【摘要】：土壤中的碳(carbon,C)和氮(nitrogen,N)在陸地生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,隨著近年來(lái)全球氣候的變暖,青藏高原由于特有的地形位置和海拔高度,是變暖最強(qiáng)烈的區(qū)域,也是對(duì)未來(lái)氣候變化響應(yīng)不確定性最大的區(qū)域。盡管在區(qū)域尺度,關(guān)于土壤碳氮密度和儲(chǔ)量的估算已經(jīng)開(kāi)展了相關(guān)的研究,但是由于有限的實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)和青藏高原較大的空間異質(zhì)性,青藏高原區(qū)域尺度表層土壤碳氮密度和儲(chǔ)量依然存在很多的爭(zhēng)議。我們通過(guò)人為增加溫度和降水的控制實(shí)驗(yàn),觀察高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)中短期內(nèi)土壤碳氮對(duì)氣候變化的響應(yīng)。然后結(jié)合野外實(shí)測(cè)的樣帶數(shù)據(jù)和提取的歸一化植被指數(shù)(normalized difference vegetation index,NDVI)分別估算三個(gè)時(shí)期(1980s,2000s,2010s)青藏高原表層(0-30cm)土壤的碳氮密度的變化。結(jié)果顯示:1、兩年的多梯度增溫處理對(duì)土壤碳氮沒(méi)有顯著的影響(p0.05),三年多梯度增水處理也未引起土壤碳氮發(fā)生顯著的變化(p0.05)。但是土壤碳在增溫處理T1、T3和增水40%、80%的處理下,有不顯著的增加(p=0.58;p=0.47)。對(duì)比增溫增水后,土壤溫度、濕度與土壤碳氮的相關(guān)關(guān)系,結(jié)果顯示土壤碳氮對(duì)土壤含水量的變化更為敏感(p0.05)。2、1980s青藏高原陸地生態(tài)系統(tǒng)表層土的土壤碳密度(soil carbon density,SCD)為8.73±0.81 kg C m~(-2),土壤碳儲(chǔ)量(soil carbon storage,SCS)為20.99±1.95 Pg C,土壤氮密度(soil nitrogen density,SND)為0.75±0.06 kg N m~(-2),土壤氮儲(chǔ)量(soil nitrogen storage,SNS)為1.80±1.42 Pg N。2000s青藏高原高原SCD為6.19±0.54 kg C m~(-2),SCS為14.88±1.30 Pg C;SND為0.94±0.07 kg N m~(-2),SNS為2.27±0.18 Pg N。2010s青藏高原高原SCD為5.21±0.7 kg C m~(-2),SCS為12.53±1.69 Pg C;SND為0.38±0.05 kg N m~(-2),SNS為0.91±0.12 Pg N。基于NDVI預(yù)測(cè)的2000s土壤碳氮密度分別為:5.10±0.01 kg C m~(-2)和0.90±0.01 kg N m~(-2),2010s土壤碳氮密度為9.20±0.02kg C m~(-2)和0.68±0.01 kg N m~(-2)。3、1980s-2000s青藏高原森林表層土的碳庫(kù)是增加的,在草地有所下降,但是變化都不顯著(p=0.47,p=0.21);2000s-2010s森林增加趨勢(shì)變緩,草地中碳密度有所上升,也未達(dá)到顯著水平(p=0.21)。盡管青藏高原整體碳庫(kù)是變少的(p=0.07),但是在2000s-2010s,森林和草地均為增加的趨勢(shì),表明全球氣候變化對(duì)青藏高原森林和草地生態(tài)系統(tǒng)土壤碳的積累是正效應(yīng)作用,尤其是在高寒草地生態(tài)系統(tǒng)。由于2010s選取的樣點(diǎn)有一部分位于青藏高原西部,可能造成2010s土壤碳密度偏低,但青藏高原森林和草地占青藏高原總面積的11.3%和44.3%,認(rèn)為青藏高原土壤碳庫(kù)可能扮演著碳匯的角色。過(guò)去三十年青藏高原表層土的氮庫(kù)總體是減少的(p0.01),1980s-2000s草地中氮密度有所增加,但2000s之后顯著下降(p0.01)。森林的氮密度一直呈下降趨勢(shì)(p=0.87),表明越來(lái)越多的氮從土壤流失到大氣或者水體中,青藏高原氮庫(kù)扮演著氮源的角色。4、很多研究表明氣候變暖對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中土壤碳是促進(jìn)作用。但是在全球變暖情況下,降水變化有著很大的空間異質(zhì)性。有報(bào)道稱(chēng)干旱區(qū)的降水是不明顯的減少趨勢(shì),所以認(rèn)為可能是由于降水減少引發(fā)干旱脅迫導(dǎo)致1980s到2000s草地土壤碳密度的降低。而青藏高原表層土壤氮密度的減少可能是因?yàn)樽兣涌炝说牡V化速率,并且生物固氮和人工施肥使土壤中的氮被過(guò)量“活化”,導(dǎo)致自然界原有的固氮和脫氮失去平衡,氮循環(huán)被嚴(yán)重?cái)_亂,大量的氮從土壤中流失。
【圖文】：

青藏高原土壤碳氮庫(kù)對(duì)增溫增水的響應(yīng)及其自 1980s-2010s 的變化1.7.2 研究?jī)?nèi)容針對(duì)科學(xué)問(wèn)題 1 和科學(xué)問(wèn)題 2，我們?cè)诩{木錯(cuò)高寒草甸設(shè)置了開(kāi)頂箱增溫(OTC)實(shí)驗(yàn)和梯度增水實(shí)驗(yàn)，通過(guò)不同梯度的增溫和增加降水控制實(shí)驗(yàn)，模擬氣候變暖和降水變化對(duì)表土碳氮的影響，對(duì)比分析溫度和降水如何影響高寒草甸表層土碳氮含量的變化。針對(duì)科學(xué)問(wèn)題 3，根據(jù) 20 世紀(jì) 80 年代《中國(guó)土種志》土壤碳氮數(shù)據(jù)，，結(jié)合 2000 年時(shí)已發(fā)表的數(shù)據(jù)以及 2016 年實(shí)測(cè)的青藏高原從東到西的樣帶數(shù)據(jù)，以青藏高原地表 30 米的蓋數(shù)據(jù)(原始數(shù)據(jù)為 Global land 30)一級(jí)土地覆蓋類(lèi)型為基礎(chǔ)，對(duì)青藏高原過(guò)去三十年(198到 2016 年)表層土(0-30cm)的土壤碳氮密度和儲(chǔ)量分別進(jìn)行了估算。以 NDVI 數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)估了青藏高原表層土壤碳氮密度，以期為過(guò)去三十年青藏高原長(zhǎng)時(shí)間和區(qū)域尺度上土壤碳氮環(huán)的研究提供數(shù)據(jù)和支持。1.7.3 技術(shù)路線(xiàn)

青藏高原土壤碳氮庫(kù)對(duì)增溫增水的響應(yīng)及其自 1980s-2010s 的變化2(底部直徑 1204.2mm，高 350mm)、T3(底部直徑 1319.6mm，高 mm，高 550mm)，開(kāi)頂箱增溫裝置示意圖如圖 2.2 所示[82]。通過(guò)的增溫幅度，根據(jù)設(shè)計(jì)各處理的 OTC 內(nèi)部溫度應(yīng)逐步增加，包度，相應(yīng)溫度關(guān)系為 T0<T1<T2<T3<T4。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S151.9

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 耿曉東;旭日;;梯度增溫對(duì)青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)碳交換的影響[J];草業(yè)科學(xué);2017年12期

2 耿曉東;旭日;劉永穩(wěn);;青藏高原納木錯(cuò)高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)碳交換對(duì)多梯度增水的響應(yīng)[J];植物生態(tài)學(xué)報(bào);2018年03期

3 姚檀棟;陳發(fā)虎;崔鵬;馬耀明;徐柏青;朱立平;張凡;王偉財(cái);艾麗坤;楊曉新;;從青藏高原到第三極和泛第三極[J];中國(guó)科學(xué)院院刊;2017年09期

4 武丹丹;井新;林笠;楊新宇;張振華;賀金生;;青藏高原高寒草甸土壤無(wú)機(jī)氮對(duì)增溫和降水改變的響應(yīng)[J];北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2016年05期

5 Miaogen Shen;Shilong Piao;Tsechoe Dorji;Qiang Liu;Nan Cong;Xiaoqiu Chen;Shuai An;Shiping Wang;Tao Wang;Gengxin Zhang;;Plant phenological responses to climate change on the Tibetan Plateau: research status and challenges[J];National Science Review;2015年04期

6 張憲洲;楊永平;樸世龍;包維楷;汪詩(shī)平;王根緒;孫航;羅天祥;張揚(yáng)建;石培禮;梁爾源;沈妙根;王景升;高清竹;張鐿鋰;歐陽(yáng)華;;青藏高原生態(tài)變化[J];科學(xué)通報(bào);2015年32期

7 姚檀棟;;“第三極環(huán)境(TPE)”國(guó)際計(jì)劃——應(yīng)對(duì)區(qū)域未來(lái)環(huán)境生態(tài)重大挑戰(zhàn)問(wèn)題的國(guó)際計(jì)劃[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2014年07期

8 任澤;蔣祖耀;蔡慶華;;青藏高原腹地溪流中的氮和有機(jī)碳及其相互關(guān)系[J];應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào);2013年03期

9 秦_g;宜樹(shù)華;李乃杰;任世龍;王曉云;陳建軍;;青藏高原草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究進(jìn)展[J];草業(yè)學(xué)報(bào);2012年06期

10 Anwar MOHAMMAT;;Ecosystem carbon stocks and their changes in China's grasslands[J];Science China(Life Sciences);2010年07期

本文編號(hào)：2630432