艾比湖湿地土壤有机碳（氮）蓄积及循环模式研究

发布时间：2017-06-10 12:11

  本文关键词：艾比湖湿地土壤有机碳（氮）蓄积及循环模式研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：湿地是生态系统不可或缺的部分,关于它的研究已成为当前的热点,尤其位于干旱区的湿地,为生态系统的可持续发展发挥着极其重要的作用。在本研究中,运用地理学野外调查、分析化学室内测定、地统计学空间模拟及生态学、统计学、系统学的相关理论与方法,探明艾比湖湿地土壤中有机碳及其相关元素的空间分异规律,分析其形成机理,计算土壤有机碳及全氮的库存量,同时构建艾比湖湿地不同植被覆盖条件下土壤有机碳循环模型。本研究不仅可以极大的丰富干旱区湖泊湿地的理论研究内容,而且还可以揭示湿地生态系统的固碳机制和固碳潜力、了解湿地调节器的功能、评价生态系统潜在的环境影响效应,为合理地开发利用湿地、协调环境保护与区域经济可持续发展提供了重要的现实意义。通过上述研究,得出的主要结论有:(1)艾比湖湿地土壤养分的统计特征及分布规律:艾比湖湿地土壤有机碳、全氮、速效钾在不同土层自上而下依次递减的规律比较显著;有效磷和碱解氮的变化规律比较一致,自上而下呈现出先减后增的规律,整体状况为土壤养分较低。通过养分指标变异系数分析可知:土壤有机碳所有土层呈现强变异性、碱解氮0-60cm呈现强变异性,60-80cm呈现中等变异性;有效磷均属于中等变异;速效钾呈现中等变异性;全氮0-80cm也呈现出强变异性。艾比湖湿地不同养分指标的频度分析图可以清晰的看出样本在不同土层的分布频率:除了速效钾以外,其它指标在不同土层的分布频度规律比较统一。通过变异函数相关参数分析:艾比湖湿地土壤养分指标表现出空间相关性强的特点,即由空间自相关部分引起的空间变异程度比较大,有机碳、碱解氮、有效磷、速效钾不同土层的R2均超过了0.5,模拟效果较好。从空间差值的图形可以看出艾比湖湿地西南部的区域含量较高,其它区域较低。上述模拟效果可能的影响因素有:非连续的地形地貌特征、在阿拉山口常年的自然强风作用下、人为因素等。(2)艾比湖湿地不同植被覆盖条件下土壤有机碳蓄积量研究结论:7种不同植被覆盖类型的土壤有机碳含量随土壤深度的增加而减少的程度各有不同。其中盐化草甸覆盖条件下的土壤有机碳含量最大,是其它类型土壤有机碳含量的6-7倍。20-100cm土层,七种类型土壤有机碳含量的差异逐渐变小。不同植被覆盖条件下土壤有机碳含量的影响因素中,降水和温度是其中的重要因素,通过近55年来气象数据与有机碳相关分析可以看出年均降水与20-40cm土层相关性较强,与其它类型的相关性相对较弱。年均温度与0-20cm土层有机碳相关性强,其它土层相对较弱。年均降水与20-60cm土层有机碳密度相关性较强,与其它类型的相关性相对较弱。年均温度与0-20cm土层有机碳密度相关性强,其它土层相对较弱。艾比湖湿地土壤有机碳蓄积量排序依次为小乔木荒漠盐化草甸干涸湖底灌木荒漠盐生灌丛荒漠河岸林寒湿性针叶林。七种不同类型土壤类型的有机碳蓄积总量为7086862.83kgc。(3)艾比湖湿地不同植被覆盖条件下土壤氮蓄积量研究结论:艾比湖湿地7种不同植被覆盖类型的土壤全氮含量整体偏低,变异系数的统计结果表明,多数土壤类型不同土层属于中等变异,个别土层表现出弱变异和强变异。7种植被类型土壤全氮含量垂直分异规律为:随土壤剖面深度的增加含量减少,但每种植被类型覆盖条件下的土壤有机氮含量随土壤深度的增加而减少的程度差异很大。其中盐化草甸随着土层加深,土壤全氮减小的趋势最大;其它植被覆盖条件下的土壤全氮变幅不大。湿地中不同植被类型覆盖条件下的土壤全氮含量在每个土层的分布有所不同,0-20cm土壤层差异最明显。不同植被覆盖条件下土壤全氮含量的影响因素中,降水和温度是其中的重要因素,通过近55年来气象数据与不同土层全氮含量相关分析可以看出年均降水及年均温度与0-20cm土层氮含量决定系数最大,相关性强,与其它土层的相关性相对较弱。年均温度与80-100cm土壤氮密度相关性较强,年均降水与20-40cm土壤氮密度相关性较强,其它土层决定系数普遍偏小。全氮蓄积量排序依次为盐化草甸灌木荒漠小乔木荒漠寒湿性针叶林干涸湖底荒漠河岸林盐生灌丛。七种不同类型土壤类型的全氮蓄积总量为4691903kgn。(4)利用bgc模型中的灌丛模式进行艾比湖湿地梭梭的碳循环过程模拟结果显示:在博乐样地(19号样地)模拟值十年的合计为386.00gc/m2,2006年实测值为422.73gc/m2,模拟值与实测值的比值为91.31%;在精河样地(23号样地)模拟值十年的合计为400.60gc/m2,2006年实测值为468.00gc/m2,模拟值与实测值的比值为85.60%。总体而言,模拟值与实测值的比值均超过了85%,模拟效果较好,普遍的规律是模拟值小于实测值。针对模型输出结果分析表明:艾比湖湿地生态系统npp碳动态格局规律为近55年呈现缓慢递增的趋势;艾比湖湿地两个样区年生物群系净生产量的变化趋势为:博乐样区的生物群系净生产量总体呈现递减趋势,精河样区生物群系净生产量总体呈现递增趋势;艾比湖湿地生态系统近55年降水量及蒸发量变化均呈现增长趋势。
【关键词】：艾比湖湿地 土壤 有机碳(氮) 蓄积 碳循环
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S153.6
【目录】：

• 摘要2-5
• Abstract5-13
• 第一章 选题的背景及意义13-20
• 1.1 研究目的、意义及选题依据13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 湿地生态系统碳循环研究14
• 1.2.2 湿地有机碳积累过程研究14-15
• 1.2.3 有机碳密度和储量的估算研究15-16
• 1.2.4 湿地生态系统碳循环模型研究16
• 1.2.5 湿地碳的生物地球化学特征影响因素研究16-17
• 1.2.6 相关元素的其它研究17-18
• 1.3 本章小结18-20
• 第二章 研究内容及方法20-24
• 2.1 研究内容20
• 2.2 研究方法20-22
• 2.2.1 样品采集20-21
• 2.2.2 实验方法21-22
• 2.3 技术路线22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 研究区概况24-35
• 3.1 地理位置与范围24
• 3.2 地质概况24-25
• 3.3 地貌25-27
• 3.3.1 前第四纪时期的地貌发育25
• 3.3.2 艾比湖更新世以来的演化25-26
• 3.3.3 艾比湖地貌26-27
• 3.4 气候27-28
• 3.4.1 艾比湖湿地古气候演化特征27
• 3.4.2 艾比湖湿地气候现状27-28
• 3.5 水文28-30
• 3.5.1 地表水资源28-29
• 3.5.2 地下水资源29-30
• 3.6 土壤概况30-32
• 3.6.1 土壤概况与母质30
• 3.6.2 土壤类型与分布30-32
• 3.7 植被概况32-34
• 3.7.1 植物组成32-33
• 3.7.2 科属特点33
• 3.7.3 区系的基本组成33-34
• 3.8 本章小结34-35
• 第四章 艾比湖湿地土壤养分及空间特性研究35-52
• 4.1 艾比湖湿地土壤养分统计学分析36-39
• 4.2 艾比湖湿地土壤养分频数分析39-42
• 4.3 艾比湖湿地土壤养分空间变异分析42-44
• 4.4 艾比湖湿地不同土层土壤养分空间插值分析44-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 艾比湖湿地土壤有机碳蓄积量研究52-70
• 5.1 引言52-53
• 5.2 艾比湖湿地土壤有机碳分布规律53-63
• 5.2.1 艾比湖湿地不同植被类型土壤有机碳垂直分布特征53-54
• 5.2.2 不同植被类型之间土壤有机碳含量比较54-58
• 5.2.3 不同类型土壤有机碳的垂直空间变异性58-59
• 5.2.4 不同植被覆盖条件下土壤有机碳含量的影响因素59-63
• 5.3 艾比湖湿地土壤有机碳密度分布特征63-66
• 5.3.1 艾比湖湿地不同土壤类型有机碳密度垂直分布特征63-64
• 5.3.2 艾比湖湿地土壤有机碳密度的影响因素64-66
• 5.4 艾比湖湿地土壤有机碳及全氮蓄积量估算66-68
• 5.4.1 估算方法66
• 5.4.2 艾比湖湿地有机碳蓄积量估算66-68
• 5.5 本章小结68-70
• 第六章 艾比湖湿地土壤全氮蓄积量研究70-84
• 6.1 引言70
• 6.2 艾比湖湿地土壤全氮特性分析70-73
• 6.2.1 艾比湖湿地不同类型土壤全氮的描述性统计特征分析70-72
• 6.2.2 艾比湖湿地七种类型土壤不同土层全氮特征分析72-73
• 6.3 艾比湖湿地不同植被类型土壤全氮密度特性分析73-77
• 6.3.1 艾比湖湿地土壤全氮密度统计特征分析73-75
• 6.3.2 不同植被类型土壤全氮密度垂直分布特征75-76
• 6.3.3 艾比湖湿地不同植被类型全氮密度比较76-77
• 6.4 艾比湖湿地土壤全氮及氮密度与气象因子相关分析77-81
• 6.4.1 土壤全氮含量与月降水量之间的关系77-78
• 6.4.2 土壤全氮含量与月平均气温之间的关系78-79
• 6.4.3 全氮密度与降水量之间的关系79-80
• 6.4.4 全氮密度与气温之间的关系80-81
• 6.5 艾比湖湿地全氮蓄积量估算81-82
• 6.6 本章小结82-84
• 第七章 艾比湖湿地土壤有机碳循环模式研究84-99
• 7.1 引言84-85
• 7.2 Biome-BG模型概述85-86
• 7.3 Biome-BGC模型参数化86-88
• 7.4 Biome-BGC(Shrub) 模型构建88-92
• 7.5 Biome-BGC（shrub）模型验证92-93
• 7.6 Biome-BGC（shrub）模型输出结果分析93-98
• 7.6.1 艾比湖湿地生态系统NPP碳动态格局94-95
• 7.6.2 艾比湖湿地生态系统NPB碳动态格局95
• 7.6.3 艾比湖湿地生态系统近55年降水量变化分析95-96
• 7.6.4 艾比湖湿地生态系统近55年蒸发量变化分析96-98
• 7.7 本章小结98-99
• 第八章 结论与展望99-102
• 参考文献102-116
• 在读期间主持及参加的项目清单116-117
• 在读期间已发表论文清单117-118
• 待发表论文清单118-119
• 致谢119-120

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