發(fā)布時間：2017-12-21 21:19

  本文關(guān)鍵詞：松嫩平原莫莫格濕地土壤不同形態(tài)碳轉(zhuǎn)化過程及其與土壤鐵耦合關(guān)系研究　出處：《東北師范大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中重要的碳庫之一,濕地土壤碳的變化對全球碳循環(huán)和碳平衡都有著顯著影響。土壤鐵在濕地土壤生物地球化學循環(huán)中有著特殊作用,厭氧狀態(tài)下與土壤碳存在著微生物作用下的耦合過程,鐵的遷移轉(zhuǎn)化影響著土壤碳的循環(huán),因此濕地土壤鐵與碳的相互作用研究至關(guān)重要,對深入理解濕地生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學過程及其在全球氣候變化中的作用具有重要的科學意義。本研究區(qū)設(shè)在松嫩平原內(nèi)陸鹽沼濕地——莫莫格國家級自然保護區(qū)內(nèi),以蘆葦沼澤土(PA)、蘆葦-羊草沼澤化草甸土(P-L)和羊草濕草甸草甸土(LC)3種不同類型土壤為研究對象,分別在2010年5月、7月和10月利用荷蘭Eijkelkamp沖擊鉆取樣器對0-90cm土壤分四層采集土樣,對并土壤碳、鐵、pH、酶活性等相關(guān)指標進行測定,分析和探討土壤鐵與碳的時空動態(tài)變化及其相互作用。土壤呼吸是土壤向大氣進行碳轉(zhuǎn)移的主要途徑之一,是全球碳循環(huán)中最大的通量過程,分析濕地土壤碳動態(tài)平衡離不開對土壤呼吸的研究,因此于2010年4月至2011年5月,在上述蘆葦沼澤和羊草濕草甸樣地內(nèi)各選一定點為測試點,利用英國ADC公司生產(chǎn)的ACE土壤碳通量自動測定儀對其土壤呼吸的日變化和季節(jié)動態(tài)進行了監(jiān)測,同步監(jiān)測了溫度、土壤含水量、光合有效輻射等環(huán)境因子。研究結(jié)果如下：(1)羊草濕草甸土壤呼吸速率的日變化、季節(jié)變化以及蘆葦沼澤土壤呼吸速率的季節(jié)變化均呈較明顯的單峰曲線,而蘆葦沼澤土壤呼吸速率的日變化呈一定的波動性。生長季(5月～10月)內(nèi)土壤呼吸速率均顯著高于非生長季(11月～翌年4月)。土壤呼吸速率隨溫度的增加而呈上升趨勢,羊草濕草甸土壤呼吸速率與近地表的空氣溫度的相關(guān)性最高,而蘆葦沼澤土壤呼吸速率與土壤5cm溫度相關(guān)性最高。土壤呼吸速率與土壤水分(尤其是表層土壤含水量)具有顯著的相關(guān)關(guān)系,表層土壤含水量可以解釋該區(qū)域土壤呼吸速率的43%-59%。土壤溫度和表層土壤含水量共同作用分別可以解釋羊草濕草甸和蘆葦沼澤土壤呼吸作用的72%和68%。(2)不同類型濕地土壤TOC、MBC含量均表現(xiàn)為PALCP-L,土壤DOC則為LCP-LPA。土壤TOC、DOC、MBC的垂直剖面分布都表現(xiàn)為從表層向深層遞減。3種類型土壤TOC以及蘆葦-羊草沼澤化草甸和羊草濕草甸土壤MBC都表現(xiàn)為10月7月5月,蘆葦沼澤土壤MBC則表現(xiàn)為5月10月7月；土壤DOC季節(jié)變化蘆葦沼澤和羊草濕草甸土壤為7月10月5月,蘆葦-羊草沼澤化草甸土則表現(xiàn)為5月7月10月。相關(guān)分析結(jié)果表明,蘆葦沼澤和羊草濕草甸土壤TOC與MBC呈顯著正相關(guān),蘆葦沼澤土壤TOC與DOC有正相關(guān)關(guān)系。(3)不同類型濕地土壤全鐵、無定形鐵、絡合態(tài)鐵質(zhì)量分數(shù)都表現(xiàn)為PALCP-L,游離鐵質(zhì)量分數(shù)LCPAP-L。從土壤鐵垂直剖面分布規(guī)律看,無定形鐵、絡合態(tài)鐵質(zhì)量分數(shù)均為從表層向深層遞減,游離鐵質(zhì)量分數(shù)從表層向深層遞減至底層又有所升高,全鐵垂直變化規(guī)律不明顯。從土壤鐵的季節(jié)變化看,游離鐵質(zhì)量分數(shù)5月7月10月,絡合態(tài)鐵質(zhì)量分數(shù)5月10月7月,無定形鐵和全鐵最低值都出現(xiàn)在5月、但不同土壤中無定形鐵和全鐵最高值出現(xiàn)的季節(jié)不同。(4)不同類型濕地土壤比較,蘆葦沼澤土壤鐵的游離度最低、活化度和絡合度都最高,且這三項指標的垂直變化都是在蘆葦沼澤土壤中最明顯。從分布規(guī)律看,土壤鐵游離度都表現(xiàn)為從土壤表層至深層遞減至60-90cm土層時又有所增大,鐵游離度5月7月10月。土壤鐵的活化度和絡合度在蘆葦沼澤和蘆葦-羊草沼澤化草甸土壤中都表現(xiàn)為隨土層加深而遞減,在羊草濕草甸土壤中表現(xiàn)為隨土層加深而逐漸增大但最低值卻出現(xiàn)在最底層。3種類型濕地土壤鐵的活化度最低值都出現(xiàn)在5月份,最高值PA出現(xiàn)在7月而P-L和LC出現(xiàn)在10月；土壤鐵的絡合度最高值都出現(xiàn)在10月,最低值PA出現(xiàn)在5月而P-L和LC出現(xiàn)在7月。(5)不同類型濕地土壤酶活性的垂直變化基本表現(xiàn)為從表層向深層遞減的規(guī)律,土壤Fe_2O_3還原酶和磷酸酶均表現(xiàn)為PALCP-L。蘆葦沼澤和羊草濕草甸土壤pH值垂直變化表現(xiàn)為從表層向深層遞減,蘆葦-羊草沼澤化草甸土壤pH的垂直變化規(guī)律與之相反；3種類型濕地土壤pH值5月7月10月,且蘆葦沼澤土壤pH最低。(6)Fe_2O_3還原酶與土壤DOC、MBC、絡合鐵、無定形鐵和全鐵均存在顯著相關(guān)性,蔗糖酶和磷酸酶分別與土壤TOC、MBC、游離鐵、無定形鐵存在顯著相關(guān)性。土壤pH與TOC、MBC均為顯著負相關(guān)關(guān)系,與DOC呈顯著正相關(guān)性,與游離鐵和絡合態(tài)鐵均呈顯著負相關(guān)關(guān)系。(7)蘆葦沼澤土中,土壤無定形鐵與TOC、DOC、MBC都呈顯著正相關(guān)關(guān)系,絡合態(tài)鐵與TOC、MBC呈顯著正相關(guān)關(guān)系。蘆葦-羊草沼澤化草甸土中,土壤無定形鐵、全鐵與DOC呈顯著負相關(guān)關(guān)系,土壤游離鐵、絡合態(tài)鐵與DOC呈顯著正相關(guān)關(guān)系。羊草濕草甸土壤中,土壤無定形鐵與DOC呈顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤鐵游離度與游離鐵、絡合態(tài)鐵存在正相關(guān)關(guān)系,與無定形鐵、全鐵存在負相關(guān)關(guān)系；土壤鐵活化度與土壤無定形鐵、全鐵存在正相關(guān)關(guān)系,與游離鐵、絡合態(tài)鐵呈負相關(guān)；鐵游離度和活化度均與DOC存在相關(guān)性。土壤鐵絡合度與絡合態(tài)鐵、TOC均有正相關(guān)關(guān)系。土壤鐵游離度與活化度呈顯著負相關(guān),游離度與絡合度無相關(guān)性。(8)土壤呼吸速率與土壤有機碳、特別是與土壤DOC的變化有一定的關(guān)系,土壤無定形鐵、絡合態(tài)鐵也會影響土壤呼吸速率的變化。
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S153

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本文編號：1317201