發(fā)布時(shí)間：2018-01-14 10:04

  本文關(guān)鍵詞：人工針葉林生態(tài)系統(tǒng)凋落物輸入調(diào)控對土壤有機(jī)碳動態(tài)和穩(wěn)定性的影響　出處：《中國科學(xué)院武漢植物園》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：全球變化將會引起輸入到土壤中植物凋落物質(zhì)量和數(shù)量的變化,進(jìn)而會影響土壤有機(jī)碳的動態(tài)。然而土壤有機(jī)碳對凋落物變化的響應(yīng)還沒有被完全了解。凋落物輸入調(diào)控試驗(yàn)(Detritus Input and Remval Treatment,DIRT)提供了比較好的方法來研究凋落物質(zhì)量和數(shù)量的改變對土壤有機(jī)碳動態(tài)和穩(wěn)定性的影響。本研究選擇在丹江口庫區(qū)林齡20-30年的側(cè)柏人工林中進(jìn)行凋落物輸入調(diào)控試驗(yàn)(設(shè)置對照、去地上凋落物、去根、去根并且去地上凋落物以及雙倍凋落物處理),探討凋落物輸入調(diào)控對土壤有機(jī)碳以及與有機(jī)碳相關(guān)的微生物及酶活性的影響,同時(shí)分析了凋落物輸入調(diào)控對土壤碳釋放即土壤呼吸的影響,得到以下主要結(jié)論:(1)凋落物輸入調(diào)控對土壤有機(jī)碳的影響凋落物輸入處理主要通過改變土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)及其碳的分布來影響土壤有機(jī)碳含量。與對照相比,去除根系和無碳輸入處理2000 μm的團(tuán)聚體含量降低了 23.4%和27.7%,且使土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的平均重量直徑降低,土壤結(jié)構(gòu)變差,抗侵蝕能力減弱;同時(shí),去根處理和無碳輸入處理土壤大團(tuán)聚體中碳的含量也低于對照;添加凋落物處理對土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)及其碳的分布沒有顯著影響;最后,大團(tuán)聚體的含量與土壤有機(jī)碳的含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系,進(jìn)一步證實(shí)大團(tuán)聚體對土壤有機(jī)碳維持的重要作用。凋落物輸入處理改變了土壤有機(jī)碳中易變碳和惰性碳的相對比例。去除地上凋落物和去根處理使土壤易變碳的含量顯著降低,但是土壤惰性碳沒有顯著變化,因此土壤惰性碳的相對比例增加。凋落物輸入處理2年后,與對照相比,去除地上凋落物、去除根系和無碳輸入處理土壤惰性碳指數(shù)分別提高了 9.7%,10.6%和12.2%,尤其是無碳輸入處理,土壤惰性碳指數(shù)顯著高于對照。添加凋落物對土壤易變碳和惰性碳的影響不及去除凋落物的影響。(2)凋落物輸入調(diào)控對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和酶活性的影響、凋落物輸入處理顯著改變了微生物生物量和群落結(jié)構(gòu)。綜合3個(gè)時(shí)期的數(shù)據(jù)來看,去除凋落物(去除地上凋落物或者是去除根系),尤其是無碳輸入處理使土壤的微生物生物量降低,并且提高了真菌的相對比例;添加凋落物只在處理兩年后增加了微生物生物量,并且降低了真菌比例,其它時(shí)期對微生物生物量和群落結(jié)構(gòu)沒有顯著影響�？傮w上來看,微生物量和群落結(jié)構(gòu)對去除凋落物的響應(yīng)比添加凋落物的響應(yīng)強(qiáng)烈。凋落物輸入處理也顯著改變了土壤酶的活性。然而水解酶和氧化酶對凋落物輸入的改變響應(yīng)有所不同:添加凋落物增加了 5種水解酶中4種酶的活性,但是去除凋落物處理土壤水解酶活性基本沒有發(fā)生顯著變化;添加凋落物處理中土壤過氧化物酶和多酚氧化酶活性與對照相比沒有顯著提高,但是去除凋落物處理顯著提高了這兩種氧化酶的活性。(3)凋落物輸入調(diào)控對土壤呼吸及其同位素的影響凋落物輸入調(diào)控通過改變呼吸底物的有效性和碳的輸入進(jìn)而影響土壤呼吸及其同位素。凋落物輸入處理2年后,與對照相比,去除地上凋落物、去除根系和無凋落物輸入處理顯著降低了土壤呼吸年通量,分別低了 34.4%,25.5%和35.3%;添加凋落物對土壤呼吸年通量沒有顯著影響。土壤呼吸易受到凋落物減少的影響,而對添加凋落物的響應(yīng)比較遲緩,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是去除地上凋落物或者是去除根系顯著改變了土壤呼吸底物的質(zhì)量(土壤惰性碳比例上升);同時(shí),去除地上凋落物或者是去除根系使土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(真菌的比例上升),并且降低了土壤呼吸熵,從而使土壤呼吸降低;而添加凋落物處理中,底物質(zhì)量、微生物群落結(jié)構(gòu)及呼吸熵都沒有顯著改變,因此土壤呼吸也沒有顯著變化。土壤呼吸的碳同位素值在去除地上凋落物和無凋落物輸入處理中升高,而在添加凋落物處理中降低,主要是由于去除和添加凋落物使土壤的微氣候(主要是含水量)以及土壤呼吸的組分發(fā)生了改變,進(jìn)而影響土壤呼吸的碳同位素值。本研究強(qiáng)化了我們對未來氣候變化和人類活動增強(qiáng)背景下,凋落物輸入的改變對土壤呼吸影響的基礎(chǔ)認(rèn)知。
[Abstract]:The effects of litter input and regulation on soil organic carbon ( SOC ) and soil organic carbon ( SOC ) were studied . ( 2 ) The effects of litter input and regulation on soil microbial community structure and enzyme activity , litter input treatment significantly changed the microbial biomass and community structure .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院武漢植物園
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S714

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本文編號：1423098