【摘要】：全球降水格局發(fā)生了時空改變,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)、食物供應和水土保持等生態(tài)服務。降水格局變化可能通過改變土壤氮輸入、氮轉化和氮輸出,從而影響森林生態(tài)系統(tǒng)土壤氮循環(huán),間接對陸地生態(tài)系統(tǒng)生產力和生物多樣性產生影響。因此,本研究以南亞熱帶——紅椎(Castanopsis hystrix)人工林為研究對象,鋪設穿透雨減少50%和不減雨(對照)樣地,開展連續(xù)5年的野外降水控制試驗。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,開展減雨條件下凋落物量和分解速率動態(tài)變化、土壤氮礦化過程及其作用機制、以及土壤N20與C02排放通量關系研究,揭示南亞熱帶紅椎人工林生態(tài)系統(tǒng)土壤氮循環(huán)對模擬減雨的響應,為科學制定該地區(qū)適應全球氣候變化的森林經營管理提供理論依據。主要研究結果如下:(1)與對照相比,減雨處理導致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,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,可見凋落葉碳、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)絕對值比對照低25%,凋落葉質量損失50%和95%所需要的時間分別比對照高32%和33%。(2)減雨處理對紅椎人工林的銨態(tài)氮、總氮、可溶性有機氮含量、凈氨化速率和土壤凈氮礦化速率影響均不顯著,但濕季,減雨處理導致0-10 cm土壤凈硝化速率比對照顯著提高了 136%;干季,減雨處理導致10-20 cm土壤凈硝化速率比對照顯著降低了 125%。通過干季和濕季對土壤水分的影響,進而影響土壤微生物群落結構,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構發(fā)生解耦合,土壤硝態(tài)氮、可溶性有機碳和可溶性有機氮含量是影響紅椎人工林濕季0-10 cm土壤微生物群落結構的因子。(3)減雨處理顯著提高了濕季土壤CO2排放通量,比對照提高了 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關系。Pearson相關分析結果表明,土壤CO2排放通量與5 cm土壤溫、濕度呈二元線性正相關,土壤N20排放通量與5 cm土壤溫、濕度的一元和二元線性關系均不顯著。
【圖文】：

圖１－１研宄技術路線逡逑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。減雨處理開始時間為２０１２年９月。逡逑２．邋３．邋２減雨設計逡逑樣地如圖２－１所示［１２Ｑ］，每個減雨樣地上方有１９８塊透明薄膜（長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％穿透逡逑雨通過樣地內的導水槽（長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入樣地內。為消除減雨裝置對樣地的影響，對照樣地鋪逡逑設相同的不銹鋼架，上面覆蓋２－３邋ｍｍ孔徑的白色尼龍網，每月清理薄膜、紗網和導水逡逑槽上的凋落物原位歸還于樣地內。逡逑１２逡逑
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S714

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本文編號：2703213