本文關(guān)鍵詞：新疆18種典型灌木及立地土壤有機(jī)穩(wěn)定碳同位素組成特征

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【摘要】：灌木是新疆荒漠植被的主要組成部分,分布面積廣且種類眾多,對維護(hù)干旱、半干旱地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性起著重要作用。灌木及其立地土壤中有機(jī)穩(wěn)定碳同位素組成特征,既可以評價各灌木的抗旱性,也可以探究環(huán)境因子對灌木δ13C值的作用機(jī)理,還可以確定灌木-土壤系統(tǒng)δ13C的分餾幅度,因而對荒漠區(qū)生態(tài)保育、受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建以及灌木-土壤系統(tǒng)碳循環(huán)過程具有重要意義�；诖�,本研究以新疆境內(nèi)18種常見的灌木為研究對象,按其分布面積和生境特征(共34個樣地),在測定其葉片(C3)/同化枝(C4)δ13C值、C含量、N含量,以及其立地土壤δ13C值、SOC含量的基礎(chǔ)上,分析了灌木葉片/同化枝碳同位素組成、變化特征以及與環(huán)境因子之間的關(guān)系。主要的研究結(jié)果如下:(1)梭梭同化枝δ13C值的分布區(qū)間為-13.14‰~-15.38‰,平均值為-14.15‰。其同化枝δ13C值不同于C3植物δ13C值的分布范圍(-23.00‰~-38.00‰),表明梭梭是C4植物。環(huán)境梯度上,梭梭同化枝δ13C值與年平均降水量和年平均溫度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,而與日照時數(shù)、潛在蒸散量和海拔呈顯著正相關(guān)關(guān)系。在不同生境中,梭梭同化枝的碳同位素組成也存在顯著差異,當(dāng)其主要伴生種為白刺和紅砂時,同化枝δ13C值最高;當(dāng)主要伴生種為沙拐棗和假木賊時,δ13C值最低。除此之外,灰漠土與灰棕漠土中梭梭同化枝δ13C值顯著高于其在棕鈣土、風(fēng)沙土、石質(zhì)土中δ13C值;盆地中梭梭同化枝δ13C顯著值低于其在平原、山地、丘陵中δ13C值。這些結(jié)果表明:梭梭水分利用效率在不同環(huán)境梯度和生境中,存在著顯著不同,表現(xiàn)出顯著的適應(yīng)策略差異。(2)新疆荒漠區(qū)內(nèi)18種灌木葉片的δ13C值的變化范圍為-12.95‰~-29.40‰。其中,C3灌木葉片δ13C值的變化范圍為-22.89‰~-29.40‰,平均值為-26.63‰,與全球范圍內(nèi)C3植物δ13C的平均值比較明顯偏正;C4植物δ13C值的變化范圍為-12.95‰~-15.00‰,平均值為-13.96‰。不同灌木植物種間其長期水分利用效率存在差異,研究區(qū)內(nèi)的15種C3灌木中,鹽穗木、鐮葉堿蓬、紅砂、檉柳、麻黃屬和鹽爪爪屬這6種灌木具有相對較高的長期水分利用效率,而駱駝刺、木蓼、白刺的長期水分利用效率相對較低。研究區(qū)內(nèi)C3植物與C4植物的葉片δ13C值均隨著碳含量、碳氮比的增加而降低,二者呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。C3灌木植物種的δ13C值、C含量、N含量以及C:N在各器官之間的分配均存在顯著差異。其葉、枝、莖的δ13C值是逐漸偏正的。C4灌木植物種同化枝δ13C值的變化范圍為-12.95‰~-15.00‰,平均值為-13.96‰;莖的變化范圍為-12.51‰~-14.87‰,平均值為-13.64‰,莖較同化枝的δ13C值略微偏正。(3)研究區(qū)內(nèi)33個樣地中,表層土壤(0~5 cm)SOC的分布范圍為0.14~102.91g·kg-1,其中有24個樣地(均為溫性荒漠類樣地)的表層土壤SOC含量小于10g·kg-1,占樣地總數(shù)的70%以上,這表明新疆荒漠地區(qū)表土有機(jī)質(zhì)比較貧乏。垂直方向上,SOC含量隨著土層深度總體呈以下變化特征:從表層土壤的最大值開始呈現(xiàn)急劇降低的趨勢,其后緩慢降低并在深部土層保持穩(wěn)定,但不同樣地中SOC在垂直方向的降低速度又各有不同。與SOC相反,灌木立地土壤有機(jī)質(zhì)δ13C值大多呈現(xiàn)出先隨著土層深度的增加而升高,隨后表現(xiàn)為逐漸降低并趨于穩(wěn)定的趨勢。但是,由于地表植被發(fā)育狀況和發(fā)育歷史的不同,個別樣地土壤有機(jī)質(zhì)δ13C值則隨著土層深度的增加而略有降低�？傮w而言,灌木植物葉片/同化枝與表層土壤有機(jī)質(zhì)δ13C值之間存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：灌木 穩(wěn)定碳同位素 環(huán)境因子 水分利用效率 梭梭 土壤有機(jī)碳
【學(xué)位授予單位】：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S153.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 立題背景與研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展10-18
• 1.2.1 植物中穩(wěn)定碳同位素的分餾機(jī)理10-12
• 1.2.2 植物的光合作用類型和碳同位素分餾模式12-14
• 1.2.3 植物穩(wěn)定碳同位素研究進(jìn)展14
• 1.2.4 環(huán)境因子對植物δ~(13)C的影響14-17
• 1.2.5 土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定碳同位素組成的研究意義17-18
• 第二章 材料與方法18-24
• 2.1 研究區(qū)概況18-19
• 2.1.1 地理位置和地形地貌18-19
• 2.1.2 氣候特點(diǎn)19
• 2.2 研究內(nèi)容19-20
• 2.3 技術(shù)路線20-21
• 2.4 樣品采集與分析21-23
• 2.4.1 樣品采集21-23
• 2.4.2 樣品分析23
• 2.5 氣候數(shù)據(jù)獲取23-24
• 第三章 荒漠植物梭梭穩(wěn)定碳同位素組成與環(huán)境因子的關(guān)系24-32
• 3.1 梭梭同化枝δ~(13)C值組成特征24-26
• 3.2 環(huán)境因子對梭梭同化枝δ~(13)C值的影響26-27
• 3.3 不同生境下梭梭同化枝δ~(13)C值的變化特征27
• 3.4 討論27-32
• 3.4.1 梭梭δ~(13)C值組成特征27-28
• 3.4.2 環(huán)境因子對梭梭同化枝δ~(13)C值的影響28-30
• 3.4.3 不同生境下梭梭同化枝δ~(13)C值的變化特征30-32
• 第四章 新疆典型灌木穩(wěn)定碳同位素組成研究32-45
• 4.1 灌木葉片穩(wěn)定碳同位素組成33-34
• 4.2 灌木葉片δ~(13)C值與C%、N%、C:N之間的關(guān)系34-35
• 4.3 環(huán)境因子對灌木葉片C%、N%、C:N及δ~(13)C值的影響35-38
• 4.4 δ~(13)C、C%、N%在灌木各器官的分配差異38-40
• 4.5 討論40-45
• 4.5.1 灌木葉片穩(wěn)定碳同位素組成特征40-41
• 4.5.2 葉片元素含量對δ~(13)C值的影響41-42
• 4.5.3 環(huán)境因子對灌木葉片δ~(13)C值的影響42-45
• 第五章 土壤SOC含量與有機(jī)質(zhì)δ~(13)C值垂直分布特征45-55
• 5.1 土壤SOC含量垂直分布特征45-52
• 5.2 土壤有機(jī)質(zhì)δ~(13)C值垂直分布特征52-53
• 5.3 灌木-表土系統(tǒng)δ~(13)C的分餾幅度53-55
• 第六章 結(jié)論與展望55-58
• 6.1 結(jié)論55-57
• 6.1.1 荒漠植物梭梭穩(wěn)定碳同位素組成與環(huán)境因子的關(guān)系55
• 6.1.2 新疆典型灌木穩(wěn)定碳同位素組成研究55-56
• 6.1.3 土壤SOC含量與有機(jī)質(zhì)δ~(13)C值垂直分布特征56-57
• 6.2 存在的問題與展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-70
• 謝辭70-71
• 作者簡介71

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本文編號：1107590