本文選題：氮沉降 + 碳礦化��； 參考：《安徽農業(yè)大學》2015年碩士論文

【摘要】：碳礦化和氮礦化是碳氮循環(huán)過程中的核心部分,是地球化學循環(huán)重要過程,維持著生態(tài)系統(tǒng)結構和功能。并且,生態(tài)系統(tǒng)中碳氮循環(huán)過程是相互耦合聯(lián)系的,碳礦化和氮礦化的耦合關系對于生態(tài)系統(tǒng)結構功能會產生重要調控作用。然而近年來出現(xiàn)的大氣升溫,氮沉降增加等一系列全球變化,會對陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤碳氮礦化產生復雜的影響,反過來,受影響的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳氮周轉過程也會對大氣產生反饋調節(jié),影響著氣候變化。森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫和氮庫,研究其碳氮周轉過程對全球變化的響應格外重要。本文以華北地區(qū)具有代表性的典型森林植被為研究對象,通過野外模擬氮沉降,研究自然條件下不同森林植被類型土壤碳礦化對大氣氮沉降的響應及其差異。同時,本文通過室內模擬大氣增溫,排除其他影響因子的干擾,研究不同森林植被類型土壤碳氮礦化內在的耦合關系及其溫度敏感性。以期望揭示我國華北地區(qū)具有代表性的不同森林植被類型土壤碳氮礦化及其對未來全球變化可能的響應。(1)本文以北京東靈山闊葉林(遼東櫟林)和針葉林(華北落葉松林和油松林)為研究對象,通過模擬氮沉降的方式(10 g N·m~( 2)·a~( 1),大約5倍于大氣氮沉降速率),探討了不同溫帶森林土壤呼吸對氮沉降的短期響應。結果表明:短期氮添加降低了闊葉林土壤呼吸速率,而提高了針葉林土壤呼吸速率,但短期內氮添加對土壤呼吸影響未達到顯著性水平。不同森林類型間,土壤呼吸速率和生長季土壤呼吸釋放總量均存在顯著差異(P0.001),具體表現(xiàn)為:遼東櫟林油松林華北落葉松林,即闊葉林針葉林,引起這一差異產生的主要因素是土壤溫度。溫度-水分雙因素模型可以較好地模擬野外條件下3種森林類型土壤呼吸與溫度和水分間的關系,解釋率約為47%-87%。氮添加后在較高溫度且較低水分的情況下,土壤呼吸速率會明顯上升,此時土壤呼吸對溫度變化更加敏感。(2)以中國溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)中廣泛分布的針闊混交林(遼東櫟林,QL)、人工林(華北落葉松林,LP和油松林,PT)和次生灌木林(SS)為研究對象,通過不同溫度下(10、15、20和25℃)四種土壤基質的室內培養(yǎng),探討了植被類型對土壤有機質分解、碳氮礦化耦合關系和溫度敏感性的影響,并驗證基質質量-溫度假說在不同植被類型下,對耦合的碳氮礦化過程的適用性。實驗結果表明:植被類型對土壤碳礦化累積量和氮礦化累積量都具有顯著影響(P0.0001)。并且,不同類型的森林土壤碳氮礦化均具有緊密的耦合關系,表現(xiàn)為各自具有相對穩(wěn)定的碳氮比,比值為2.54-4.12,并且比值與土壤pH呈顯著(P=0.0043)負相關線性關系。植被類型對土壤碳礦化溫度敏感性和氮礦化溫度敏感性都具有顯著影響(P0.0001),遼東櫟林(QL)具有最大的土壤碳礦化溫度敏感性而次生灌木林(SS)具有最大的土壤氮礦化溫度敏感性。不同植被類型下,基質質量-溫度假說對耦合的碳氮礦化同時適用。方程Ea=a+b×ln(Q)可以很好的擬合基質質量與活化能之間的關系。由結果可以得出,不同植被類型有著不同的碳氮礦化量和耦合礦化比例,并且具有不同的碳氮礦化溫度敏感性,這也暗示了土壤碳氮礦化的復雜性,今后要在不同植被類型上深入研究,為區(qū)域的土壤碳氮礦化推算提供精確依據;該實驗首次從熱動力學活化能角度上發(fā)現(xiàn)不同植被類型土壤碳氮耦合礦化均適用于基質質量-溫度假說,據此可以推測對于其他有機質礦化(如P,S等)也同樣適用,然而該假設需要進一步驗證。
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本文編號：1855917