氮、磷养分添加下的呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸

发布时间：2020-04-06 13:05

【摘要】：土壤呼吸(Soil respiration,SR)是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,对大气CO_2浓度以及温室效应有巨大的影响。由于人类活动的影响,导致大气氮、磷沉降日益增加,致使陆地生态系统的可利用性氮、磷增加,对植被、土壤以及全球生态系统碳循环产生影响。由于陆地生态系统中碳氮磷循环的强耦合作用,在全球气候变化的背景下,研究草地土壤呼吸是如何响应氮、磷的富集对于研究草地生态系统碳平衡具有重要意义。呼伦贝尔草原是中国北方草原的重要组成部分,是气候变化的敏感区域,研究呼伦贝尔草原的土壤呼吸,对于评估中国北方草原碳源碳汇具有重要作用。本研究选择内蒙古呼伦贝尔草甸草原为研究对象,依托中科院沈阳应用生态研究所额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站,设置氮、磷添加施肥实验,实验处理包括:不添加磷+不添加氮的对照处理(P0_C)、不添加磷+添加氮处理(P0_N)、添加磷+不添加氮处理(Px_C)和添加磷+添加氮处理(Px_N)。研究呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸及不同组分的日变化以及季节变化趋势,土壤呼吸各组分对不同施肥处理的响应,及其潜在的影响因素,并通过分析氮、磷添加对植物、微生物生物量以及生物活性的影响,进而探讨土壤呼吸及其各组分对不同施肥处理的响应规律,为草地碳循环以及碳排放的研究提供支持。主要结果如下:(1)呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸具有明显的日动态趋势,以及很强的季节变化趋势,且在不同季节土壤呼吸日变化振幅不同。土壤温度是调控土壤呼吸日变化的主要影响因素,土壤温度和土壤水分共同调控土壤呼吸日变化振幅和土壤呼吸季节变化。(2)呼伦贝尔草甸草原生长季土壤呼吸平均速率为1.86μmol CO_2m~(-2)s~(-1)。氮、磷添加对呼伦贝尔草甸草原生长季的土壤呼吸及其各组分的平均速率均有影响。氮添加对土壤呼吸总量没有显著影响,对微生物的异养呼吸有显著的抑制作用,而对植物根系呼吸有显著的促进作用;磷添加对土壤呼吸总量表现为显著的促进作用,对微生物的异养呼吸表现为促进作用,而对植物的根系呼吸没有显著影响。(3)调控呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸对氮、磷添加响应的主要因素在于氮、磷的富集改变了土壤中的生物活性,影响了不同组分土壤呼吸的强度。氮添加增加了植物根系呼吸强度,对植物根系呼吸表现为显著的促进作用;而降低了土壤微生物呼吸强度,对微生物异养呼吸表现为显著的抑制作用,两种相反的结果致使氮添加对总土壤呼吸作用不明显。磷添加只通过作用于土壤微生物,对总土壤呼吸有促进作用。
【图文】：

2.2 氮、磷添加实验设计磷添加实验平台建设于 2013 年 7 月。首先选取地势扰的天然草场，对其进行围封后进行本氮、磷添加双因素的实验设计，，其中磷具有不加磷 (P0) 和添加氮具有对照 (C) 和添加 10gNm-2a-1(N) 两个水为不添加磷+不添加氮的对照处理 (P0_C)、不添加磷+不添加氮处理 (Px_C) 和添加磷+添加氮处理 设计，每种处理设 5 个重复，共 20 个实验小区。每× 8 m，实验小区之间设置 1 m 的隔离带，每个重和磷肥分别采用硝酸铵 (NH4NO3) 和过磷酸钙 (C始，于每年的春季返青时干施于田间，每年施肥一开始进行。

17图 3.1 2017 年 8 月及 2018 年生长季 (5-10 月) 各氮、磷添加处理下的不同月份的土壤呼吸 (SR) 日动态。图中的垂直线段代表均值的标准误差 (Standard error of the mean, n= 3)。Fig 3.1 Diurnal variation of soil respiration (SR) in different months under the addition of nitrogenand phosphorus treatments in theAugust 2017 and 2018 growing seasons (May - October).Vertical bars represent the standard error of means (n = 3).2017 年的 8 月，以及 2018 年整个生长季，各时期不同施肥处理下的土壤呼吸速率的日动态变化趋势基本一致，均呈现单峰的曲线 (图 3.1)。从上午 8:00 开始，随着气温的升高，土壤呼吸速率逐渐增大，其最大值均出现在中午12:00~14:00 之间，之后随着温度的降低而逐渐下降，土壤呼吸的最小值一般出现在 0:00~4:00 之间 (图 3.1)。在生长季旺盛期的 8 月，土壤温度与水分条件良好，土壤呼吸在一天内的振幅较大；其余月份受温度或者水分的胁迫，土壤呼吸
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S812.2

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本文编号：2616548