北方草地生态系统碳、氮、硅生物地球化学特征

发布时间：2020-06-26 10:06

【摘要】：草地生态系统碳(C)、氮(N)、硅(Si)生物地球化学特征对草地的功能与演化具有重要影响。本论文以内蒙古不同草地生态系统为研究对象,通过分析草甸草原、典型草原、荒漠草原植物和土壤中C-N-Si含量、储量、化学计量比及其与环境因子的相关性,阐明了中国北方草地生态系统C、N、Si生物地球化学特征及其对环境因子的响应机制,为草地生态系统的可持续利用提供科学参考。主要研究结果为:(1)典型草原植物C(41.55±0.53%)、Si(0.84±0.03%)含量均低于其他两类草原。荒漠草原植物N含量(2.53±0.51%)最高。草甸草原植物稳定碳同位素比值(δ~(13)C)(-27.85±0.18‰)显著低于其他两类草原,但其稳定氮同位素比值(δ~(15)N)(5.29±0.07‰)却最高。这些研究结果表明不同草原类型植物C、N、Si生物地球化学特征存在显著差异,温度、降水是造成这些差异的主要因素。(2)草甸草原(30.95±8.55)和典型草原(21.31±10.79)植物C:N显著高于荒漠草原(17.11±4.08);典型草原(4.96±1.92)植物C:Si显著低于其他两类草原,草甸草原植物N:Si比值(0.07±0.03)显著低于其他两类草原。所有的结果表明荒漠草原植物对N的利用效率最高,草甸草原植物对有效硅(Si_(avail))吸收能力最强。(3)土壤有机碳(SOC)、N含量在草甸草原表层土壤最高,在典型草原深层土壤最高。有机碳、N在土壤不同粒径中的分布为:粘粒粉粒粗砂细砂。土壤非结晶态硅分布为:无定型硅铁锰氧化物结合态硅土壤Si_(avail)可氧化态硅。荒漠草原土壤δ~(13)C值、δ~(15)N值最高。这些研究结果表明土壤C、N、Si生物地球化学特征在不同草原类型间存在显著差异,气候因子和土壤质地是造成这些差异的主要原因。(4)草甸草原(14.61±5.24)和典型草原(13.21±1.37)土壤C:N显著高于荒漠草原(8.13±0.35),说明荒漠草原土壤N的矿化能力较强。草甸草原(46.01±34.11)土壤C:Si_(avail)显著高于其他两类草原,说明草甸草原土壤Si_(avail)主要来自无定型硅的分解转化。草甸草原(2.70±1.39)和典型草原(2.34±0.55)土壤N:Si_(avail)显著高于荒漠草原(1.32±0.11),说明随着土壤湿度的增加,土壤N的相对积累量大于Si_(avail)。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S812;X142
【图文】：

图 2-1 研究区域样点和草原的分布图Fig. 2-1 Distribution of grasslands and sampling sites of the study area表 2-1 三种草原类型样点的基本信息Table 2-1 The basic information of sample sites in three grassland types类型 纬度 经度海拔（m）年降水（mm）年均温（°C）优势植物种草原48°41.340′ 122°00.684′ 620 388.5 -1.79 早熟禾 (Poa sphondylodes)49°07.491′ 120°52.927′ 711 388.5 -1.79 狗娃花 (Heteropappus hispidus)49°17.301′ 120°38.025′ 650 388.5 -1.79 冰草 (Agropyron cristatum)49°28.880′ 117°53.405′ 545 283.0 -0.20 芨芨草 (Achnatherum splendens)草原49°02.381′ 119°43.385′ 629 352.0 -4.80 羊草 (Leymus chinensis)47°24.865′ 119°31.431′ 876 274.2 0.72 披针叶苔草 (Carex lanceolata Boot46°16.053′ 120°56.291′ 534 433.4 5.58 糙隐子草 (Cleistogenes squarrosa45°23.734′ 119°26.416′ 936 433.4 3.81 糙隐子草 (Cleistogenes squarrosa44°17.309′ 116°37.414′ 1100 433.4 2.04 冰草 (Agropyron cristatum)43°41.940′ 112°28.914′ 915 180.7 3.55 矮韭 (Allium anisopodium)43°46.800′ 113°11.937′ 1022 180.7 3.55 蒺藜 (Tribulus terrestris)

图 2-2 不同草原类型植物碳含量及其稳定同位素 2-2 Plant carbon content and stable carbon isotopes in different grassland注：小写字母为同一元素在不同草原类型间比较（下同）ns labeled with different lowercase letters are different between grasslandeach element (The same below)同草原类型植物中 N 含量及其稳定同位素组成特征草原 典型草原和荒漠草原植物 N 含量分别为 1.33% 1.9 荒漠草原植物 N 含量显著高于草甸草原（p < 0.05） 草原 典型草原 荒漠草原植物15N 平均值为 5.29‰ 2.14‰ 在三种草原类型间的分布为草甸草原>典型草原>荒漠草原（

【参考文献】

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本文编号：2730161