多种资源添加对藏北高寒草地碳循环的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 李文宇 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 专业学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 朱军涛 ; 王文峰 |
| 关键词 | 高寒草地 资源添加 生态系统生产力 碳交换 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 农业管理 |
| 英文摘要 | 高寒草甸和高寒草原作为典型的干旱半干旱高寒草地生态系统类型，在全 球变化背景下，生态系统碳交换过程变化机制到目前还没有完全清楚，特别是 在受到多种养分限制的生态系统中。本研究依托于中国科学院地理科学与资源 研究所那曲站在那曲色尼区和班戈县两种典型的高寒草地生态系统中开展氮磷 钾水添加联网控制实验，共设 8 个养分添加处理（CK，N，P，K，NP，PK，NPK），每个处理六个重复，且分别在对照（CK），氮（N）和氮磷钾（NPK） 三个养分添加小区内嵌套设置水分处理（-50%，CK，+50%），-50%和+50%指 减少或增加生长季降雨量一半的水分，进而分析外源氮磷钾等多种资源输入对 两种典型草地生态系统净生态系统 CO2 交换（NEE）、总生态系统生产力 （GEP）、生态系统呼吸（ER）的影响。在两个实验地通过氮磷钾及水分输入 分析碳过程变化，草甸生态系统的研究为 2020-2021 年的生长季观测数据结果， 草原生态系统为 2021 年的生长季观测数据结果。主要结果如下： （1）为了分析青藏高原高寒草甸和高寒草原生态系统生产力是否受氮磷钾 及水分等资源限制，进行了资源添加实验并在生长季进行实验样地地上、地下 生物量的采样，分析结果表明：高寒草甸与高寒草原两种典型的草地生态系统， 在氮磷元素共同输入的情况下显著提高了地上生物量，高寒草甸与高寒草原生 态系统氮磷（NP）同时添加与氮磷钾（NPK）同时添加下，群落地上生物量显 著提高了 306.05%、452.27%和 112.38%、194.76%。而群落中不同功能群的植 被变化主要发生在其优势种上，在 NP、NPK 同时添加下，其中高寒草甸优势 种群莎草科（Cyperaceae）植被在 NP、NPK 处理下，地上生物量显著提高362.07%和 546.48%，高寒草原优势种群禾本科（Gramineae）植被在 NP、NPK处理下，地上生物量显著提高 266.67%和 500.90%。NP 处理提高二裂委陵菜 （Potentilla bifurca）的比叶面积 159.7%，NP 处理增加了紫花针茅（Stipa purpus）的比叶面积 45.1%，且氮磷对两种生态系统的地上生物量均存在交互 作用，氮磷对高寒草甸生态系统的地下生物量存在交互作用。我们发现，在草 原生态系统氮磷同时添加时，会通过增加植物叶片氮含量进而影响 ANPP，这个发现对研究全球变化氮沉降背景，植物养分可利用性变化机制以及对草地生 态系统生产力及碳汇功能的溯源具有重要意义。 （2）在两种草地生态系统地上生产力均受到氮磷共限制的情况下，分析在 资源输入下两种草地生态系统碳过程是否会发生显著变化，结果表明：在高寒 草甸和高寒草原两种典型的草地生态系统，其碳交换过程均受到氮磷及其交互 作用显著影响。NP、NPK 处理显著提高了高寒草甸、草原净生态系统 CO2交换 （NEE），分别显著提高了 168.41%、104.03%和 487.52%、349.06%，NP、NPK 处理分别显著提高了高寒草甸、草原生态系统呼吸（ER） 120.95%、271.38%和 159.13%、252.48%，NP、NPK 处理分别显著提高了高寒草甸、草原总生态 系统生产力（GEP） 142.17%、176.40%和 261.49%、252.48%。氮磷元素对草 甸生态系统碳交换的影响主要依赖于蒸散发及水分利用效率的改变来影响土壤 及植物对水分的调控间接影响生态系统碳交换。草原生态系统地上和地下部分 共同调控着生态系统的碳交换过程，地上部分通过影响水分利用效率以及不同 功能群生产力的变化影响生态系统碳交换过程，地下部分主要通过改变土壤体 积含水率影响土壤水分可利用性间接影响生态系统碳交换过程。 （3）基于氮磷共同限制了高寒草甸生态系统的碳过程，我们进一步分析水 分的改变是否会影响高寒草甸生态系统生产力及碳交换过程，结果表明：资源 输入下添加水分，显著促进了植物地上生物量，显著增加了总生态系统生产力 （GEP）、生态系统呼吸（ER）及生态系统净 CO2 交换（NEE）。其中 NPK 处 理及 NPK+50%处理显著增高群落地上生物量 452.27%和 653.82%。NPK、NPK+50%处理显著提高了群落中优势功能群莎草科的地上生物量 546.25%和819.98%。与对照相比，NPK、NPK+50%处理分别显著提高总生态系统生产力 （GEP） 76.43%和 117.07%。与 NPK+50%处理相比，NPK-50%处理显著降低 了总生态系统生产力（GEP） 44.86%。与对照相比，NPK+50%处理显著增高 了生态系统呼吸（ER） 92.73%，显著提高了净生态系统 CO2 交换（NEE） 152.60%。且 NPK 输入下，增水处理显著提高了群落中优势种生物量占总生物 量的比例，降低了植物物种的多样性。 以上研究结果表明，氮磷钾及水分等多种资源的输入相比单一的资源添加 对生态系统生产力及碳过程的影响是复杂的，并且在不同的生态系统下其响应 机制也是存在差异的。本研究结果可能推测青藏高原由于其特殊的生境在未来 面对全球变化时，可能受到多种资源的限制，且这些资源的输入对生态系统的 改变是巨大的。通过模拟未来氮沉降背景下生态系统生产力及碳过程的响应， 为维持草地功能稳定性和生态系统服务功能的持续性打下了基础。 |
| 学科主题 | 农业管理 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 79 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/184470]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李文宇. 多种资源添加对藏北高寒草地碳循环的影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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