模拟酸雨对亚热带次生林土壤碳氮循环关键过程的影响

发布时间：2017-03-26 14:00

  本文关键词：模拟酸雨对亚热带次生林土壤碳氮循环关键过程的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为研究模拟酸雨对亚热带次生林土壤碳氮循环关键过程的影响,于2010-03～2014-10进行了野外观测试验。设置了裂区试验,共4个区组,每个区组设置断根和不断根处理,在断根小区四周挖壕沟以防止根系进入断根小区。每个裂区中包含4个模拟酸雨处理,分别为CK(去离子水)、A1(pH4.0)、A2(pH3.0).A3(pH2.0).田间总共有32个小区,每个试验小区的面积为1m×1 m。于2010-03～2014-02采用Li-8100便携式土壤碳通量测定系统测定不喷洒模拟酸雨的对照处理不断根和断根小区的土壤呼吸和异养呼吸,并于2012-11-2014-10观测不同模拟酸雨处理的土壤呼吸,在观测土壤呼吸的同时观测土壤温度和土壤湿度。于2012-12、2013-05、2014-03、2014-09采用气压过程分离技术(BaPS)测定土壤CO2产生速率、硝化速率、反硝化速率。为研究模拟酸雨对森林土壤微生物呼吸的影响机制,于2014年进行了室内森林土壤培养实验,设置5个处理(分别为去离子水、pH4.0、pH3.0、pH2.0和pHl.0),每个处理设置3个重复,向每个处理中添加10 mL对应的模拟酸雨溶液,在添加模拟酸雨后的1、2、4、6、8、11、15、22、29 d测定土壤微生物呼吸速率,培养实验结束后观测土壤的脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性以及pH值。试验结果表明,不断根小区的土壤呼吸和断根小区的异养呼吸均具有明显的季节变异规律,不断根小区的土壤呼吸量值极显著(P0.001)高于断根小区的异养呼吸量值。4a观测期间不断根处理平均土壤呼吸速率为(2.59±0.48) μmol·(m2·s)-1,而断根处理平均土壤呼吸速率为(1.74±0.28)μmol·(m2·s)-1。不同年份观测的土壤呼吸的年平均值之间无显著差异(P0.05),各年份异养呼吸的年平均值之间亦无显著差异(P0.05)。土壤呼吸中的异养组分(y)与土壤呼吸(x)之间的关系可用比例函数方程拟合,异养呼吸占土壤呼吸的比例为65.9%,自养呼吸占土壤呼吸的比例为34.1%,异养呼吸是土壤呼吸的主要组成部分。随着观测时间的延长,异养呼吸占土壤呼吸的比例呈线性下降趋势。异养呼吸和自养呼吸与土壤温度之间的关系均可用指数方程拟合,异养呼吸的温度敏感系数Q1o值低于自养呼吸的Q1o值。研究还表明,2012-11-2014-10期间CK、A1、A2、A3处理的土壤呼吸速率为(2.49±0.35)、(2.89±0.24)、(2.27±0.31)、(2.44±0.22) μmol·(m2·s)-1,方差分析表明,不同模拟酸雨处理下的土壤呼吸速率没有显著性差异(P0.05)。在断根小区,2012-11-2014-10期间CK、A1、A2、A3处理的土壤呼吸速率为(1.64±0.06)、(1.58±0.08)、 (1.78±0.14)、(1.96±0.14) μmol·(m2·s)-1[图 4-3(b)],方差分析表明,A1处理与A3处理异养呼吸速率之间有显著性差异(P0.05),其他各处理之间没有显著性差异,这表明高强度模拟酸雨比低强度模拟酸雨显著促进了异养呼吸作用。无论是在断根还是在不断根小区,各模拟酸雨处理土壤呼吸及异养呼吸与土壤温度均存在显著的指数回归关系,土壤温度是影响土壤呼吸及异养呼吸的最主要的因素。无论是在断根还是在不断根小区,模拟酸雨处理对土壤硝化、反硝化作用总体上无显著性影响。进一步研究表明,模拟酸雨各处理累积土壤微生物呼吸量均随着培养天数的增加而变大。对照处理在29 d培养阶段的土壤微生物呼吸总量为0.202 mg·g-1,模拟酸雨处理的土壤微生物呼吸量范围为0.097～0.166 mg·g-1,总体而言,随着模拟酸雨强度的增加,土壤微生物呼吸量呈降低趋势。强酸显著减弱了土壤过氧化氢酶活性和土壤pH,而模拟酸雨的添加对土壤脲酶和转化酶活性的影响并不明显。
【关键词】：模拟酸雨 森林 土壤呼吸 土壤CO_2产生 硝化 反硝化 酶活性
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S714.2;X517
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 温室气体排放与全球变化10-11
• 1.1.2 酸雨11
• 1.1.3 土壤碳氮循环关键过程11-12
• 1.2 国内外研究进展12-17
• 1.2.1 土壤呼吸12-15
• 1.2.2 土壤硝化-反硝化作用15-16
• 1.2.3 酸雨对生态系统的影响16-17
• 1.3 问题的提出17
• 1.4 研究目的、研究内容17-18
• 1.4.1 研究目的17-18
• 1.4.2 研究内容18
• 1.5 技术路线18-20
• 第二章 材料和方法20-26
• 2.1 试验材料20
• 2.1.1 试验地点概况20
• 2.2 试验设计20-21
• 2.3 土壤呼吸及环境因子测定21-22
• 2.4 土壤硝化速率、反硝化速率的测定22
• 2.5 室内培养实验22-23
• 2.6 相关指标的测定23-24
• 2.6.1 比色法测定土壤水溶性有机碳(DOC)23
• 2.6.2 苯酚-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性23-24
• 2.6.3 3,5-二硝基水杨酸比色法测定土壤转化酶活性24
• 2.6.4 高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性24
• 2.7 统计分析24-26
• 第三章 次生林不同土壤呼吸组分的多年观测试验研究26-36
• 3.1 土壤温度、土壤湿度、土壤呼吸速率的季节变异26-28
• 3.2 土壤呼吸组分占土壤呼吸比例28-30
• 3.3 土壤呼吸组分的温度敏感性30-32
• 3.4 本章讨论32-35
• 3.4.1 异养呼吸对土壤呼吸的贡献32-33
• 3.4.2 不同土壤呼吸组分的影响因素33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 模拟酸雨对次生林土壤呼吸、硝化及反硝化作用的影响36-58
• 4.1 模拟酸雨对土壤呼吸的影响36-43
• 4.1.1 土壤温度、土壤湿度、土壤呼吸速率的季节变异36-39
• 4.1.2 不同模拟酸雨处理土壤呼吸的比较39-40
• 4.1.3 土壤呼吸与土壤温度的关系40-42
• 4.1.4 土壤温度与湿度对土壤呼吸的复合影响42-43
• 4.2 模拟酸雨对土壤CO_2产生速率、硝化及反硝化作用的影响43-55
• 4.3 本章讨论55-56
• 4.3.1 酸雨对土壤呼吸的影响55-56
• 4.3.2 酸雨对土壤硝化、反硝化作用的影响56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 模拟酸雨对次生林土壤微生物呼吸的影响58-65
• 5.1 不同模拟酸雨处理下的土壤微生物呼吸58-59
• 5.2 模拟酸雨对土壤酶活性的影响59-62
• 5.2.1 模拟酸雨对土壤脲酶活性的影响59-60
• 5.2.2 模拟酸雨对土壤转化酶活性的影响60-61
• 5.2.3 模拟酸雨对土壤过氧化氢酶活性的影响61-62
• 5.3 模拟酸雨对土壤PH的影响62-63
• 5.4 本章讨论63-64
• 5.4.1 模拟酸雨与土壤微生物呼吸的关系63-64
• 5.4.2 模拟酸雨与土壤酶活性的关系64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 研究结论与展望65-68
• 6.1 全文结论65-66
• 6.1.1 次生林不同土壤呼吸组分的多年观测试验研究65
• 6.1.2 模拟酸雨对次生林土壤呼吸、硝化及反硝化作用的影响65-66
• 6.1.3 模拟酸雨对次生林土壤微生物呼吸的影响66
• 6.2 研究展望66-68
• 6.2.1 模拟酸雨的研究66-67
• 6.2.2 模拟酸雨对次生林土壤微生物呼吸的影响研究67
• 6.2.3 酶活性67-68
• 参考文献68-77
• 致谢77-78
• 作者简介78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 单运峰,冯宗炜;模拟酸雨对马尾松和杉木幼树的影响[J];环境科学学报;1988年03期

2 谢薇;陈书涛;胡正华;;中国陆地生态系统土壤异养呼吸变异的影响因素[J];环境科学;2014年01期

3 王小国;朱波;高美荣;郑循华;;川中丘陵区人工桤柏混交林根呼吸对土壤总呼吸的贡献[J];山地学报;2009年03期

4 张萍华,申秀英,许晓路,闵航,史银芬,陶挺;酸雨对白术土壤微生物及酶活性的影响[J];土壤通报;2005年02期

5 颜学佳;魏江生;周梅;赵鹏武;乌兰巴特尔;;兴安落叶松林土壤呼吸及组分的变化特征[J];生态环境学报;2013年06期

  本文关键词：模拟酸雨对亚热带次生林土壤碳氮循环关键过程的影响，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：268873