高寒草甸土壤呼吸对氮添加、干旱及其交互作用的响应及机理
文献类型：学位论文
| 作者 | 王芙蓉 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 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 | 田大栓 |
| 关键词 | 高寒草甸 根系呼吸 微生物呼吸 氮添加 干旱 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 氮沉降和干旱共同影响着陆地生态系统，并且这两个全球变化因子可能存在交互作用。土壤碳储量约为大气的 3 倍，土壤呼吸是大气CO2的重要来源。因此，研究氮沉降、干旱及其交互作用对土壤呼吸的影响及其内在机理，有助于精准模拟和预测多重全球变化下的陆地碳收支。然而，目前相关研究并不充分，存在以下薄弱环节：i)已有的全球变化实验大多只关注了氮添加或干旱对土壤呼吸的独立效应，而对两者交互作用的研究还较少。ii)虽有少数研究报道过两者交互作用发生的短期格局，但几乎未见交互作用长期动态方面的工作。iii)相关实验主要建立在温带草地，而在土壤碳储量较高的高寒草地开展的比较少。因此，本文以青藏高原高寒草甸为研究对象，旨在探究氮沉降、干旱及其交互作用对土壤呼吸及其组分的长期影响。 本实验采用完全随机区组设计，共设置4个区组，每个区组下含有4个处理，分别为：对照(CK)、氮添加(N)、干旱(D)、氮添加和干旱(ND)。于2017年5月建立样地，2018年开始实验处理，并系统测定各处理下的土壤呼吸及组分(根系呼吸和微生物呼吸)，旨在揭示氮添加、干旱及其交互作用对该生态系统土壤碳通量的影响。同时测定了根系性状、地下净初级生产力、土壤胞外酶活性、微生物生物量和微生物群落组成，以厘清这些机理过程对土壤呼吸及其组分的可能影响。主要结果如下： (1) 沿着年际水分梯度，高寒草甸根系呼吸对氮添加、干旱及其交互作用的响应呈驼峰曲线格局。根系生物量和根系性状均是调控根系呼吸的主要机制，其影响的相对重要性取决于水分条件。其中，根系性状（如比根长、比根表面积和根长密度）与比根呼吸密切相关。这些结果强调了极端降水在根系呼吸响应全球变化的调节作用，并突出了根系性状对根系呼吸的调控机制。 (2) 高寒草甸微生物呼吸对氮添加、干旱及其交互作用响应受到土壤水分和pH的调控。在氮添加处理下，微生物呼吸随着土壤pH呈驼峰曲线响应。对照和氮添加处理下的土壤微生物呼吸受到干旱胁迫均有不同程度的降低。氮添加和干旱不存在交互作用。土壤水分、pH和凋落物是驱动微生物过程响应的主要因子，如微生物生物量、群落组成及酶活性，最终影响到微生物呼吸。 (3) 高寒草甸土壤呼吸对氮添加不敏感，主要是由于根系呼吸和微生物呼吸的相反响应抵消所致。而干旱胁迫则是通过降低根系呼吸从而抑制土壤呼吸。氮添加与干旱的交互作用在湿润年表现为加和效应，而在平水年和干旱年均表现出拮抗效应。微生物呼吸对土壤呼吸的贡献更大，但土壤呼吸对氮添加和干旱的响应主要取决于根系呼吸的响应。随着生长季降水量减少，微生物呼吸的相对贡献逐渐减小，而根系呼吸的贡献逐渐增加。 综上所述，高寒草甸土壤呼吸及其组分对氮添加，干旱及其交互作用的响应受到极端降水的影响。这是因为自然降雨改变了土壤水分和养分有效性，从而影响土壤生物和非生物因子，最终作用于土壤呼吸及其组分。同时，本论文通过综合考虑土壤生物与非生物因子对氮添加、干旱及其交互作用的响应，进一步阐述了土壤呼吸各组分对氮添加和干旱的响应及调控机理。其中，根系呼吸受到根系生物量和根系性状的共同调控；微生物呼吸受到微生物生物量，酶活性和微生物群落组成的影响。我们的研究表明，在未来氮沉降和极端降水事件共同作用下，土壤呼吸及其组分对于全球变化的响应和机理过程是复杂多样的。此外，本研究为预测和模拟青藏高原高寒草甸土壤呼吸对氮沉降和极端降水交互作用的响应提供了实验证据和科学参考。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 109 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/208055]  |
| 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 | 王芙蓉. 高寒草甸土壤呼吸对氮添加、干旱及其交互作用的响应及机理[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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