【摘要】：凍結和融化是高海拔高緯度地區(qū)土壤表層普遍存在的現(xiàn)象,凍融影響土壤養(yǎng)分循環(huán)機制,是改變森林生態(tài)系統(tǒng)的重要因素之一。凍融循環(huán)是地球上生物化學循環(huán)的關鍵環(huán)節(jié),其既改變土壤的理化性質(zhì),又能使土壤中微生物菌種和群落結構發(fā)生改變。大興安嶺多年凍土區(qū)生長著不同種類的森林植被,在全球變暖凍土退化大背景下,凍融循環(huán)的變化勢必影響該地區(qū)森林土壤的碳氮含量和植物對養(yǎng)分的吸收過程。土壤碳氮轉化是森林生態(tài)系統(tǒng)維持生產(chǎn)力和穩(wěn)定性的重要因素,在氣候變暖的影響下,多年凍土區(qū)森林土壤的凍融頻次、凍融溫度和凍融持續(xù)時間發(fā)生變化,這勢必影響森林生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)過程。因此本文選取大興安嶺多年凍土區(qū)典型森林樟子松林土壤與白樺林土壤當作研究目標,利用室內(nèi)模擬凍融試驗,探討凍融過程對森林土壤碳氮礦化的影響以及不同垂直深度和不同凍融溫度對不同植被類型土壤碳氮含量的影響,揭示多年凍土區(qū)碳氮循環(huán)在凍融期內(nèi)的潛在變化趨勢,為研究森林土壤碳匯功能和有效氮累積的潛力提供基礎數(shù)據(jù)。本文得到的主要結論如下:(1)凍融處理對兩種森林土壤有機碳礦化速率有顯著降低趨勢,恒溫處理和凍融處理白樺林土壤碳礦化速率顯著低于樟子松林土壤碳礦化速率(p0.05)。凍融對兩種土壤有機碳礦化累積量(CO_2-C)具有顯著降低的影響,恒溫處理和凍融處理白樺林土壤碳礦化累積量顯著低于樟子松林土壤碳礦化累積量(p0.01)。凍融作用對兩種土壤氮素礦化具有顯著影響,凍融有利于增加土壤無機氮質(zhì)量分數(shù),恒溫處理和凍融處理白樺林土壤無機氮質(zhì)量分數(shù)顯著低于樟子松林土壤無機氮質(zhì)量分數(shù)(p0.05)。凍融處理和恒溫處理兩種土壤碳氮礦化關系均表現(xiàn)為正相關關系,凍融處理土壤和恒溫對處理土壤相比較在碳排放量相同的情況下,凍融處理后的土壤無機氮含量增多。(2)凍融次數(shù)和凍融溫度對兩種土壤有機碳(SOC)和土壤輕組有機碳(LFOC)含量影響均不顯著(p0.05)。兩種溫度處理下樟子松林0~10cm土壤SOC含量高于白樺林,而白樺林10~20cm、20~30cm土壤SOC含量高于樟子松林。凍融過程中兩種土壤LFOC含量基本穩(wěn)定,白樺林各層土壤LFOC含量始終高于樟子松林。土壤溶解性有機碳(DOC)含量變化表現(xiàn)為先升高后慢慢降低的趨勢,凍融作用顯著增加了土壤DOC含量(p0.05),凍融過程中樟子松林0~10 cm土(3)壤DOC含量高于白樺林,10~20 cm、20~30 cm土壤DOC含量低于白樺林。兩種林型下土壤SOC、DOC、LFOC含量均隨著土層深度的增加而降低(p0.05)。(3)隨著凍融次數(shù)的增加土壤微生物量碳(MBC)表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢,土壤微生物量氮(MBN)變現(xiàn)為逐漸降低的趨勢,凍融循環(huán)過程中樟子松林各層土壤MBC含量和MBN含量均始終高于白樺林。凍融作用顯著降低了土壤MBC和MBN含量(p0.05),凍融溫度對MBC和MBN的影響并不顯著(p0.05)。隨著凍融次數(shù)增加,土壤銨態(tài)氮表現(xiàn)為先減少后增加趨勢而硝態(tài)氮表現(xiàn)為先增加后減少趨勢,凍融作用顯著增加了土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量(p0.05),較大的凍融溫差會促進土壤氮礦化(p0.05);凍融過程中白樺林土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量始終高于樟子松林。兩種林型下土壤MBC、MBN、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量均隨著土層深度的增加而逐漸降低(p0.05)。
【學位授予單位】：哈爾濱師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S714.2
【圖文】：

第 1 章 緒論預測凍土退化背景下大興安嶺森林土壤有機碳含量變化趨勢，為森林土壤碳匯功能提供參考數(shù)據(jù)。（3）研究凍融作用對兩種林型土壤微生物量碳氮和氮礦化的影響，通過調(diào)控不同溫度和不同凍融頻次，探究影響土壤微生物量碳氮的關聯(lián)要素且剖析土壤微生物量碳氮的空間垂直變異性。（4）氮礦化為植物生長提供氮素肥力，通過調(diào)節(jié)凍融溫度和凍融頻次兩個條件，研究凍融作用對兩種林型森林土壤有效氮的累積情況，分析凍融幅度的變化是否影響土壤無機氮含量的變化。（5）對比分析兩種大興安嶺典型森林土壤碳氮含量的差異，揭示不同林型土壤有機質(zhì)轉化和分解能力，為林區(qū)生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)過程提供基礎數(shù)據(jù)。1.3.2 技術路線綜合野外調(diào)研采樣和室內(nèi)模擬實驗兩種方式。具體技術路線見（圖 1-1）

圖 2-1 研究區(qū)地理位置示意圖Fig.2-1 Study area location 氣候條件究區(qū)每年平均氣溫在-5.5oC，各月平均氣溫在 0oC 以下的月份長達氣溫年較差為 49.3oC。平均無霜期為 90~110 d。年平均降水量為 460水量 70%以上集中在 7 月份。5~6 月份為旱季，7~8 月份為汛期。日77~2625 h，≥10oC 的積溫為 1436~2062oC。 地貌條件究區(qū)地處大興安嶺北坡，地形以低山丘陵地貌為主。施業(yè)區(qū)內(nèi)坡度坡度在 12o-25o之間。地勢西南高、東北低，橫貫境內(nèi)的主脈老爺嶺拔在 290-740 m 之間。 土壤條件究區(qū)以地帶性棕色針葉林土為主，占總面積的 91%，其中尚有粗骨和低洼積水地分布的草甸土和泥炭沼澤土。 植被條件

凍融循環(huán)對森林土壤有機碳礦化速率的影響凍融對樟子松林土壤和白樺林土壤有機碳礦化速率影響不同，樟子松林 天凍融處理和恒溫處理碳礦化速率均顯著增加，且恒溫處理碳礦化速率理分別高 49.7%、28.1%。在第 10 次凍融中，凍融處理比恒溫處理高 8顯著升高且在培養(yǎng)第 14 天后恒溫處理和凍融處理土壤有機碳礦化速率逐勢，且恒溫處理碳礦化速率比凍融處理分別高 9.9%、11.2%、50.8%。白處理隨著培養(yǎng)時間的增加顯著降低，凍融處理在第 10 次凍融循環(huán)前呈現(xiàn)之后隨著凍融次數(shù)的增加逐漸減少，培養(yǎng)前 6 天恒溫處理碳礦化速率比分別高 70.9%、28.6%。在第 10 次凍融過程中，凍融處理比恒溫處理高 3養(yǎng)第 14 天后恒溫處理碳礦化速率比凍融處理分別高 49.9%、38%、52.5間，兩種土壤碳礦化速率有所不同，恒溫處理和凍融處理白樺林土壤碳顯著低于樟子松林土壤碳礦化速率（p<0.05）。凍融對土壤碳礦化速率有影響（p<0.01）。

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本文編號：2785927