森林生态系统土壤呼吸及碳氮特征对养分添加和增温的响应
文献类型：学位论文
| 作者 | 张俊俊 |
| 答辩日期 | 2020-08 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 牛书丽 |
| 关键词 | 土壤呼吸 养分添加 溶解性有机碳 溶解性无机氮 增温 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 土壤呼吸（Rs）在陆地碳循环中起着重要作用，并且受到氮（N）沉降和土壤酸化的影响。不同森林类型土壤Rs对N沉降和土壤酸化的响应机制仍不清楚。N和磷（P）沉降也在很大程度上改变了森林生态系统的土壤Rs。然而，关于亚热带森林土壤异养呼吸（Rh）和自养呼吸（Ra）对N、P添加的响应及其相互作用的研究很少。此外，土壤溶解性有机碳（WEOC）和无机氮（DIN）在全球土壤碳循环中发挥着重要作用，关于不同植被类型土壤WEOC和DIN特征及其对增温的响应还有待于进一步研究。本文首先对中国南北梯度上四种不同类型的森林土壤Rs进行了研究，从而量化不同纬度森林类型土壤Rs对N沉降和土壤酸化的响应；然后通过野外N、P添加实验对土壤Rs及其组分进行了研究；最后利用开顶箱（Open-top chambers，OTC）模拟增温，研究了增温对土壤碳氮动态的影响。本文的主要研究结果与结论如下： （1）N和A添加的实验表明：在N添加条件下，土壤无机氮增加了9.17% 到142.91%。土壤pH值在N添加，酸（A）添加和NA同时添加处理下分别降低了0.07-0.34，0.11-0.34 和0.16-0.39。土壤Rs随森林类型的不同而变化。N肥添加使亚热带和温带森林的土壤Rs减少了11.15%至17.80%，而寒温带森林的土壤Rs增加了7.85%。A添加使四种森林的土壤Rs降低了5.15%到16.64%。研究表明，N或A添加对土壤Rs变化量与土壤无机氮含量和土壤pH值均呈正相关。此外，随着纬度和土壤有机碳含量的增加，Rs的变化量显著增加，但随着年均气温和年均降水量的增加而显著减少。研究表明，N沉降和土壤酸化对森林土壤Rs的影响随森林类型的不同而不同，主要取决于土壤和气候条件。 （2）N和P添加的实验表明：在2014年和2015年，N添加使Rs、异养呼吸（Rh）和自养呼吸（Ra）分别减少了15.2、11.7和15.0%。P添加使Ra在2014年增加了50.5%，在2015年减少了26.6%。P添加使Rh减少了8.9-30.9%，使Rs减少了6.7-15.6%。NP添加使2014年的Ra增加了30.7%，使Rh减少了10.5%，而2015年的Ra减少了15.0%，Rh增加了14.7%，Rs变化较小。N、P单独添加和NP同时添加对土壤Rs具有相反的影响。虽然各处理条件下Rs、Rh与土壤温度呈显著正相关，但施肥对温度敏感系数（Q10）的影响不显著。此外，Rh与土 壤纤维素水解酶（CB）、木聚糖酶（XYL）活性、真菌和细菌PLFA有关，而Ra与土壤NH4+和NO3-呈负相关，但与土壤溶解性有机碳呈正相关。本研究揭示了N、P富集条件下土壤微生物群落组成和酶活性对土壤Rh起重要作用，而酶活性和土壤有效养分对Ra变化具有重要影响。Ra和Rh响应机制的不同对生物地球化学模型中亚热带森林土壤碳循环和生态平衡的预测提供一定的理论依据。 （3）本研究还对中国秦岭山地森林中松树林、栎树林和草甸生态系统的土壤WEOC，铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）进行研究。草甸土壤的WEOC、NH4+ 和NO3-浓度高于森林，松树林高于栎树林。土壤地表温度和土壤含水量与WEOC和无机氮浓度呈正相关（P<0.01）。土壤WEOC浓度与pH呈显著负相关（P<0.01），与无机氮浓度呈正相关（P<0.01）。在增温条件下，森林土壤WEOC浓度总体呈下降趋势，草甸土壤WEOC浓度呈上升趋势。增温对土壤WEOC和溶解无机氮(DIN)浓度的影响随时间而变化。增温对松树林土壤WEOC影响显著，而增温只对草甸土壤DIN影响较为显著。研究表明，山地森林和草甸生态系统中，土壤WEOC和DIN对气候变暖的响应不同。该研究为预测山地生态系统中土壤碳氮循环及其对气候变化的响应具有重要的意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 80 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/194129]  |
| 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 | 张俊俊. 森林生态系统土壤呼吸及碳氮特征对养分添加和增温的响应[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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