發(fā)布時(shí)間：2020-04-10 09:49

【摘要】：土壤呼吸向大氣輸送土壤中的碳元素,是土壤碳庫消耗的重要途徑。土壤呼吸任何一個(gè)細(xì)節(jié)變動(dòng)都會(huì)通過改變二氧化碳的濃度來影響全球碳循環(huán)。而土壤呼吸又是土壤有機(jī)碳分解的主要表現(xiàn)形式。降雨的變化對人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳和土壤碳的穩(wěn)定性影響存在很大的不確定性。遼西北半干旱地區(qū)沙地人工林資源較為豐富,這對防風(fēng)固沙和土壤的固碳能力有很重要的作用。遼西北地區(qū)是三北防護(hù)林的重要組成部分,科學(xué)的分析降雨變化對遼西北地區(qū)樟子松人工林土壤呼吸的影響機(jī)制,以及對遼西北地區(qū)林業(yè)發(fā)展都具有關(guān)鍵意義,這也為未來氣候不斷變化的情況下,人工林更科學(xué)有效的管理提供科學(xué)依據(jù)。目前來說,關(guān)于該地區(qū)土壤呼吸及其影響機(jī)制的研究均較少。本研究以遼西北地區(qū)沙地樟子松人工林土壤為研究對象,設(shè)置降雨減少(減少30%)的試驗(yàn)(同時(shí)以正常降雨為對照),來探究降雨變化對土壤及其有機(jī)碳分解的影響機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:(1)減雨處理使土壤團(tuán)聚體更集中在0.053-0.25 mm和0.25-0.5 mm兩個(gè)粒級,含量分別為34.66%和31.44%,而大團(tuán)聚體的含量相對較少。同時(shí)減雨處理也使各粒級團(tuán)聚體中的有機(jī)碳含量有所增加,其中以0.5-1 mm粒級的有機(jī)碳含量增加最多,為8.91g·kg~(-1),但減雨處理使0.053-0.25 mm粒級有機(jī)碳含量略有減少,為4.78 g·kg~(-1)。同時(shí),與正常降雨相比,減雨處理降低了土壤表層(0-10 cm)的有機(jī)碳和全氮含量,二者分別為12.13 g·kg~(-1)和10.66 g·kg~(-1),與此相反,減雨處理反而增加了其它土層的有機(jī)碳和全氮含量,且土層越深,減雨樣地的土壤有機(jī)碳和全氮含量與正常降雨樣地相比差異越大。此外,減雨樣地的微生物多樣性要低于正常降雨樣地。(2)正常降雨和減雨情況下土壤呼吸速率的日變化都是先下降后升高的,而且分解速率較高的時(shí)段都維持在6時(shí)至8時(shí),分別為5.33μmol·m~(-2)·s~(-1)和5.01μmol·m~(-2)·s~(-1),但是正常降雨和減雨的呼吸速率之間并沒有顯著的差異特征。降雨之后,正常降雨和減雨情況下土壤呼吸速率均是突然升高,最高分別為6.76μmol·m~(-2)·s~(-1)和7.96μmol·m~(-2)·s~(-1),之后又都平穩(wěn)的下降,且減雨處理的呼吸速率要略高于正常降雨。正常降雨和減雨土壤呼吸速率的月變化規(guī)律也基本一致,從5月至8月均是逐漸升高,在8月中旬達(dá)到最高,分別為5.99μmol·m~(-2)·s~(-1)和7.40μmol·m~(-2)·s~(-1),而且在此期間,減雨樣地的土壤總呼吸速率高于正常降雨。而從8月至11月正常降雨和減雨土壤總呼吸速率迅速下降,在11月達(dá)到最低點(diǎn),分別為0.46μmol·m~(-2)·s~(-1)和0.29μmol·m~(-2)·s~(-1)。從正常降雨和減雨總呼吸的年變化來看,減雨樣地總呼吸速率在一年中大多數(shù)時(shí)間內(nèi)是要高于正常降雨的總呼吸速率的,而且以7月和8月最為明顯。(3)正常降雨和減雨土壤呼吸速率的日變化與土壤溫度間的相關(guān)性較小,而與土壤各土層的含水量之間都是呈極顯著的正相關(guān);這說明土壤日呼吸速率受土壤含水量的影響較大,在減雨情況下這種現(xiàn)象更加明顯。正常降雨和減雨總呼吸的月變化以及年際變化與土壤溫度間均呈極顯著的正相關(guān),而與土壤含水量間的關(guān)系并不顯著,這說明在月際和年際尺度上土壤呼吸受土壤溫度的影響更大。相較于土壤的溫度和含水量,正常降雨和減雨總呼吸的變化受空氣溫濕度的影響較小,只有正常降雨和減雨總呼吸的月變化和年變化與各層空氣濕度和溫度間呈極顯著的正相關(guān)性,而且減雨會(huì)減弱土壤總呼吸與空氣溫度間的相關(guān)性,但對土壤總呼吸與空氣濕度間的相關(guān)性沒有顯著影響�？傊�,遼西北半干旱區(qū)沙地樟子松人工林中減雨處理改變了土壤團(tuán)聚體組成,降低了表層土壤有機(jī)碳、全氮含量及微生物的多樣性;不僅如此,減雨處理使土壤的有機(jī)碳的分解速率略有提升,這為未來氣候變化情況下該地區(qū)人工林的科學(xué)管理提供了參考。
【圖文】：

圖 3-1 減雨情況下土壤各土層有機(jī)碳Fig.3-1 Differences of organic carbon, total nitrogen andreduction注：大寫字母不同表示同種處理不同土層間存在差異；小寫字母不同表示相同Note: Different capital letters indicate differences between different soil layedifferences between different soil layers under the same treatment; (p < 0.05)無論在正常降雨樣地中還是在減雨樣地中，顯著的正相關(guān)關(guān)系（p＜0.01），但減雨樣地（圖氮含量的相關(guān)系數(shù)要略微大于正常降雨樣地（圖氮含量的相關(guān)系數(shù)。

圖 3-1 減雨情況下土壤各土層有機(jī)碳、全氮、碳氮比含量差異Fig.3-1 Differences of organic carbon, total nitrogen and C/N ratio in different soil layers under rainfalreduction注：大寫字母不同表示同種處理不同土層間存在差異；小寫字母不同表示相同土層不同處理間存在差異；（p＜0.05）Note: Different capital letters indicate differences between different soil layers under the same treatment; different lowercase letters inddifferences between different soil layers under the same treatment; (p < 0.05)無論在正常降雨樣地中還是在減雨樣地中，土壤有機(jī)碳含量與土壤全氮含量都呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（p＜0.01），但減雨樣地（圖 3-2B）中，，土壤有機(jī)碳含量與土壤氮含量的相關(guān)系數(shù)要略微大于正常降雨樣地（圖 3-2A）中的土壤有機(jī)碳含量與土壤氮含量的相關(guān)系數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S791.253;S714

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本文編號：2622078