黃土高原是我國重要的生態(tài)脆弱區(qū),土壤侵蝕和生態(tài)系統(tǒng)退化嚴重。經(jīng)過近50年的植被恢復(fù),該區(qū)土壤侵蝕和水土流失得到顯著控制。隨著土壤侵蝕的遏制,植被恢復(fù)的土壤效應(yīng)及退耕地碳匯功能逐漸成為該區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)迫切需要認識的科學(xué)問題。本研究以黃土高原退耕刺槐林地為研究對象,通過測定碳氮穩(wěn)定性同位素豐度,辨識了不同退耕年限土壤和團聚體碳氮來源及其與退耕年限、土層和地點的關(guān)系,并分析了土壤碳氮礦化特征及其主要影響因素,從而為準確評價退耕地土壤碳匯功能提供理論依據(jù),并為認識以土壤碳氮循環(huán)過程為主導(dǎo)的陸地生態(tài)系統(tǒng)地球化學(xué)循環(huán)奠定基礎(chǔ)。所取得的主要結(jié)論如下:(1)農(nóng)地退耕顯著降低了土壤δ~(13)C和δ~(15)N的自然豐度,這種降低隨退耕年限的延長而加劇。不同地點土壤δ~(13)C和δ~(15)N自然豐度差異顯著,0-10 cm土層顯著低于10-20 cm土層。黃土高原農(nóng)地退耕種植刺槐顯著提高了來源于林地的碳氮含量,這種作用隨植被恢復(fù)年限的延長顯著增加,并且主要體現(xiàn)在0-10 cm土層。不同地點間不同來源有機碳和全氮差異顯著,并且在0-10 cm土層的差異更為明顯。0-10 cm土層土壤中來源于林地的有機碳和全氮含量隨土壤質(zhì)地由細變粗呈降低趨勢。(2)農(nóng)地退耕顯著降低了土壤水穩(wěn)性團聚體δ~(13)C和δ~(15)N的自然豐度,這種降低作用隨退耕年限的延長而加劇。土壤大團聚體和微團聚體中δ~(13)C和δ~(15)N豐度隨土壤質(zhì)地由細變粗呈遞增趨勢,而來源于林地的有機碳和全氮含量則呈遞減趨勢。此外,隨著粘粒含量降低,退耕刺槐林地團聚體中來源于林地和農(nóng)地碳氮的差異逐漸減小。0-10 cm土層團聚體來源于林地有機碳和全氮增加幅度要大于10-20 cm土層。(3)退耕刺槐林地中,團聚體δ~(13)C和δ~(15)N豐度整體表現(xiàn)為大團聚體微團聚體粉粘粒,而大團聚體和微團聚體之間差異較小。退耕后新輸入的有機碳和全氮主要集中在大團聚體和微團聚體中。(4)農(nóng)地退耕顯著增加了土壤有機碳和全氮的礦化量,并且受土層、退耕年限和地點的影響。刺槐林地0-10 cm土層有機碳和全氮的礦化量是10-20 cm土層的1.43倍。退耕地土壤碳氮的礦化量與來源于林地碳氮含量、大團聚體以及碳氮比呈顯著正相關(guān),表明退耕刺槐林地中新輸入的碳氮能促進土壤碳氮的礦化,土壤碳氮越不穩(wěn)定。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S151.9
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 選題的目的和意義
    1.2 選題依據(jù)
    1.3 國內(nèi)外研究概況
        1.3.1 農(nóng)地退耕過程中土壤和不同級別團聚體碳氮來源的研究進展
        1.3.2 土壤和團聚體碳氮礦化的研究進展
        1.3.3 團聚體和土壤樣品中碳氮來源與穩(wěn)定性關(guān)系的研究進展
    1.4 小結(jié)
第2章 研究內(nèi)容和方法
    2.1 研究內(nèi)容
130C和¹⁵N的分布特征'>        2.1.1 退耕地土壤和團聚體¹³⁰C和¹⁵N的分布特征
        2.1.2 退耕地土壤和團聚體碳氮來源特征
        2.1.3 退耕地土壤碳氮礦化特征及影響因素
    2.2 研究區(qū)概況
    2.3 研究方案
        2.3.1 試驗設(shè)計
        2.3.2 技術(shù)路線
        2.3.3 土壤樣品采集
        2.3.4 樣品分析及計算方法
        2.3.5 數(shù)據(jù)處理及分析
第3章 退耕地土壤碳氮來源特征
    3.1 農(nóng)地退耕后土壤碳氮含量的變化
13C和δ¹⁵N的分布特征'>    3.2 農(nóng)地退耕后土壤δ¹³C和δ¹⁵N的分布特征
    3.3 農(nóng)地退耕后不同來源有機碳和全氮的變化
    3.4 討論
    3.5 小結(jié)
第4章 退耕地土壤團聚體碳氮來源特征
13C和δ¹⁵N的分布特征'>    4.1 農(nóng)地退耕后團聚體δ¹³C和δ¹⁵N的分布特征
    4.2 農(nóng)地退耕后團聚體不同來源有機碳和全氮的分布特征
    4.3 討論
    4.4 小結(jié)
第5章 退耕地土壤碳氮礦化特征及影響因素
    5.1 退耕地土壤有機碳和全氮的礦化特征
    5.2 退耕地土壤碳氮礦化與碳氮來源的關(guān)系
    5.3 討論
    5.4 小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

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本文編號：2861215