荒漠草原三种典型群落土壤有机碳库稳定性及其影响因素研究

发布时间：2020-04-17 00:58

【摘要】：全球变暖背景下引发的各种环境问题受到普遍关注,致使碳循环研究成为国际学者的研究焦点和热点之一。陆地碳循环影响到整个地球系统的能量平衡和环境变化趋势。荒漠草原作为主要的陆地生态系统类型之一,其土壤有机碳库的研究对评价区域植被恢复效益、促进生态平衡具有重要意义。本研究以宁夏东部荒漠草原为研究区,选取退化程度和植被类型不同的柠条锦鸡儿(Caraganakorshinskii)、黑沙嵩(Artemisia ordosica)和蒙古冰草(Agropyron mongolicum)典型群落作为研究对象,测定了不同典型群落植被特征、土壤理化性质、生物学性质、有机碳及碳库稳定性特征,并通过RDA冗余分析、相关性分析和回归分析探讨了荒漠草原有机碳库稳定性及其影响因素之间的关系。主要研究结论如下:(1)荒漠草原三种典型群落共有植物27种,隶属于11科25属,其中豆科植物8种,禾本科植物5种,是荒漠草原区主要的植被类型。豆科胡枝子、菊科猪毛蒿和中华小苦荬、藜科兴安虫实和猪毛菜、大戟科大戟在3种典型群落均有出现,分布较为广泛。黑沙蒿群落的物种组成丰富,共有19种植物共生,物种多样性指数、均匀度指数、优势度指数均达最大。(2)荒漠草原三种典型群落丛外土壤含水量和容重大于丛内,土壤坚实度、饱和含水量、电导率变化相反,不同生境间差异显著(P0.05)。孔隙度在灌木和半灌木群落呈丛内大于丛外,草本群落相反,群落间差异显著(P0.05)。三种典型植物群落土壤粒径分布呈“单峰”型,主要集中在2～250 μm粒径组分,2～50 μm和100～500 μm颗粒含量是导致群落间差异的主要原因,不同群落间粒径分布差异显著(P0.05)。分形维数D变化范围在2.56-2.63之间,黑沙蒿群落分形维数最小,不同群落间差异显著(P0.05)。(3)荒漠草原典型群落土壤养分分布具有明显的“肥岛”聚集效应,土壤有机质、全氮、全磷均呈丛内大于丛外。典型群落土壤丛内脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均较高,碱性磷酸酶因生境不同差异不同。荒漠草原典型群落微生物量氮、微生物量碳熵和灌木群落微生物量碳、微生物量碳氮比均表现为丛内大于丛外,蒙古冰草生物学性质与其它群落间差异显著(P0.05)。(4)荒漠草原土壤有机碳含量差异较大,同一群落均表现为丛内丛外,不同群落间表现为柠条锦鸡儿蒙古冰草黑沙蒿,不同群落和不同生境间差异均显著(P0.05)。三种典型群落丛内土壤易氧化有机碳均较高,可溶性有机碳与易氧化有机碳变化趋势完全相反,不同生境群落间差异均显著(P0.05)。灌丛群落丛内不同粒径组分有机碳、不同粒径组分活性有机碳均呈高于丛外,同一群落粉黏粒有机碳和活性有机碳含量最高,粗砂粒有机碳含量次之。(5)碳库活度在灌丛群落中呈丛内丛外,差异较大,草本群落相反。灌丛群落丛内土壤碳库管理指数相对较高,不同群落间因生境不同变化趋势不同。表明荒漠草原不同典型群落的存在为土壤有机碳固存创造了不同的微环境,在改善土壤有机质状况和土壤碳库质量过程中发挥不同的作用。(6)荒漠草原植被因素、土壤特征和有机碳组分含量均对土壤碳库稳定性产生一定的影响。其中总盖度、小于500 μm粒径组分、土壤养分、蔗糖酶、脲酶及微生物量对土壤碳库活度和碳库管理指数均产生正效应。土壤容重、50～250μm粒径组分含量、碱解氮、全磷和速效磷、粉黏粒有机碳、粗砂粒有机碳、可溶性有机碳是土壤碳库稳定性主要的直接影响因素;微生物量碳、微生物量碳氮比和过氧化氢酶活性对土壤碳库稳定性起到主要间接影响作用。
【图文】：

位置图,样地,草原资源,生态监测

图２－１．研究区位置图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１．邋Ｔｈｅ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ逡逑与样品采集逡逑回族自治区盐池县高沙窝镇草原资源生态监测站附近的退化荒漠

典型群,草原,分布特征,脲酶活性

３．４荒漠草原典型群落土壤生物学特征逡逑３．４．１荒漠草原典型群落土壤酶活性特征逡逑荒漠草原典型群落表层土壤脲酶活性在不同生境中均表现为丛内＞邋丛外，柠条锦鸡儿、黑沙逡逑蒿和蒙古冰草群落丛内脲酶活性比丛外分别高１．０１邋ｍｇ／ｇ、１．６７邋ｍｇ／ｇ和０．１４邋ｍｇ／ｇ，柠条锦鸡儿和逡逑黑沙蒿群落脲酶活性在丛内和丛外差异达到了显著水平（Ｐ＜0．0５）：不同群落间差异较大，因生逡逑境不同脲酶活性不同，丛内表现为柠条锦鸡儿（丨．９７ｍｇ／ｇ）邋＞黑沙蒿（１．８８邋ｍｇ／ｇ）邋＞蒙古冰草（１．０２逡逑ｍｇ／ｇ），，柠条锦鸡儿和黑沙蒿与蒙古冰草之间的差异显著（Ｐ＜０．０５），丛外表现为柠条锦鸡儿（０．９６逡逑－１９－逡逑
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S812

【参考文献】