围封对退化高寒草甸生态系统CO2交换的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 杜陈军 |
| 答辩日期 | 2019-07-01 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 成都 |
| 导师 | 王小丹 ; 高永恒 |
| 关键词 | 高寒草甸 围栏封育 碳循坏 植物碳氮磷 土壤温度 |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 其他题名 | Effects of fencing on exchange of CO2 in degraded alpine meadow |
| 英文摘要 | 近年来，随着青藏高原人口快速增长和全球变化加剧的影响，高寒草甸不断退化，为区域生态环境和畜牧业发展带来了深远影响。围栏封育作为恢复退化高寒草甸的高效措施被广泛使用，但围封对高寒草甸生态系统CO2交换如何影响并不十分清楚。因此，本文以青藏高原东缘自由放牧退化高寒草甸（FG）、围栏封育5年（GE5）和围栏9年（GE9）高寒草甸为研究对象，利用静态箱法于2018年5-9月对高寒草甸土壤呼吸（SR）、生态系统呼吸（ER）、生态系统CO2净交换（NEE）、生态系统总初级生产力（GEP）及影响其变化的土壤温度和水分进行连续监测。同时，对植物群落、生物量和碳氮磷、可溶性碳氮及土壤容重进行了对比研究。旨在通过分析土壤和植被变化揭示围封对退化高寒草甸生态系统CO2交换的影响及可能存在的作用机理，以期为高寒草甸科学管理和探索生态系统碳循环提供科学依据。主要研究结果如下：（1）围封显著提高了高寒草甸生态系统物种丰富度、Shannon多样性指数和植被总盖度。围封9年提高了地上部分、凋落物，地下生物量，但围封5年仅提高了地下生物量，对地上生物量几乎无影响，说明在养分匮乏的高寒草甸生态系统，围封处理后优先分配地下生物量以获得营养物质后提高地上生物量；围封后，高寒草甸植物群落地上部分、凋落物，地下生物量C含量依次升高，而N和P含量依次降低，围栏封育高寒草甸通过提高生物量和群落C浓度增加C固定，生物量的提高稀释了N和P含量；围封后，高寒草甸植物群落C:N得到提高，表明围封延缓了凋落物分解，降低了养分循环速率；围封提高了高寒草甸植物群落N:P，相比N素，长期来看P更倾向于成为高寒草甸的养分限制因素。（2）不同围封年限对土壤水热的影响并不一致，与自由放牧相比，围封9年提高了土壤体积含水量，降低了土壤温度，而围封5年减小了土壤含水量，提高了土壤温度。围封使得高寒草甸生态系统植被得以改善，提高了土壤可溶性碳氮含量且围封9年效果明显优于围封5年。就不同土层而言，相比0-10cm土壤可溶性碳氮，10-20cm土层可溶性碳氮在围封处理下的变化存在明显滞后效应。围封降低了0-10cm土壤容重，对10-20cm土壤容重几乎无影响。（3）生长季内，围封与自由放牧高寒草甸SR和ER均呈现单峰变化模式。围封提高了SR和ER和温度敏感性系数Q10。5年围封和9年围封分别提高了SR的38.52%和62.20%，围封样地SR的Q10均大于自由放牧样地；5年围封和9年围封分别提高了ER的2.49%和27.90%，但是均没有达到差异水平（P＞0.05），围封样地ER的Q10均大于自由放牧样地。我们的研究表明围封是高寒草甸生态系统有效的固碳方式，但围封使得Q10提高，全球变暖更容易加速围封高寒草甸生态系统碳的释放。（4）NEE和GEP随季节变化特征不十分明确，围封和自由放牧草地均为碳汇。围封提高了NEE，围封5年和9年分别提高了生态系统NEE的52.65%和215.69%，围封引起的地上活体生物量的改善提高了光合作用速率使得高寒草甸表现出更强的碳汇功能；不同围封年限对GEP的影响并不一致，与自由放牧高寒草甸相比，围封9年提高了GEP的55.01%，5年围封反而降低了GEP的1.88%。（5）在温度相对较低、降水较高的高寒草甸，土壤温度主导SR和ER变化，SR和ER均随土壤温度指数增长。生长季降水较大，围封处理与自由放牧样地土壤水分差异较小，致使土壤体积含水量对ER、SR、NEE和GEP的解释率较低；地上生物量和总生物量与SR和ER有正相关关系；通过多元逐步回归分析，我们发现植物各部分C、N和P含量可以拟合SR、ER和GEP，C:N、C:P和N:P可以拟合NEE，机理有待进一步研究。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 103 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/33987]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杜陈军. 围封对退化高寒草甸生态系统CO2交换的影响[D]. 成都. 中国科学院大学. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：成都山地灾害与环境研究所
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