本文關(guān)鍵詞：草地生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳匯及其控制機(jī)制

  更多相關(guān)文章： 植硅體 氮肥施加 季節(jié)變化 植硅體碳匯 退化草地 濕地 生境

【摘要】：植硅體(phytolith)是在植物根-莖-葉系統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞組織間硅化而形成的非晶質(zhì)二氧化硅,常包裹約1%~6%的有機(jī)碳(phytolith-occluded carbon,PhytOC),即植硅體碳。植硅體碳在植硅體堅(jiān)硬外殼的保護(hù)下,可以在土壤和沉積物中保存幾千年。我國(guó)草地面積約占全國(guó)陸地總面積的三分之一。由于草地生態(tài)系統(tǒng)具有分布面積廣和植硅體含量高等特點(diǎn),其植硅體碳匯潛力非常巨大。因此了解草地生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳匯的潛力及調(diào)控機(jī)制是非常有意義的。本文選取了濕地、退化草地和不同生境中狗尾草進(jìn)行研究。采集草地土壤和草地植物地上部分。利用偏硼酸鋰熔融法、微波消解法和Walkley-black消解法,測(cè)試和分析植物中的硅素(SiO_2)含量、植硅體含量以及植硅體碳含量的變化特征,探索濕地生態(tài)系統(tǒng)植硅體含量及植硅體碳匯的季節(jié)變化特征,退化草地生態(tài)系統(tǒng)植硅體含量及碳匯潛力對(duì)氮肥施用的響應(yīng),以及不同生境類型中狗尾草硅素分布特征。為草地生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳匯的調(diào)控機(jī)制研究提供科學(xué)參考。(1)對(duì)濕地不同植物組織中植硅體和植硅體碳季節(jié)變化的研究表明,從五月份到十月份濕地植物各組織植硅體和植硅體碳含量:葉莖和葉鞘葉。不同植物組織中的植硅體含量在七月份達(dá)到最大值,之后隨時(shí)間變化含量逐漸降低。植硅體含碳量和植硅體碳含量總體上呈生長(zhǎng)初期大于末期。不同植物組織中植硅體和植硅體碳含量的季節(jié)性規(guī)律表明,隨著植物的生長(zhǎng)發(fā)育,植物組織內(nèi)phytolith-Si可能具有向植物根部或者土壤中進(jìn)行“營(yíng)養(yǎng)回流”的特點(diǎn)。因此,結(jié)合環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益,合理的濕地管理措施(如選擇適宜的濕地植物收割時(shí)間)可以有效提高濕地的植硅體碳匯潛力。(2)對(duì)不同氮肥施用水平下退化草地植硅體含量變化特征的研究發(fā)現(xiàn),氮肥施加可以顯著地影響植物植硅體含量(0.98%~2.94%)。在施肥處理10 g N m~(-2) year~(-1)和20 g N m~(-2) year~(-1)水平下,植物植硅體含量相對(duì)于對(duì)照處理0 g N m~(-2) year~(-1)變化不大,在施肥處理30 g N m~(-2) year~(-1)和50 g N m~(-2) year~(-1)水平下植硅體含量急劇下降。雖然低氮水平下施肥處理對(duì)植物植硅體含量影響較弱,但對(duì)植硅體含碳量和植硅體碳含量有顯著的影響,在施肥處理20 g N m~(-2) year~(-1)水平下分別達(dá)到最高值4.36%和0.11%。此外,氮肥施加可以提高草地的植硅體碳產(chǎn)生通量,變化范圍在0.003~0.021 t CO_2 ha~(-1) year~(-1)之間,在20 g N m~(-2) year~(-1)處理下,植硅體碳產(chǎn)生通量最高。更有意義的是,氮肥施加對(duì)退化草地植物植硅體碳匯量產(chǎn)生了700%的增長(zhǎng)率。如果中國(guó)有一半的退化草地采用施加氮肥的措施進(jìn)行退化修復(fù),即使其植硅體碳產(chǎn)生通量只達(dá)到本研究中增長(zhǎng)率的一半(350%),那么中國(guó)退化草地植硅體碳匯潛力仍可以提高60%。這一研究表明,氮肥施加不僅僅是修復(fù)退化草地的有效措施,同時(shí)也可以有效地提高退化草地植硅體碳匯潛力,從而間接地緩解全球氣候變暖。(3)在對(duì)不同生境下狗尾草硅素含量變化的研究中發(fā)現(xiàn),依據(jù)狗尾草硅素含量和地上凈初級(jí)生產(chǎn)力,計(jì)算得到不同生境類型中狗尾草硅積累通量,其變化趨勢(shì)為:無樹河岸坡地河岸樹下草地,路邊和人工建筑旁兩種生境類型中狗尾草硅素積累通量最低。隨生境類型的變化,狗尾草的硅素含量及生物量具有明顯變化。在不同生境類型中,無樹河岸生境下的狗尾草硅素含量、地上凈初級(jí)生產(chǎn)力和硅積累通量均處于較高的水平。
【關(guān)鍵詞】：植硅體 氮肥施加 季節(jié)變化 植硅體碳匯 退化草地 濕地 生境
【學(xué)位授予單位】：浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S812
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-17
• 1.1 選題依據(jù)與研究意義10-12
• 1.2 植硅體的性質(zhì)、化學(xué)穩(wěn)定性及其碳匯潛力12-14
• 1.3 草地生態(tài)系統(tǒng)的植硅體碳匯潛力研究14-15
• 1.4 存在問題15-16
• 1.5 技術(shù)路線16-17
• 2 濕地生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳的季節(jié)變化研究17-27
• 2.1 材料與方法17-19
• 2.1.1 樣地概括與樣品采集17-18
• 2.1.2 樣品處理與測(cè)試18-19
• 2.1.3 數(shù)據(jù)處理19
• 2.2 結(jié)果與分析19-23
• 2.2.1 不同植物各組織植硅體含量和植硅體碳含量分布19
• 2.2.2 不同植物組織植硅體含量和植硅體碳含量的時(shí)間變化19-23
• 2.3 討論23-25
• 2.3.1 植硅體硅是否隨著植物組織的老化而遷移23-24
• 2.3.2 濕地植物植硅體碳匯機(jī)制24-25
• 2.3.3 對(duì)濕地植硅體碳匯的啟示25
• 2.4 小結(jié)25-27
• 3 氮肥施加對(duì)退化草地生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳的增匯作用研究27-36
• 3.1 材料與方法27-29
• 3.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)27
• 3.1.2 樣品采集與分析方法27-28
• 3.1.3 數(shù)據(jù)處理28-29
• 3.2 結(jié)果29-30
• 3.3 討論30-34
• 3.3.1 氮肥施加對(duì)退化草地植物植硅體碳匯能力的影響30-33
• 3.3.2 退化草地生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳匯潛力：以中國(guó)為范疇33-34
• 3.4 小結(jié)34-36
• 4 生境對(duì)狗尾草硅分布的影響及其對(duì)植硅體碳匯的指示36-44
• 4.1 材料與方法36-38
• 4.1.1 研究區(qū)概況36
• 4.1.2 研究方法36-37
• 4.1.3 樣品采集與分析方法37
• 4.1.4 數(shù)據(jù)處理37-38
• 4.2 結(jié)果38-40
• 4.2.1 不同生境類型下狗尾草生物量和硅素含量的變化38
• 4.2.2 不同生境類型下狗尾草硅素積累通量的的變化38-40
• 4.3 討論40-43
• 4.3.1 生境對(duì)狗尾草硅分布和積累的影響40-42
• 4.3.2 對(duì)提高草地植硅體碳匯的啟示42-43
• 4.4 小結(jié)43-44
• 5 研究結(jié)論與展望44-46
• 5.1 研究結(jié)論44-45
• 5.2 研究展望45-46
• 參考文獻(xiàn)46-53
• 個(gè)人簡(jiǎn)介53-54
• 致謝54

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