本文關(guān)鍵詞：生物土壤結(jié)皮對典型草原地表CO_2通量的貢獻(xiàn)及其影響因素

  更多相關(guān)文章： 生物土壤結(jié)皮 黃土高原草地 地表CO_2通量 Q_(10)值

【摘要】：生物土壤結(jié)皮是干旱、半干旱生態(tài)系統(tǒng)中的重要生物組成部分,該系統(tǒng)地表CO2通量主要包括植物根系呼吸、土壤微生物呼吸和生物土壤結(jié)皮的凈C02通量。但是,當(dāng)前很多關(guān)于干旱、半干旱區(qū)系統(tǒng)碳源／匯的研究都忽略了生物土壤結(jié)皮的凈CO2通量。本研究以黃土高原典型草原為對象,利用LI-8150配以104和104c長期觀測氣室以及LI-6400光合儀,通過4年的野外觀測和室內(nèi)試驗(yàn),測定了圍封草地的裸地和生物土壤結(jié)皮的地表CO2通量的季節(jié)動(dòng)態(tài)和全年釋放量,量化了生物土壤結(jié)皮在系統(tǒng)碳過程中的貢獻(xiàn)；研究了模擬降水對生物土壤結(jié)皮凈CO2通量和土壤呼吸及其組分的影響,以及生物土壤結(jié)皮的凈CO2通量和土壤呼吸與微生物呼吸及其溫度敏感性對放牧的響應(yīng)；力圖闡明生物土壤結(jié)皮凈CO2通量在系統(tǒng)碳循環(huán)中的貢獻(xiàn),及降水和放牧對其的影響及其機(jī)制,以期為準(zhǔn)確預(yù)測全球氣候變化下黃土高原典型草原碳源匯特征的變化和該區(qū)草地的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：1.生物土壤結(jié)皮在調(diào)節(jié)地表C02通量中起到了重要的作用。與裸地相比,生物土壤結(jié)皮顯著降低了地表C02通量,藻類結(jié)皮和蘚類結(jié)皮的降低幅度分別為18.2%和12.4%。藻類結(jié)皮和蘚類結(jié)皮的總光合速率相似,分別為61.6g C m-2y-1和60.0 g Cm-2y-1;凈固碳速率分別為36.5 g Cm-2y-1和24.8 g Cm-2y-1,藻類結(jié)皮具有更高的固碳效率。該區(qū)生物土壤結(jié)皮對系統(tǒng)固碳的貢獻(xiàn)率約為22.4%-32.2%。生物土壤結(jié)皮對于地表C02通量的影響,主要是通過增加土壤的SOC、TN、TP、SMBC、和SMBN含量,改變真菌／細(xì)菌比來實(shí)現(xiàn)。2.生物土壤結(jié)皮地表C02通量比裸地具有更高的溫度變化敏感性(Q10值)。生物土壤結(jié)皮的固碳作用主要在水分條件較好的生長季節(jié)進(jìn)行,生物土壤結(jié)皮的存在降低了地表CO2通量的最適土壤含水量。3.降水量的大小是影響生物土壤結(jié)皮碳通量的最主要因素。生物土壤結(jié)皮固碳具有最低降水量的閾限值,當(dāng)降水量低于這個(gè)值時(shí),生物土壤結(jié)皮將表現(xiàn)出凈碳釋放,藻類結(jié)皮固碳的閾限值小于2mm,而蘚類結(jié)皮的閾限值在2 mm和5 mm之間。當(dāng)達(dá)到降水量的閾限值時(shí),生物土壤結(jié)皮種類和生物土壤結(jié)皮蓋度對其碳的固定能力沒有影響。4.與生物土壤結(jié)皮的碳通量類似,降水也能夠快速的激發(fā)草地微生物呼吸和根呼吸。土壤初始含水量在這一過程中起到了重要的調(diào)節(jié)作用,初始含水量較高時(shí),降水的影響較小,而初始含水量較低時(shí),降水的影響則較大。與生物土壤結(jié)皮相同,降水對土壤各組分呼吸及其持續(xù)時(shí)間的影響主要與降水量有關(guān),降水量越大持續(xù)時(shí)間越長、碳的累積釋放量越大。在降水的影響期內(nèi),土壤各組分呼吸主要受土壤水分影響,而與土壤溫度則成負(fù)相關(guān)關(guān)系。5.研發(fā)出估測在不同初始土壤含水量和不同降水量下土壤呼吸、微生物呼吸和根呼吸累積釋放量的增加率的模型：IR=(aX2+b)X1+cX2+d,其中,IR為土壤呼吸及其組分的上升率；X1為降水量；X2為土壤初始含水量；a、b、c和d為常數(shù),為精確計(jì)算該草地生態(tài)系統(tǒng)的碳動(dòng)態(tài)提供技術(shù)支持。6.模擬踐踏顯著降低了生物土壤結(jié)皮地表C02通量和水分入滲率。隨著踐踏強(qiáng)度的增加,生物土壤結(jié)皮水分入滲率持續(xù)下降；生物土壤結(jié)皮的存在提高土壤表面水分入滲率的趨勢。模擬踐踏降低了生物土壤結(jié)皮的地表C02通量,也顯著地降低了生物土壤結(jié)皮的呼吸,減少了碳排放,但踐踏強(qiáng)度對地表CO2通量無影響。該區(qū)藻類結(jié)皮在踐踏約10天后可恢復(fù)其原有的碳過程。模擬踐踏對生物土壤結(jié)皮地表C02通量與土壤溫度的相關(guān)性無影響,但是生物土壤結(jié)皮的存在顯著升高了地表C02通量的溫度敏感性(Q10值)。7.放牧降低了植物根系生物量和土壤有機(jī)碳含量,致使土壤呼吸和微生物呼吸也顯著下降。放牧也降低了土壤呼吸和微生物呼吸對于溫度變化的敏感性(長期Q10值),但是放牧沒有影響土壤呼吸和微生物呼吸的短期Q1o值(這與生物土壤結(jié)皮對于模擬踐踏的響應(yīng)一致),并且土壤呼吸和微生物呼吸的短期Q1o值之間亦無顯著的差異。圍封和放牧樣地,土壤呼吸和微生物呼吸的短期Q1o值的季節(jié)變化趨勢相同,即在生長季始末短期Q10值較高,而在生長季中期最低。土壤呼吸和微生物呼吸的短期Q10值主要受土壤溫度的影響,而與土壤水分無顯著相關(guān)關(guān)系。由于植物物候和氣候等因子的影響,土壤呼吸和微生物呼吸的短期Q1o值和長期Q10值之間差異顯著。另外,微生物呼吸的長期Q10值要低于土壤呼吸的長期Q1o值,說明這一生態(tài)系統(tǒng)中,自養(yǎng)呼吸相比于異養(yǎng)呼吸對溫度的變化具有更高的敏感性。
【關(guān)鍵詞】：生物土壤結(jié)皮 黃土高原草地 地表CO_2通量 Q_(10)值
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S812
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 引言13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展14-21
• 1.2.1 生物土壤結(jié)皮及其固碳作用14-17
• 1.2.2 降水對土壤呼吸和生物土壤結(jié)皮碳通量的影響17-19
• 1.2.3 放牧對草地土壤呼吸和生物土壤結(jié)皮碳通量的影響19-21
• 1.3 研究的目的、意義和研究內(nèi)容21-23
• 1.3.1 研究目的、意義21
• 1.3.2 研究內(nèi)容21-23
• 第二章 研究區(qū)概況與樣地設(shè)置23-27
• 2.1 研究區(qū)概況23
• 2.2 樣地設(shè)置23-24
• 2.3 研究樣地生物土壤結(jié)皮概況24-26
• 2.3.1 圍封和放牧樣地生物土壤結(jié)皮蓋度和厚度24-25
• 2.3.2 生物土壤結(jié)皮容重25
• 2.3.3 水分入滲率25-26
• 2.3.4 生物土壤結(jié)皮生物量(葉綠素a含量)26
• 2.4 數(shù)據(jù)處理26-27
• 第一部分 生物土壤結(jié)皮碳通量的季節(jié)動(dòng)態(tài)及其對地表CO_2通量的貢獻(xiàn)27-46
• 第三章 生物土壤結(jié)皮調(diào)節(jié)草地地表CO_2通量：藻類結(jié)皮和蘚類結(jié)皮的比較28-46
• 3.1 前言28-29
• 3.2 材料與方法29-32
• 3.2.1 樣地描述29
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)29-30
• 3.2.3 測定方法30-31
• 3.2.4 統(tǒng)計(jì)分析31-32
• 3.3 結(jié)果32-40
• 3.3.1 土壤溫度、土壤水分和地表CO_2通量的季節(jié)動(dòng)態(tài)32-35
• 3.3.2 土壤溫度和土壤水分對于地表CO_2通量的影響35-37
• 3.3.3 不同處理碳的年釋放量以及生物土壤結(jié)皮的CO_2通量37-38
• 3.3.4 影響地表CO_2通量的生物因子38-40
• 3.4 討論40-45
• 3.4.1 生物土壤結(jié)皮改變生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)40-42
• 3.4.2 藻類結(jié)皮樣方和蘚類結(jié)皮樣方中的地表CO_2通量42-43
• 3.4.3 地表CO_2通量的季節(jié)動(dòng)態(tài)及其對土壤溫度變化的敏感性43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第二部分 降水調(diào)控土壤呼吸和生物土壤結(jié)皮碳通量46-73
• 第四章 生物土壤結(jié)皮碳通量對降水的響應(yīng)47-60
• 4.1 前言47
• 4.2 材料與方法47-50
• 4.2.1 樣地描述47-48
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.3 測定方法49
• 4.2.4 統(tǒng)計(jì)分析49-50
• 4.3 結(jié)果50-56
• 4.3.1 葉綠素a和葉綠素b含量50
• 4.3.2 模擬降水對土壤溫度、土壤水分和地表CO_2通量的影響50-52
• 4.3.3 降水對生物土壤結(jié)皮的凈CO_2通量的影響52-55
• 4.3.4 控制生物土壤結(jié)皮凈CO_2通量的非生物因子55-56
• 4.4 討論56-58
• 4.4.1 降水對生物土壤結(jié)皮凈CO_2通量的影響56-57
• 4.4.2 生物土壤結(jié)皮的發(fā)育階段對其固碳能力的影響57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第五章 土壤呼吸及其組分對降水的響應(yīng)60-73
• 5.1 前言60
• 5.2 材料與方法60-62
• 5.2.1 樣地描述60-61
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)61-62
• 5.2.3 地表CO_2通量的測定62
• 5.2.4 土壤溫度和土壤水分的測定62
• 5.2.5 統(tǒng)計(jì)分析62
• 5.3 結(jié)果62-68
• 5.3.1 不同降水量對土壤呼吸各組分的影響(以4月份數(shù)據(jù)為例)62-67
• 5.3.2 模擬降水下土壤初始含水量對土壤呼吸及其組分的影響67-68
• 5.4 討論68-72
• 5.4.1 降水對土壤呼吸各組分的影響68-70
• 5.4.2 模型的特點(diǎn)和局限性70-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第三部分 土壤呼吸和生物土壤結(jié)皮碳通量對放牧的響應(yīng)73-98
• 第六章 模擬踐踏對于生物土壤結(jié)皮碳通量的影響74-83
• 6.1 前言74
• 6.2 材料與方法74-75
• 6.2.1 樣地選擇74
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)74-75
• 6.2.3 測定方法75
• 6.2.4 統(tǒng)計(jì)分析75
• 6.3 結(jié)果75-80
• 6.3.1 模擬踐踏對土壤表面水分入滲率的影響75-76
• 6.3.2 模擬踐踏對土壤溫度和土壤水分的影響76-77
• 6.3.3 模擬踐踏對地表CO_2通量的影響77-79
• 6.3.4 地表CO_2通量與土壤溫度的相關(guān)性及其對于模擬踐踏的響應(yīng)79-80
• 6.4 討論80-81
• 6.4.1 踐踏對生物土壤結(jié)皮的水分入滲率的影響80
• 6.4.2 踐踏對生物土壤結(jié)皮的固碳作用的影響80-81
• 6.5 本章小結(jié)81-83
• 第七章 圍封與放牧草地土壤呼吸與微生物呼吸溫度敏感性及其季節(jié)動(dòng)態(tài)83-95
• 7.1 前言83-84
• 7.2 材料與方法84-85
• 7.2.1 樣地設(shè)置84
• 7.2.2 微生物呼吸的區(qū)分84
• 7.2.3 測定方法84-85
• 7.2.4 統(tǒng)計(jì)分析85
• 7.3 結(jié)果85-90
• 7.3.1 土壤呼吸和微生物呼吸的季節(jié)動(dòng)態(tài)及其與土壤溫度和土壤水分的相關(guān)性85-87
• 7.3.2 土壤呼吸和微生物呼吸短期Q_(10)值的季節(jié)動(dòng)態(tài)87-88
• 7.3.3 短期Q_(10)值和長期Q_(10)值的影響因子88-90
• 7.4 討論90-93
• 7.4.1 土壤呼吸和微生物呼吸的短期Q_(10)值的季節(jié)動(dòng)態(tài)90-92
• 7.4.2 放牧對于土壤呼吸和微生物呼吸長期Q_(10)值的影響92-93
• 7.5 本章小結(jié)93-95
• 第八章 結(jié)論與展望95-98
• 8.1 主要結(jié)論95-96
• 8.2 研究展望96-98
• 參考文獻(xiàn)98-117
• 在學(xué)期間的研究成果117-118
• 致謝118

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李新榮;張?jiān)?趙允格;;生物土壤結(jié)皮研究:進(jìn)展、前沿與展望[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2009年01期

2 賈丙瑞,周廣勝,王風(fēng)玉,王玉輝;放牧與圍欄羊草草原土壤呼吸作用及其影響因子[J];環(huán)境科學(xué);2005年06期

3 周廣勝;王玉輝;蔣延玲;許振柱;;Carbon balance along the Northeast China Transect (NECT-IGBP)[J];Science in China(Series C:Life Sciences);2002年S1期

4 房世波;馮凌;劉華杰;張新時(shí);劉建棟;;生物土壤結(jié)皮對全球氣候變化的響應(yīng)[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2008年07期

5 蘇延桂;李新榮;張志山;陳應(yīng)武;魯艷;;干旱人工植被區(qū)藻結(jié)皮光合固碳的時(shí)間效應(yīng)研究[J];土壤學(xué)報(bào);2011年03期

，

本文編號：977640