發(fā)布時(shí)間：2018-01-01 10:24

  本文關(guān)鍵詞：不同封育年限荒漠草原土壤呼吸特征及其影響因子研究　出處：《寧夏大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：土壤呼吸是大氣CO2的重要來(lái)源之一,對(duì)全球尺度的碳循環(huán)調(diào)控至關(guān)重要。草地生態(tài)系統(tǒng)已成為陸地最重要的碳庫(kù)之一,在全球碳循環(huán)中具有重要意義。因此,研究草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)機(jī)制,估算草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及草地生態(tài)系統(tǒng)在全球變化中的貢獻(xiàn)和生態(tài)價(jià)值具有重要意義。本研究以寧夏不同禁牧封育年限荒漠草原為研究對(duì)象,采用動(dòng)態(tài)氣室法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合的方法,基于2014年～2015年兩年野外連續(xù)觀測(cè)禁牧圍封11a、7a、放牧不封育(CK)荒漠草原土壤呼吸速率及環(huán)境因子的基礎(chǔ)上,較為系統(tǒng)的研究了寧夏不同封育年限荒漠草原土壤呼吸速率日、季、年時(shí)間動(dòng)態(tài)特征,分析土壤呼吸速率與土壤溫、濕度等因子的關(guān)系,主要研究結(jié)果表明如下：(1)在季節(jié)尺度上,TN、AN、AP、SOC、SOCD、URE、ALP均表現(xiàn)為封育未封育,AK、pH、TP、CAT、INV表現(xiàn)為封育未封育；土壤養(yǎng)分、有機(jī)碳及酶活性的最大值出現(xiàn)在0～40cm土層。不同封育年限荒漠草原土壤有機(jī)碳與土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳密度、土壤過(guò)氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān)(P0.01)。土壤酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、及其他酶活性呈正顯著相關(guān)(P0.05)。土壤質(zhì)量綜合指數(shù)SQI在2014～2015兩個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)表現(xiàn)為11a7aCK.(2)在不同時(shí)間尺度上,不同封育年限荒漠草原土壤呼吸速率均具有較為明顯的單峰曲線變化規(guī)律,日最大值出在現(xiàn)在12：00～16：00,最小值出現(xiàn)在00：00～6：00;月最大值出現(xiàn)在8～9月,最小值出現(xiàn)在1月,且均表現(xiàn)為封育未封育,2個(gè)生長(zhǎng)期土壤呼吸均表現(xiàn)為11a7aCK,土壤呼吸2年均值為11a [0.089 g·(m2·h)-1]7a [0.081 g·(m2·h)-1]CK [0.079 g·(m2·h)-1],年度間表現(xiàn)為20142015。(3)不同時(shí)間尺度的不同封育年限荒漠草原5 cm-20 cm土壤剖面CO2濃度具有較為明顯的單峰曲線變化規(guī)律,剖面CO2濃度隨土壤深度的增加而增大。在生長(zhǎng)季中土壤剖面CO2濃度呈先增大后減小的趨勢(shì),在非生長(zhǎng)季中呈先減小后增加的趨勢(shì),處理間表現(xiàn)為7a11aCK,年最大值在7月,最小值在1月,年度間表現(xiàn)為20142015。土壤CO2濃度與土壤溫度、降雨量呈顯著正相關(guān)(P0.05)。(4)在不同時(shí)間尺度上,封育11a、7a和CK荒漠草原土壤呼吸速率與土壤溫度和大氣溫度的響應(yīng)均表現(xiàn)為極顯著的指數(shù)相關(guān)(P0.001),且溫度敏感性系數(shù)Q10均隨著土層的加深逐漸變大,0～20 cm土層Q10均值表現(xiàn)為11a7aCK;與空氣濕度和土壤含水量在日尺度上呈顯著一元二次方程回歸(P0.05),與降雨量在不同時(shí)間變化尺度上存在極顯著一元二次方程回歸(P0.01)；與空氣CO2濃度、5～20cm土壤剖面CO2濃度呈顯著一元二次方程相關(guān)(P0.05)。由主成分分析得到,0～20 cm土壤水熱條件是影響不同封育年限荒漠草原土壤呼吸不同時(shí)間變化的主要因子。(5)不同封育年限荒漠草原地上、地下生物量均呈單峰曲線變化,最大值在8月,處理間表現(xiàn)為11a7aCK。土壤呼吸與地上生物量、地下生物量、地上地下總生物量均呈顯著正線性相關(guān)(P0.05),與土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、有機(jī)碳密度、過(guò)氧化氫酶呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P0.05)。(6)2014～2015年凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力NEP表現(xiàn)為11a7aCK,且不同封育年限荒漠草原的NEP0,荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為碳匯,且封育恢復(fù)后草地的凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力高于放牧不封育草地。綜上所述,禁牧封育措施在一定程度上可以提高荒漠草地土壤有機(jī)碳含量和土壤酶活性,有效改善土壤質(zhì)量綜合指數(shù),在退化草地植被恢復(fù)和改善土壤養(yǎng)分中具有一定作用。隨著封育年的增加,土壤呼吸作用增加,隨著土層深度的增加溫度敏感性系數(shù)逐漸增大,圍封禁牧11a、7a對(duì)土壤呼吸的作用表現(xiàn)出優(yōu)于放牧未封育。表層土壤水熱狀況是荒漠草原的土壤呼吸速率的主要影響因子�？傊练庥胧┛梢杂行岣吒珊祬^(qū)荒漠草原土壤呼吸作用,荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)在碳循環(huán)中表現(xiàn)為碳匯,對(duì)全球氣候變化具有一定的重要意義。
[Abstract]:Soil respiration is one of the important sources of atmospheric CO2, is crucial to the global scale carbon cycle regulation. The grassland ecosystem has become one of the most important carbon pool of terrestrial, plays an important role in the global carbon cycle. Therefore, study on the mechanism of carbon cycle in grassland ecosystem, plays an important role in estimating the contribution and ecological value in global change carbon storage and grassland ecosystem grass. This study takes Ningxia different grazing exclosure desert grassland as the research object, by using the method of dynamic chamber method and mathematical statistics analysis, from 2014 to 2015 two years of continuous field observation ungrazed exclosure 11a, based on 7a, no grazing enclosure (CK) of the desert soil respiration rate and environmental factors, the more systematic study of Ningxia fencing desert grassland soil respiration rate, season, year dynamic characteristics, analysis of soil respiration Absorption rate and soil temperature, humidity and other factors of the relationship, the main research results show that as follows: (1) in the season scale, TN, AN, AP, SOC, SOCD, URE, ALP showed no fencing enclosure, AK, pH, TP, CAT, INV showed no fencing fencing the maximum value; soil nutrients, organic carbon and enzyme activity in the soil layer of 0 ~ 40cm. The different fencing desert grassland soil organic carbon and soil total nitrogen, organic matter, organic carbon density, soil catalase, urease, invertase, significantly positive correlation with the activity of alkaline phosphatase (P0.01) activity and soil enzyme. The soil organic matter, organic carbon, and its enzyme activity was positively correlated to him (P0.05). Soil quality index SQI in 2014 to 2015 in two growing seasons in the form of 11a7aCK. (2) at different time scales, different enclosure grassland soil respiration rate of desert life have with single peak curve pattern is more obvious, Japan the maximum value At 12:00 to 16:00 now, the minimum value appeared at 00:00 ~ 6:00; month maximum value appeared in 8~9 months, the minimum value appeared in January, and showed no fencing fencing, 2 growth periods of soil respiration were 11a7aCK, soil respiration 2 years mean 11a [0.089 g (M2 h) -1]7a [0.081 g (M2 - h) -1]CK [0.079 g (M2 h -1]), the annual performance between 20142015. (3) of different time scale of different fencing desert steppe has the single peak curve changes obviously 5 cm-20 cm soil CO2 concentration, CO2 concentration profile with soil depth increase in the growth season increased. Soil CO2 concentration decreased, the increase in the growth of non Ji Zhongcheng decreased trend between the performance of the 7a11aCK, the annual maximum in July and minimum in January, the annual performance between 20142015. soil CO2 concentration and soil temperature, rainfall was significantly Positive correlation (P0.05). (4) in different time scales, enclosure 11a, 7a and CK in response to soil respiration rate and soil temperature in desert steppe and atmospheric temperature showed extremely significant correlation index (P0.001), and the temperature sensitivity coefficient Q10 with soil depth increases gradually from 0 to 20. Cm Q10 11a7aCK represented the mean soil water; a significant quadratic equation with one unknown regression in scale with the air humidity and soil moisture (P0.05), and exist at different time scales of rainfall change significantly quadratic equation with one unknown regression (P0.01); and the air concentration of CO2, 5 ~ 20cm soil profile CO2 the concentration of a significant quadratic equation with one unknown correlation (P0.05). Obtained by principal component analysis, 0 ~ 20 cm soil water and heat condition is the main factor affecting different fencing desert grassland soil respiration in different time. (5) different fencing desert grass in situ, underground biomass were The single peak curve, the maximum value in August, treatments showed 11a7aCK. soil respiration and aboveground biomass, belowground biomass, aboveground total biomass showed a significant positive linear correlation (P0.05), and soil pH value, organic matter, organic carbon, organic carbon density, there was a negative correlation between the catalase (P0.05). (6) from 2014 to 2015 net ecosystem productivity NEP performance for 11a7aCK, and different fencing desert steppe NEP0 desert grassland ecological system for carbon, and after the restoration of net ecosystem productivity of grassland grazing is not higher than that of grassland. In summary, fencing measures can improve grassland soil the organic carbon content and soil enzyme activity in the desert to a certain extent, improve the soil quality index, in the restoration and improvement of soil nutrient in certain degraded grassland vegetation. With the increase of enclosure years, soil respiration increased Plus, with the gradual increase of the soil depth temperature sensitivity coefficient increased, the fenced 11a, the effect of 7a on soil respiration showed better than grazing grazed. Water and heat conditions of surface soil is the main effect of desert steppe soil respiration rate factor. In short enclosure measures can effectively improve arid soil respiration in desert steppe effect of desert steppe ecosystem in the carbon cycle for carbon, has a certain significance to global climate change.

【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S812.2

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