【摘要】：土壤呼吸(Soil respiration,SR)是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分,對大氣CO_2濃度以及溫室效應(yīng)有巨大的影響。由于人類活動的影響,導(dǎo)致大氣氮、磷沉降日益增加,致使陸地生態(tài)系統(tǒng)的可利用性氮、磷增加,對植被、土壤以及全球生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)產(chǎn)生影響。由于陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳氮磷循環(huán)的強耦合作用,在全球氣候變化的背景下,研究草地土壤呼吸是如何響應(yīng)氮、磷的富集對于研究草地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡具有重要意義。呼倫貝爾草原是中國北方草原的重要組成部分,是氣候變化的敏感區(qū)域,研究呼倫貝爾草原的土壤呼吸,對于評估中國北方草原碳源碳匯具有重要作用。本研究選擇內(nèi)蒙古呼倫貝爾草甸草原為研究對象,依托中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所額爾古納森林草原過渡帶生態(tài)系統(tǒng)研究站,設(shè)置氮、磷添加施肥實驗,實驗處理包括:不添加磷+不添加氮的對照處理(P0_C)、不添加磷+添加氮處理(P0_N)、添加磷+不添加氮處理(Px_C)和添加磷+添加氮處理(Px_N)。研究呼倫貝爾草甸草原土壤呼吸及不同組分的日變化以及季節(jié)變化趨勢,土壤呼吸各組分對不同施肥處理的響應(yīng),及其潛在的影響因素,并通過分析氮、磷添加對植物、微生物生物量以及生物活性的影響,進而探討土壤呼吸及其各組分對不同施肥處理的響應(yīng)規(guī)律,為草地碳循環(huán)以及碳排放的研究提供支持。主要結(jié)果如下:(1)呼倫貝爾草甸草原土壤呼吸具有明顯的日動態(tài)趨勢,以及很強的季節(jié)變化趨勢,且在不同季節(jié)土壤呼吸日變化振幅不同。土壤溫度是調(diào)控土壤呼吸日變化的主要影響因素,土壤溫度和土壤水分共同調(diào)控土壤呼吸日變化振幅和土壤呼吸季節(jié)變化。(2)呼倫貝爾草甸草原生長季土壤呼吸平均速率為1.86μmol CO_2m~(-2)s~(-1)。氮、磷添加對呼倫貝爾草甸草原生長季的土壤呼吸及其各組分的平均速率均有影響。氮添加對土壤呼吸總量沒有顯著影響,對微生物的異養(yǎng)呼吸有顯著的抑制作用,而對植物根系呼吸有顯著的促進作用;磷添加對土壤呼吸總量表現(xiàn)為顯著的促進作用,對微生物的異養(yǎng)呼吸表現(xiàn)為促進作用,而對植物的根系呼吸沒有顯著影響。(3)調(diào)控呼倫貝爾草甸草原土壤呼吸對氮、磷添加響應(yīng)的主要因素在于氮、磷的富集改變了土壤中的生物活性,影響了不同組分土壤呼吸的強度。氮添加增加了植物根系呼吸強度,對植物根系呼吸表現(xiàn)為顯著的促進作用;而降低了土壤微生物呼吸強度,對微生物異養(yǎng)呼吸表現(xiàn)為顯著的抑制作用,兩種相反的結(jié)果致使氮添加對總土壤呼吸作用不明顯。磷添加只通過作用于土壤微生物,對總土壤呼吸有促進作用。
【圖文】：

2.2 氮、磷添加實驗設(shè)計磷添加實驗平臺建設(shè)于 2013 年 7 月。首先選取地勢擾的天然草場，對其進行圍封后進行本氮、磷添加雙因素的實驗設(shè)計，，其中磷具有不加磷 (P0) 和添加氮具有對照 (C) 和添加 10gNm-2a-1(N) 兩個水為不添加磷+不添加氮的對照處理 (P0_C)、不添加磷+不添加氮處理 (Px_C) 和添加磷+添加氮處理 設(shè)計，每種處理設(shè) 5 個重復(fù)，共 20 個實驗小區(qū)。每× 8 m，實驗小區(qū)之間設(shè)置 1 m 的隔離帶，每個重和磷肥分別采用硝酸銨 (NH4NO3) 和過磷酸鈣 (C始，于每年的春季返青時干施于田間，每年施肥一開始進行。

17圖 3.1 2017 年 8 月及 2018 年生長季 (5-10 月) 各氮、磷添加處理下的不同月份的土壤呼吸 (SR) 日動態(tài)。圖中的垂直線段代表均值的標準誤差 (Standard error of the mean, n= 3)。Fig 3.1 Diurnal variation of soil respiration (SR) in different months under the addition of nitrogenand phosphorus treatments in theAugust 2017 and 2018 growing seasons (May - October).Vertical bars represent the standard error of means (n = 3).2017 年的 8 月，以及 2018 年整個生長季，各時期不同施肥處理下的土壤呼吸速率的日動態(tài)變化趨勢基本一致，均呈現(xiàn)單峰的曲線 (圖 3.1)。從上午 8:00 開始，隨著氣溫的升高，土壤呼吸速率逐漸增大，其最大值均出現(xiàn)在中午12:00~14:00 之間，之后隨著溫度的降低而逐漸下降，土壤呼吸的最小值一般出現(xiàn)在 0:00~4:00 之間 (圖 3.1)。在生長季旺盛期的 8 月，土壤溫度與水分條件良好，土壤呼吸在一天內(nèi)的振幅較大；其余月份受溫度或者水分的脅迫，土壤呼吸
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S812.2

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本文編號：2616548