本文關(guān)鍵詞：松嫩草地生態(tài)系統(tǒng)碳交換對模擬干旱的響應(yīng)及適應(yīng)機(jī)制

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【摘要】：隨著科技的進(jìn)步,人類活動(dòng)對環(huán)境的影響日益嚴(yán)重。人類活動(dòng)導(dǎo)致的全球變暖顯著改變?nèi)蚪涤旮窬?氣候模型預(yù)測未來北半球中緯度地區(qū)降雨量呈顯著增加趨勢。另外,化石燃料燃燒及氮肥使用加劇也使得北半球中緯度地區(qū)氮沉降速率逐漸增加。氮沉降及降水增加均可能顯著改變生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)功能對極端氣候事件(如干旱)的抵抗能力及恢復(fù)能力。然而,關(guān)于長期氣候變化因子與短期劇烈擾動(dòng)共同作用下生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能響應(yīng)及維持機(jī)制研究十分欠缺。由此,本研究在連續(xù)三年模擬降雨及氮沉降增加的羊草草甸草原,增加模擬極端干旱處理,通過測量土壤理化性質(zhì)、羊草群落組成和生物量、優(yōu)勢種葉片光合生理特性、生態(tài)系統(tǒng)碳水交換等指標(biāo),從多個(gè)角度探討不同處理下羊草群落生態(tài)系統(tǒng)碳交換對極端干旱事件的敏感性及其響應(yīng)和適應(yīng)機(jī)制。研究取得的主要結(jié)果如下:(1)長期施氮(N)、施氮增雨處理(WN)顯著增加了優(yōu)勢種羊草的高度、蓋度和密度,增雨處理(W)作用效果不顯著。N、W、WN樣地羊草群落物種多樣性顯著低于對照處理(CK)樣地。(2)N及WN樣地地上生物量顯著高于CK樣地,單獨(dú)增雨處理對生物量增加作用不顯著。施氮、施氮增雨處理增加了羊草群落的葉面積指數(shù)和植被水分含量。N、WN及W樣地羊草群落植被的根冠比顯著降低,N和WN樣地根冠比降低主要?dú)w因于地上生物量增加顯著大于地下生物量,W樣地根冠比降低則主要受地下生物量減少影響。(3)施氮和施氮增雨處理導(dǎo)致葉片氮含量增加,進(jìn)而也提高了羊草單位葉片光合能力和葉片水平瞬時(shí)水分利用效率。N和WN樣地葉片光合對干旱的敏感性顯著高于CK樣地。(4)與對照樣地比較,施氮和施氮增雨導(dǎo)致總生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)(GEP)和生態(tài)系統(tǒng)呼吸(ER)的顯著升高,但對GEP促進(jìn)作用顯著高于ER,最終導(dǎo)致凈生態(tài)系統(tǒng)CO2交換(NEE)顯著升高。干旱期間,NEE隨著土壤含水量的減少而逐漸降低,施氮樣地降低程度和速率均顯著高于對照樣地,表明施氮和增雨增加了生態(tài)系統(tǒng)碳交換的干旱敏感性。干旱復(fù)水期,生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率基本保持不變,表明羊草草甸草原在面臨水分脅迫時(shí)首先通過關(guān)閉氣孔、降低光合碳固定來減少水分散失,保證足夠葉片維持正常呼吸代謝,以備干旱脅迫解除后迅速恢復(fù)光合碳固定能力。(5)施氮增雨樣地生態(tài)系統(tǒng)碳交換敏感性增大的潛在因素可能有:長期資源豐富條件導(dǎo)致的物種多樣性減少及與之相關(guān)的補(bǔ)償效應(yīng)喪失;施氮導(dǎo)致的生物量增加,葉面積指數(shù)增大,加速了水分的耗散速率;增雨施氮導(dǎo)致的植被根冠比降低,限制了群落從深層次土壤獲取更多水分的能力。總之,施氮及增雨改變了羊草群落植被多樣性指數(shù)、總生物量積累及地上地下分配,這些改變進(jìn)而影響了草甸草原生態(tài)系統(tǒng)對極端干旱的敏感性,最終影響生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力形成和生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮。本研究從個(gè)體和群落水平揭示了羊草草甸草原對干旱的響應(yīng)和適應(yīng)策略,為未來多重全球變化因子共同作用下草地的優(yōu)化管理提供了科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S812

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本文編號(hào)：1270896