本文關(guān)鍵詞：海拔梯度及土地利用方式對藏東南地區(qū)土壤有機碳和微生物群落的影響　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：土壤微生物是生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)揮和生物地球化學(xué)循環(huán)的驅(qū)動者和重要載體。高山生態(tài)系統(tǒng)具有在相對較小的空間尺度上環(huán)境變化劇烈的特點,為研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及其生態(tài)系統(tǒng)功能提供了十分有利的條件。青藏高原平均海拔4000米,土壤有機碳庫儲量巨大,并且對氣候變化和人為擾動十分敏感。本論文主要以藏東南色季拉山地區(qū)土壤有機碳庫和土壤微生物群落為對象,開展野外采樣并結(jié)合模擬培養(yǎng)試驗,研究了海拔梯度以及土地利用方式變化對兩者的影響,旨在揭示高海拔地區(qū)土壤碳循環(huán)過程中的微生物學(xué)機制,對深入理解高寒生態(tài)系統(tǒng)土壤碳循環(huán)過程有重要的意義。主要結(jié)果如下：(1)在色季拉山西坡3000至4600米范圍采樣發(fā)現(xiàn),0-60 cm土壤的有機碳總儲量平均值的變化范圍為77.67-281.73 Mg C ha-1�？傮w上剖面各層土壤有機碳儲量隨海拔變化表現(xiàn)出單峰變化模式,在3900至4100米處土壤有機碳儲量最高。土壤有機碳儲量受到植被帶、土壤水分和溫度的綜合影響。(2)色季拉山西坡植物和凋落物樣品的穩(wěn)定性碳同位素組成(δ13C值)的變化范圍為-25.40‰至-31.68‰,并且隨海拔變化表現(xiàn)出單峰模式,在海拔3900米左右處最低。剖面各層土壤樣品相對于植物和凋落物富集13C,其δ13C值在-21.55‰至-29.17‰之間。土壤有機質(zhì)周轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性碳同位素分餾系數(shù)(α值)的變化范圍為1.0005-1.0024,隨海拔梯度變化表現(xiàn)出單峰變化模式。暗針葉林帶α值最高,高寒草甸和針闊混交林帶α值最低。土壤含水量和凋落物含氮量與α值的變化顯著相關(guān),是影響色季拉山西坡土壤有機質(zhì)周轉(zhuǎn)的主要因素。(3)在色季拉山西坡3105-4556米土壤微生物群落組成和結(jié)構(gòu)沒有表現(xiàn)出明顯的海拔分布特征,但微生物群落的碳源代謝活性隨著海拔的升高而顯著降低。高海拔的土壤微生物群落能夠利用多種碳水化合物以及結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的芳香族化合物,而低海拔的微生物更偏好利用易分解的碳源底物。隨著海拔升高,土壤烷氧碳相對含量增加,烷基碳/烷氧碳降低,這與微生物碳源利用模式沿海拔梯度的變化相吻合。土壤pH值是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及碳源代謝活性沿海拔變化的重要因素。年平均溫度及植被組成通過對土壤pH值和碳源底物有效性的潛在作用間接影響到微生物群落結(jié)構(gòu)及碳源代謝模式。(4)在色季拉山西坡海拔3356-4590米采集表層和底層土壤樣品,分別在15℃及25℃下進行培養(yǎng)試驗。溫度升高后,低海拔(E1)土壤微生物磷脂脂肪酸含量在表層土壤沒有顯著變化,而在底層土壤有顯著增加。中海拔(E3)和高海拔(E5)表層及底層土壤微生物群落在溫度升高后的變化與海拔E1相反。表層土壤的微生物群落對溫度升高的響應(yīng)程度相對高于底層土壤,并且微生物群落結(jié)構(gòu)經(jīng)過不同溫度培養(yǎng)后有明顯差異。溫度升高促進了土壤有機碳的分解,有機碳礦化速率和累積礦化量顯著受到海拔和土層的影響。土壤有機碳分解的Q10值隨分解程度的增加而顯著升高,并且在分解后期底層土壤的Q10值(3.04)顯著高于表層土壤(1.94)。Q10值在表層和底層土壤表現(xiàn)出不同的海拔變化模式,并顯著受到環(huán)境因子和土壤有機碳質(zhì)量影響。另外,Q10值與土壤微生物量尤其是革蘭氏陽性細菌和真菌顯著負相關(guān),說明這些微生物數(shù)量的增加有利于降低土壤有機碳分解對溫度升高的敏感性。(5)森林和草地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田后,土壤總碳含量平均降低43-58%,其中易酸解碳、酸解穩(wěn)定性碳、不穩(wěn)定碳庫和物理穩(wěn)定性碳庫顯著減少。土壤有機碳庫各組分的數(shù)量及質(zhì)量顯著受到土壤pH值、團聚體組成以及土壤質(zhì)地的影響。森林和草地土壤微生物磷脂脂肪酸總量顯著高于農(nóng)田土壤,并且微生物群落結(jié)構(gòu)差異顯著。各微生物類群生物量以及群落結(jié)構(gòu)(真細比、革蘭氏陽性細菌/革蘭氏陰性細菌)對不同土地利用方式下土壤有機碳庫的特征有顯著影響。不穩(wěn)定顆粒有機質(zhì)的δ13C值在農(nóng)田土壤中(-21.63±0.52‰)顯著低于森林(-23.57±0.44‰)和草地(-23.99±0.43‰).說明農(nóng)業(yè)耕作顯著加速了微生物對這部分有機碳的周轉(zhuǎn),減少了穩(wěn)定性有機碳組分如微團聚體保護的有機碳組分的形成,從而導(dǎo)致了土壤有機碳庫的顯著減少。
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【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S153.6
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本文編號：1350706