降雨量变化和氮添加对准噶尔荒漠假木贼(Anabasis salsa)-绢蒿(Seriphidium borotalensis)群落和土壤的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 吴珂 |
| 答辩日期 | 2020-06-30 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 杨维康 |
| 关键词 | 降雨量变化 氮沉降 荒漠生态系统 植物群落 土壤 Precipitation varities Nitrogen addition Desert Plant community Soil |
| 学位专业 | 理学博士 |
| 其他题名 | Effects of precipitation change and nitrogen deposition on Anabasis salsa - Seriphidium borotalensis community and soil in Junggar desert |
| 英文摘要 | 以降水变化和氮沉降增加为代表的全球变化是目前主要环境问题之一， 其对人类生存环境的影响已成为当前全球共同关注的焦点。 作为荒漠生态系统中重要的限制因子， 水分和养分通过对植物生长和土壤养分循环等过程产生影响， 使得生态系统结构和功能发生改变。 目前关于全球变化影响的研究主要关注温带草原生态系统， 在植被稀疏且生产力较低的荒漠生态系统开展的研究相对较少。然而由于干旱少雨、 土壤含氮量低，降雨量变化和氮沉降增加可能会对荒漠生态系统产生较大的生态影响。 基于此， 本研究以准噶尔荒漠假木贼（Anabasis salsa） -绢蒿（Seriphidium borotalensis） 群落和土壤为研究对象， 在 2017 年至 2019 年通过野外控制实验、植被调查、土壤样品采集以及高通量测序分析等方法，研究了荒漠植物群落和土壤对降雨量变化和氮沉降增加的响应， 模拟并揭示了不同降雨梯度和氮沉降条件下植物群落、土壤理化性质、土壤微生物多样性和群落结构，以及土壤酶活性的变化特征， 揭示了降雨量变化和氮沉降增加对荒漠植物群落和土壤的影响。 研究得出如下结论：（1） 降雨量与土壤含水量呈明显的正相关关系，除增雨显著提高了长期干旱土壤的 pH 值与有机质含量外，降雨量变化对其余土壤养分含量无显著影响；加氮导致的土壤酸化可显著降低土壤 pH 值，提高土壤有机质含量以及土壤全氮、速效氮和速效磷含量；降雨和加氮的交互作用对土壤 pH 值无显著影响，显著提高了土壤有机质含量和速效氮含量，但对其余土壤养分含量无显著影响。说明加氮可抵消因降雨量增加而导致的土壤 pH 值升高问题，而二者的叠加效应则促进了土壤有机质的积累，并提高了土壤中的速效氮的含量。（2） 研究区土壤细菌群落中优势类群为拟杆菌门、放线菌门、变形菌门和蓝菌门，土壤 pH 和 TN 是影响土壤微生物群落组成的主要因素。 土壤细菌群落多样性和丰富度随降雨量增加而增加，且极端干旱处理（-60%）与极端増雨处理（+60%）均降低了细菌群落多样性和丰富度。 降雨量变化和氮添加对土壤细菌群落种类组成无显著影响（P>0.05）。氮添加对土壤细菌门水平相对丰度没有显著影响，但不同细菌门对氮添加的响应不同。适当的增雨可通过提高植物生产力促进土壤有机质的积累，此外加氮可有效缓解土壤养分对土壤细菌繁育限制。因此降雨和氮添加存在明显交互作用， 导致土壤细菌群落的多样性和丰富度的提高。（3） 土壤真菌群落中子囊菌门相对丰度最高，是土壤真菌群落中的绝对优势门类。 土壤全钾含量和土壤含水量是影响土壤真菌群落结构的主要因素。 减雨导致真菌多样性指数和丰富度指数增加，而增雨对土壤真菌群落多样性和群落组成影响不显著。氮添加对土壤真菌多样性无显著影响（P>0.05） 。降雨量变化和加氮对土壤真菌多样性和群落组成无显著影响，但囿于有限的研究时间， 不能排除降雨量变化对荒漠生态系统微生物群落组成的长期累积效应。（4） 增雨提高了土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性，对多酚氧化酶活性无显著影响。 加氮提高了土壤脲酶和碱性磷酸酶活性，对过氧化酶和多酚氧化酶活性无显著影响。不同土层间土壤酶活性差异显著，表层土壤酶活性最高，土壤酶活性随土层加深而逐渐降低。降雨量变化和加氮对土壤酶活性具有一定的交互作用，但不显著，说明这种的影响可能存在滞后效应，还需要开展长期观测揭示不同种类酶活性的变化规律。（5） 植物株高和植物群落盖度随降雨量增加而增加， 植物群落地上生物量随降雨量增加呈先增加后减小趋势， 在增雨 30%处理下地上生物量达到最大值，且增雨明显提高了植物群落丰富度指数和多样性指数。 氮添加对植物群落物种多样性无显著影响， 但显著增加了植物群落株高（P<0.01）、盖度（P<0.05）和地上生物量（P<0.01） 。降雨和氮添加的交互作用对植物群落株高、群落盖度、地上生物量均无显著影响（P>0.05） ， 仅提高了群落均匀度指数。总体而言， 降雨量增加导致植物群落盖度和生物量增高，土壤细菌群落多样性和土壤酶活性增高， 特别是增雨 30%最利于植物生长、土壤养分提高、 土壤细菌群落多样性和土壤酶活性提高。 加氮导致土壤酸化，增加了土壤氮素含量， 提高了植物群落株高、 盖度和地上生物量，但对植物群落 α 多样性、 土壤微生物多样性和种类组成， 以及土壤酶活性无显著影响。本研究通过模拟未来降雨量变化和氮沉降增加对新疆北部荒漠土壤理化性质、土壤微生物、 土壤酶活性与植物群落特征的影响， 初步阐释了干旱半干旱区荒漠生态系统对气候变化的响应机制。 研究结果可为荒漠生态系统的管理与保护提供科学基础， 同时在“干旱区资源可持续利用和应对气候变化”领域具有一定科学指导意义。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15454]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴珂. 降雨量变化和氮添加对准噶尔荒漠假木贼(Anabasis salsa)-绢蒿(Seriphidium borotalensis)群落和土壤的影响[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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