土壤氮循环的宏观格局及驱动因子研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李兆磊 |
| 答辩日期 | 2021-03 |
| 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 | 土壤氮固持 氮矿化 硝化 反硝化 微生物 气候 土壤性质 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 土壤氮循环过程决定了土壤氮可利用性和含氮温室气体的排放，因此土壤氮循环过程不仅直接影响植物生长和生态系统碳循环，而且还影响全球气候变化。将氮循环过程引入陆地模型有助于准确预测未来植被动态和气候变化潜力，但已有的关于氮循环过程的研究多停留在微观尺度，直接将微观尺度获得的氮循环过程的经验范式推广到全球尺度使模型预测结果的不确定性增大，因此在全球尺度探讨土壤氮循环过程的宏观模式势在必行。本研究构建了氮循环主要过程（土壤氮固持、矿化、硝化和反硝化）的全球数据库，其中土壤氮固持数据库包含1350套观测值，氮矿化数据库包含1565套观测值，硝化数据库包含3140套观测值，反硝化数据库包含4301套观测值。我们进一步梳理了这些氮循环过程的宏观格局和主要驱动因子，主要结论如下： （1）土壤微生物生物量碳是全球尺度总土壤氮固持速率的主要驱动因素：温度、土壤氮含量、酸碱度均通过影响土壤微生物生物量碳进而影响土壤氮固持，较高的总土壤氮固持速率将提升土壤微生物生物量氮含量；由森林或湿地转变成农田将降低土壤氮固持能力，且降低土壤同化氮到微生物生物量氮的转换效率；全球增温增加土壤微生物生物量碳，因此可能会增加土壤氮固持能力。本研究将为精准预测全球变化下土壤氮固持能力的变化提供理论支持和参数支撑。 （2）土壤微生物在调节全球氮矿化和土壤氮可利用性方面起关键作用：气候因素（年降雨量）、土壤性质（土壤总氮含量）等通过影响土壤微生物生物量进而影响土壤氮矿化速率；与不包含土壤微生物生物量的模型相比，包含土壤微生物生物量的模型对土壤氮矿化速率变化的预测提高约19%。在全球尺度上，土壤氮可利用性主要可由土壤氮矿化速率来预测，该规律在自然生态系统中尤其明显。 （3）全面解析了全球土壤硝化速率的宏观格局和调控因子：当前氮循环模型中土壤铵态氮含量是土壤硝化速率的主要调控因子，但是我们发现土壤总氮含量是全球土壤硝化速率的主要驱动因子，微生物生物量在硝化过程中的调控作用与气候因素和土壤酸碱度一样重要，而且气候因素和土壤性质可能先影响土壤微生物生物量进而影响土壤硝化。陆地生态系统模型中综合考虑气候因素、土壤性质和微生物生物量性质等将提高对土壤硝化速率的预测能力，同时也将提高对氧化亚氮排放的预测能力。 （4）全面解析了全球土壤反硝化速率的宏观格局和调控因子：土壤反硝化速率在不同生态系统和气候区存在很大差异，土壤反硝化速率的改变主要受到土壤氮底物含量（铵态氮，硝态氮和有机态氮）的影响，同时微生物在土壤反硝化速率调节方面也有重要的作用，人类干扰或气候变化对土壤微生物生物量的影响将进一步影响土壤反硝化速率。该研究结果显示在未来氮循环模型改进时，我们需更全面考虑土壤反硝化速率的影响因素，特别是需要充分考虑反硝化底物种类和含量。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 107 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/194148]  |
| 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 | 李兆磊. 土壤氮循环的宏观格局及驱动因子研究[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. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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