發(fā)布時間：2020-10-02 10:34

　　 植硅體(phytolith)形成過程中,通常會包裹一部分有機碳(約0.1~6%),這部分被植硅體包裹的有機碳被稱為植硅體碳(phytolith-occluded carbon,Phyt OC)。植硅體碳匯是一種長期穩(wěn)定的生物地球化學碳匯機制,在減少全球大氣二氧化碳濃度和全球碳匯中發(fā)揮著重要作用。草地作為我國重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一,具有面積廣、地表凈初級生產(chǎn)力(ANPP)高和硅(Si)富集能力強等特點。同時,草地也是遭受人類干擾最嚴重的生態(tài)系統(tǒng)之一,其中最具代表性的現(xiàn)象就是草地退化。本研究選取中國北方不同類型草地、不同退化程度草地和由草地改造成的林地為研究對象,采用濕法氧化法和重液懸浮法提取土壤中的植硅體,利用重鉻酸鉀氧化法來測定土壤植硅體中碳的含量,研究草地類型、草地退化和土地利用方式轉(zhuǎn)變對土壤中植硅體及植硅體碳的分布和積累的影響,闡明影響土壤植硅體穩(wěn)定性的因素,探討合理可行的草地管理措施以增加草地生態(tài)系統(tǒng)的植硅體碳匯量,為草地生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學碳匯及其調(diào)控機制提供一定的科學參考。通過以上的研究,得出如下三個方面的主要結(jié)論:(1)研究發(fā)現(xiàn),典型草地、草甸草地和草甸三種不同草地類型土壤植硅體儲量從高到低依次為:草甸土壤(33.44±0.91 t ha 1)草甸草地(26.8±0.98 t ha 1)典型草地(21.19±4.91 t ha 1),這與其地表凋落物植硅體歸還通量的趨勢相一致。典型草地、草甸草地和草甸土壤中(0 60 cm)的植硅體碳儲量存在明顯差異,分別為0.23±0.02、0.29±0.02和0.39±0.01 t ha 1。典型草地、草甸草地和草甸土壤植硅體的周轉(zhuǎn)時間分別為665年、529年和607年。研究結(jié)果表明草地凋落物植硅體歸還通量對土壤中植硅體及植硅體碳的儲量有顯著的影響;土壤植硅體的相對穩(wěn)定性依次為:典型草甸草甸草甸草地,草地土壤植硅體的穩(wěn)定性可能受不同草地類型的影響;氣候和土壤環(huán)境通過影響土壤植硅體的穩(wěn)定性,進而影響植硅體碳在土壤中的積累量。(2)對四種不同退化程度草地土壤中植硅體及植硅體碳的研究發(fā)現(xiàn):四種不同退化程度草地土壤中植硅體和植硅體碳的儲量按以下順序呈顯著遞減趨勢:輕度退化草地未退化草地≈中度退化草地重度退化草地。土壤植硅體儲量和植硅體碳儲量在未退化、輕度、中度和重度退化草地分別為12.97±2.15、15.90±0.65、14.35±0.79、13.22±1.07 t ha 1和0.11±0.02、0.16±0.02、0.12±0.01、0.07±0.01 t ha 1。草地退化使輕度退化草地、中度退化草地和重度退化草地植物植硅體碳產(chǎn)生通量分別減少35%,50%和56%。人為干擾,尤其是放牧和收割,是影響中國退化草地植硅體和植硅體碳儲量的主要因素。退化草地的恢復不僅能遏制草地生態(tài)環(huán)境的惡化,而且將大大增加植硅體碳匯的潛力,提高退化草地在減緩全球氣候變化方面發(fā)揮的作用。(3)對草地和林地土壤植硅體和植硅體碳的對比研究發(fā)現(xiàn),土壤植硅體儲量(0 60 cm)在草地中為48.55±3.97 t ha 1,顯著高于林地土壤(21.20±8.82 t ha 1)。同樣,草地中土壤植硅體碳的儲量(0.23±0.03 t ha 1)也顯著高于林地(0.16±0.01 t ha 1)。草地造林帶來的土地利用方式轉(zhuǎn)變會造成土壤植硅體碳匯量降低。土地利用方式轉(zhuǎn)變對草地生態(tài)系統(tǒng)硅循環(huán)產(chǎn)生一定的影響。
【學位單位】：浙江農(nóng)林大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：S812.2
【部分圖文】：

圖 1.1(a)禾本科植物、(b)裸子植物、(c)闊葉木本植物中植硅體的形狀1 The shapes of phytolith in (a) Poaceae, (b) gymnosperms and (c) broadleaf圖 1.2 植硅體包裹碳過程的假設模型[5, 19]Fig. 1.2 A hypothetical model on the phytolith-occluded carbon formati體碳的化學組成及其穩(wěn)定性碳主要成分是碳水化合物、脂類物質(zhì)、木質(zhì)素和糖蛋白[13, 20, 21

圖 1.2 植硅體包裹碳過程的假設模型[5, 19]Fig. 1.2 A hypothetical model on the phytolith-occluded carbon formati體碳的化學組成及其穩(wěn)定性碳主要成分是碳水化合物、脂類物質(zhì)、木質(zhì)素和糖蛋白[13, 20, 21中其他形式的有機碳，由于受到植硅體外殼的保護，植硅體碳中保存千年甚至萬年之久[7, 22]。Parr 等[7]通過對土壤中植硅體可以在古土壤中保存 8000 年。Wilding 等[22]報道了植硅體碳存 13300 年。此外，對土壤有機碳的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過 2000 多含量占到土壤原總有機碳含量的 82%[7]。因此，植硅體碳匯作地球化學碳匯機制引起了人們的重視[10]。植硅體碳穩(wěn)定性的因素碳受植硅體外殼的保護可以長時間保存在土壤中，其穩(wěn)定性取土壤中植硅體的生物地球化學穩(wěn)定性受多種因素影響。Alexa

中國北方草地土壤植硅體碳累積及其影響因素研究表 1.1 中國主要農(nóng)作物植硅體碳產(chǎn)生通量和產(chǎn)生速率able 1.1 The production flux and rate of PhytOC in main arable crops in Ch類型 種植面積 植硅體碳含量 植硅體碳產(chǎn)生通量 植硅體碳產(chǎn)(106ha) (g kg 1) (kg CO2ha 1yr 1) (106t CO2谷 30.1 2.5 67.8 2.04麥 24.3 1.6 37.5 0.91米 33.5 1.6 44.4 1.49谷類 6.2 1.7 14.4 0.09類 10.7 0.2 1.9 0.02類 8.9 0.2 1.5 0.01作物 13.9 0.8 2.9 0.04花 5.0 0.2 16.9 0.08蔗 1.9 2.5 96.0 0.19于[35]。

【參考文獻】

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本文編號：2832300