.HORN;;Effects of Grazing Intensity on Soil Water Regime and Flux in Inner Mongolia Grassland,China[J];Pedosphere;2012年02期

4 王春光;张思冲;辛蕊;罗娇赢;周晓聪;;哈尔滨市东郊菜地土壤重金属环境质量评价[J];中国农学通报;2010年02期

  本文关键词：高寒草甸CH_4和CO_2通量对放牧的响应，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：419049