【摘要】：全球降水格局發(fā)生了時(shí)空改變,季節(jié)性干旱不斷加劇是全球氣候變化的重要特征之一。土壤氮循環(huán)是森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的重要組成部分,直接影響碳循環(huán)、食物供應(yīng)和水土保持等生態(tài)服務(wù)。降水格局變化可能通過(guò)改變土壤氮輸入、氮轉(zhuǎn)化和氮輸出,從而影響森林生態(tài)系統(tǒng)土壤氮循環(huán),間接對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和生物多樣性產(chǎn)生影響。因此,本研究以南亞熱帶——紅椎(Castanopsis hystrix)人工林為研究對(duì)象,鋪設(shè)穿透雨減少50%和不減雨(對(duì)照)樣地,開(kāi)展連續(xù)5年的野外降水控制試驗(yàn)。分別采用凋落物筐和分解袋法、PVC頂蓋埋管法和靜態(tài)箱法,開(kāi)展減雨條件下凋落物量和分解速率動(dòng)態(tài)變化、土壤氮礦化過(guò)程及其作用機(jī)制、以及土壤N20與C02排放通量關(guān)系研究,揭示南亞熱帶紅椎人工林生態(tài)系統(tǒng)土壤氮循環(huán)對(duì)模擬減雨的響應(yīng),為科學(xué)制定該地區(qū)適應(yīng)全球氣候變化的森林經(jīng)營(yíng)管理提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:(1)與對(duì)照相比,減雨處理導(dǎo)致2015年枝凋落量和2017年凋落物總量分別顯著增加了30%和36%(P0.05),表明減雨處理顯著影響紅椎人工林凋落物量,但是存在凋落物組分和年度差異。隨著分解時(shí)間的增加,凋落葉碳濃度表現(xiàn)出“先下降而后趨于平穩(wěn)”的變化趨勢(shì),凋落葉氮濃度則呈現(xiàn)出“快速上升-平穩(wěn)-再上升”的變化趨勢(shì),可見(jiàn)凋落葉碳、氮養(yǎng)分釋放模式存在差異。凋落葉分解兩年后,減雨處理對(duì)凋落葉分解系數(shù)、殘留率、碳濃度以及碳/氮比值的影響均不顯著(P0.05),盡管減雨處理的凋落葉分解系數(shù)絕對(duì)值比對(duì)照低25%,凋落葉質(zhì)量損失50%和95%所需要的時(shí)間分別比對(duì)照高32%和33%。(2)減雨處理對(duì)紅椎人工林的銨態(tài)氮、總氮、可溶性有機(jī)氮含量、凈氨化速率和土壤凈氮礦化速率影響均不顯著,但濕季,減雨處理導(dǎo)致0-10 cm土壤凈硝化速率比對(duì)照顯著提高了 136%;干季,減雨處理導(dǎo)致10-20 cm土壤凈硝化速率比對(duì)照顯著降低了 125%。通過(guò)干季和濕季對(duì)土壤水分的影響,進(jìn)而影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu),特別是叢枝菌根真菌,以及土壤凈氮硝化速率,使紅椎人工林生態(tài)系統(tǒng)土壤氮循環(huán)發(fā)生了改變。另外,減雨處理下紅椎人工林土壤微生物量和微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生解耦合,土壤硝態(tài)氮、可溶性有機(jī)碳和可溶性有機(jī)氮含量是影響紅椎人工林濕季0-10 cm土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的因子。(3)減雨處理顯著提高了濕季土壤CO2排放通量,比對(duì)照提高了 39%,然而未改變紅椎人工林土壤N20排放通量,土壤CO2通量與N2O通量存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。Pearson相關(guān)分析結(jié)果表明,土壤CO2排放通量與5 cm土壤溫、濕度呈二元線性正相關(guān),土壤N20排放通量與5 cm土壤溫、濕度的一元和二元線性關(guān)系均不顯著。
【圖文】：

圖１－１研宄技術(shù)路線逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ邋ｏｆ邋ｔｈｉｓ邋ｓｔｕｄｙ逡逑

２０ｍｘ邋２０ｍ，樣地間距至少２０ｍ。減雨處理開(kāi)始時(shí)間為２０１２年９月。逡逑２．邋３．邋２減雨設(shè)計(jì)逡逑樣地如圖２－１所示［１２Ｑ］，每個(gè)減雨樣地上方有１９８塊透明薄膜（長(zhǎng)３邋ｍ邋ｘ寬0．３邋ｍ），逡逑薄膜安裝在距地面１－１．５邋ｍ邋（上坡）和３－３．５邋ｍ邋（下坡）的不銹鋼架上，截獲約５０％穿透逡逑雨通過(guò)樣地內(nèi)的導(dǎo)水槽（長(zhǎng)４ｍ邋ｘ上口寬0．４ｍ邋ｘ下口寬0．２ｍ邋ｘ深0．４ｍ）和樣地周逡逑圍的排水溝（深３０－７０邋ｃｍ邋ｘ寬２０邋ｃｍ）排出樣地。在減雨樣地順坡上、左、右方向埋入逡逑ｌｍ深ＰＶＣ膜，并修建擋水墻（寬０．１ｍ，高出地面０．３邋ｍ，入土深度０．３－１．０ｍ）以阻逡逑止樣地外的地表徑流和壤中流進(jìn)入樣地內(nèi)。為消除減雨裝置對(duì)樣地的影響，對(duì)照樣地鋪逡逑設(shè)相同的不銹鋼架，上面覆蓋２－３邋ｍｍ孔徑的白色尼龍網(wǎng)，每月清理薄膜、紗網(wǎng)和導(dǎo)水逡逑槽上的凋落物原位歸還于樣地內(nèi)。逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S714

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本文編號(hào)：2703213