本文關(guān)鍵詞： 降水減少 土壤呼吸 碳排放 氣候變化 土壤有機(jī)碳 銳齒櫟林　出處：《中國林業(yè)科學(xué)研究院》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：降水格局變化作為全球氣候變化的重要特征之一,因其在大陸或次大陸尺度上影響著陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯強(qiáng)度和潛力,而受到了廣泛的關(guān)注。土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫,其碳循環(huán)過程對氣候變化變化的響應(yīng)是決定陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯不確定性的關(guān)鍵。未來氣候變化下,中國中緯度部分地區(qū)將面臨更為頻繁和嚴(yán)峻干旱的威脅,而這些地區(qū)的森林將受到怎樣影響卻仍不清楚。櫟屬森林作為中國所有森林類型中分布面積最大,植被碳儲量最多的森林類型,在調(diào)控區(qū)域碳收支上起著重要作用。然而,目前我們還不清楚未來降水格局變化將如何影響這一重要的森林類型�；诖�,為了弄清降水減少對森林土壤碳動態(tài)的影響,本研究選取暖溫帶過渡區(qū)銳齒櫟林為研究對象,通過建立生態(tài)系統(tǒng)尺度的森林原位降水減少控制實驗平臺,截除50%生長季林內(nèi)穿透雨,研究了降水減少對暖溫帶銳齒櫟林土壤呼吸及其組分、根系分泌物與根系形態(tài)、凋落物葉和細(xì)根分解過程以及CH4和N2O潛在排放的影響。1)生長季期間50%的林內(nèi)穿透雨減少處理,相當(dāng)于分別移除2014、2015和2016年總降雨量的31.5%、25.6%和27.5%;減雨處理分別顯著降低了2013、2014、2015和2016年生長季未斷根樣方土壤濕度5.7 vol%、6.1 vol%、3.9 vol%和8.5 vol%;分別降低了斷根樣方同期土壤濕度4.5 vol%、6.4 vol%、7.1 vol%和8.3 vol%。降水減少對土壤溫度無顯著影響。2)基于降水減水控制實驗平臺,采用壕溝斷根法區(qū)分土壤呼吸組分土壤自養(yǎng)和異養(yǎng)呼吸,對減雨處理下土壤呼吸及其組分的變化進(jìn)行了連續(xù)38個月的觀測,研究了降水減少對暖溫帶銳齒櫟林土壤呼吸及其組分的影響。研究結(jié)果表明整個研究期間實驗性降水減少對土壤異養(yǎng)呼吸和微生物生物量碳均未產(chǎn)生顯著影響;減雨樣地和對照樣地之間土壤總呼吸、自養(yǎng)呼吸以及細(xì)根生物量在2015和2016年均未表現(xiàn)出顯著差異,僅在相對干旱的2014年,減雨處理土壤總呼吸較對照樣地增加了20.1%,自養(yǎng)呼吸增加了47.8%以及細(xì)根生物量增加了40.5%,但是土壤總呼吸(減雨:5.7-5.8 ton ha-1 y-1;對照:5.0-6.0 ton ha-1 y-1)、異養(yǎng)呼吸(減雨:4.2-4.9 ton ha-1 y-1;對照:3.9-5.0 ton ha-1 y-1)和自養(yǎng)呼吸累積通量(減雨:0.9 1.5 ton ha-1 y-1;對照:1.0-1.1 ton ha-1 y-1)并未受影響。實驗期間2013年秋季自然干旱的發(fā)生導(dǎo)致了土壤呼吸的下降~30%,說明在未來更為嚴(yán)重的干旱可能會導(dǎo)致該區(qū)域土壤有機(jī)碳分解的下降。我們的數(shù)據(jù)表明該區(qū)域?qū)е峦寥揽偤粑陆档耐寥罎穸乳撝悼赡?0 vol%;3)采用森林原位根系分泌物收集和分析方法,研究了降水減少對暖溫帶銳齒櫟林根系分泌物和根系形態(tài)的影響。結(jié)果表明降水減少分別降低了暖溫帶銳齒櫟林的根系單位生物量、單位根長、單位根表面積以及單位根體積根系分泌物的分泌速率8.5%、15.8%、22.1%和25.6%,并顯著減少了粗根/細(xì)根比,但減雨處理樣地細(xì)根根系活力和和菌根侵染率分別顯著高于對照樣地34.1%和14.8%。4)采用森林原位埋分解袋方法,通過探究實驗性降水減少處理下暖溫帶銳齒櫟林凋落物葉和細(xì)根分解動態(tài)的變化,揭示降水減少對該區(qū)域土壤碳輸入關(guān)鍵過程的影響。研究結(jié)果表明與對照樣地相比,實驗性降水減少顯著的加快了凋落物葉的分解(減雨:0.81 a-1;對照:0.74 a-1),但顯著減緩了細(xì)根的分解(減雨:0.41 a-1;對照:0.46 a-1)。5)采用溫室氣體靜態(tài)箱法,研究了降水減少對暖溫帶銳齒櫟林生態(tài)系統(tǒng)CH4吸收和N2O排放的影響,旨在估算未來降水格局變化下該區(qū)域溫室效應(yīng)的潛在變化趨勢和對氣候變化的反饋特征。研究結(jié)果表明降水減少提高了暖溫帶銳齒櫟林CH4吸收速率4.8倍,增加CH4年吸收通量6.39 kg CH4 ha-1,同時顯著降低了~40%的土壤N2O排放速率,減少N2O年累積排放0.27 kg N2O ha-1。這一結(jié)果表明在未來降水格局變化下,由干旱導(dǎo)致的CH4增匯和N2O減排將可能對該區(qū)域氣候變化起到不容忽視的負(fù)反饋作用,有可能在一定程度上抵消該區(qū)域CO2排放帶來的增溫效應(yīng)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【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：1519060