【摘要】：土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫,團聚體為維持其碳平衡發(fā)揮著重要的作用。土壤團聚體穩(wěn)定性的下降不僅會造成土壤結(jié)構(gòu)退化,還會嚴(yán)重干擾土壤碳循環(huán)過程,進(jìn)而影響陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間的碳交換。植物根系、微生物、土壤碳氮是影響土壤團聚體穩(wěn)定性最重要的影響因子,它們通過直接或間接作用參與調(diào)控土壤團聚體的形成和發(fā)展演化過程。在過去幾十年,氣候變化顯著增強了極端干旱發(fā)生的頻率和強度,這些變化對植物根系、微生物活動以及土壤碳、氮循環(huán)過程產(chǎn)生重要影響,進(jìn)而可能會嚴(yán)重影響土壤團聚體的動態(tài)發(fā)展過程。因此,研究極端干旱對土壤團聚體的影響及其調(diào)控機制,對于我們準(zhǔn)確預(yù)測和評估全球碳收支平衡具有重要的生態(tài)學(xué)意義。本研究以浙江省寧波市天童國家森林公園為研究平臺,選取林齡為50-70年的次生林為研究對象,通過PVC透明塑料隔離板進(jìn)行自然降水隔離來模擬極端干旱,同時利用壕溝法(無根處理)來評估探討植物根系的調(diào)控作用。監(jiān)測指標(biāo)包括土壤團聚體平均質(zhì)量直徑、植物根系生物量和形態(tài)結(jié)構(gòu)、微生物PLFAs、土壤碳氮含量。利用結(jié)構(gòu)方程模型分析和探討干旱下植物根系、微生物對團聚體的綜合調(diào)控機制,得到的主要結(jié)論如下:(1)干旱對植物根系生物量、形態(tài)結(jié)構(gòu)及氮含量產(chǎn)生重要影響。干旱顯著增加總根生物量、細(xì)根(2mm)生物量、比根長、比表面積、細(xì)根氮含量,但顯著降低根組織密度,同時對細(xì)根平均直徑和碳含量沒有影響。干旱顯著降低壕溝外土壤團聚體平均質(zhì)量直徑,但對壕溝外土壤團聚體平均質(zhì)量直徑?jīng)]有顯著影響。干旱對壕溝內(nèi)以及壕溝外的土壤碳氮含量均沒有顯著影響,但在對照和干旱處理下,壕溝外土壤碳氮含量均顯著高于壕溝內(nèi)土壤。相關(guān)分析表明,土壤碳氮、細(xì)根生物量、比根長與土壤團聚體平均質(zhì)量直徑和2mm團聚體顆粒比重存在顯著正相關(guān),但與土壤大團聚體(0.25-2mm)和微團聚體(0.25mm)顆粒比重均無相關(guān)性。這些結(jié)果表明,干旱背景下植物根系生物量和形態(tài)結(jié)構(gòu)是調(diào)控土壤團聚體穩(wěn)定性的重要因素。(2)對于壕溝內(nèi)土壤,干旱并未改變微生物總的PLFAs,但顯著降低叢枝菌根真菌的PLFAs,顯著增加革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌比,同時對真菌與細(xì)菌比無明顯影響。而對于壕溝外土壤,干旱對土壤微生物總的PLFAs和微生物群落結(jié)構(gòu)均沒有顯著影響。干旱顯著增加壕溝內(nèi)土壤的微生物脅迫指數(shù),但對壕溝外的土壤無顯著影響。相關(guān)分析表明,土壤團聚體平均質(zhì)量直徑和2mm團聚體的比重與微生物總的PLFAs、細(xì)菌PLFAs、真菌PLFAs、革蘭氏陽性菌PLFAs、革蘭氏陰性菌PLFAs、叢枝菌根真菌PLFAs和放線菌PLFAs呈顯著正相關(guān)關(guān)系。(3)結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)果顯示:對于壕溝內(nèi)土壤,土壤微生物是影響土壤團聚體水穩(wěn)定性和2mm團聚體的主要因子,而土壤水分水影響0.25-2mm團聚體和0.25mm團聚體的主要因子。對于壕溝外土壤,細(xì)根是影響土壤團聚體水穩(wěn)定性和2mm團聚體的主要因子。綜上所述,干旱背景下土壤團聚體的形成和發(fā)展演化是一個非常復(fù)雜的過程,受到多種生物和非生物因子的共同調(diào)控,而這些因子的調(diào)控作用在不同粒徑團聚體也存在差異。與此同時,不同因子對干旱的響應(yīng)存在很大的不確定性,這些不確定性可能會進(jìn)一步導(dǎo)致土壤團聚體形成過程更加復(fù)雜化。因此,未來的地球系統(tǒng)模型在預(yù)測和評估陸地碳儲量時應(yīng)考慮植物根系、微生物、土壤碳氮等非生物和生物因素對團聚體形成的影響過程,以便能更精確和高效地預(yù)測陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S714
【圖文】：

對全球水循環(huán)造成嚴(yán)重干擾。自 1950 年以來，全球范斷擴大，其面積增加了兩倍還要多（Dai et al., 2004），尤其是區(qū)最為明顯，干旱化更加頻繁持久。非洲大陸和歐亞大陸自 1期間干旱強度增加了 16%。其它大陸也呈現(xiàn)不同程度的干旱化北地區(qū)較為顯著（秦大河，2009）。為止，全球氣候變化，特別是干旱引發(fā)的效應(yīng)已逐步顯現(xiàn)，這的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生巨大影響，進(jìn)而作用于人類社會（廖靜秋，，干旱能夠改變生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、碳氮循環(huán)和生物多樣性等多個2007）。例如，干旱在全球不同地區(qū)已造成大量森林樹木死亡（降低了生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，嚴(yán)重干擾陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程到大氣中去，加劇全球變化（IPCC, 2014）。與此同時，隨著擴大，干旱將進(jìn)一步影響到農(nóng)業(yè)、林業(yè)、木葉、工業(yè)、城市乃，加劇生態(tài)環(huán)境的持續(xù)惡化。

研究技術(shù)路線圖

驗樣地的概況試驗依托浙江天童森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站極端干關(guān)研究工作，該站點位于浙江省寧波市鄞州區(qū)(29°48’N, 121°47’E（)均海拔約為 300m，太白山頂為最高峰達(dá) 653.3m，全年溫暖多雨，典型的中亞熱帶季風(fēng)氣候。根據(jù)常年氣象數(shù)據(jù)記載，試驗點年均溫月和 1 月為月最高和最低氣溫，分別為 28.1℃和 4.2℃。年均降水別約為 1551 mm、1320 mm。因受梅雨和臺風(fēng)的影響，每年降水主 8 月份之間，年相對空氣濕度最高達(dá)到 85%。全年日照時間約為天數(shù)達(dá) 237.8 天，年積溫（>10℃的活動）為 5166℃。天童山地形山丘陵，土壤主要以黃紅壤為特征，成土母質(zhì)包括中生代沉積巖山巖、花崗巖和石英巖的殘留風(fēng)化物等，其厚度在 1m 左右（達(dá)于學(xué)珍等，2005）。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉學(xué)華;宋新山;王苑;李宏偉;王俊鋒;王剛;;干旱與大氣CO_2倍增對土壤微生物量及活性的影響[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年12期

2 李清華;王飛;林誠;何春梅;李昱;鐘少杰;林新堅;;長期施肥對黃泥田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及團聚體組分特征的影響[J];植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報;2015年06期

3 李春和;韓永嬌;楊越;張月叢;楊依天;楊妮;;干濕交替對壩上草原微生物活性的影響[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年09期

4 高杰;邵鈞炯;何楊輝;王希華;周旭輝;;天童山常綠闊葉林土壤呼吸的空間異質(zhì)性研究:取樣數(shù)量的估算和取樣方法的優(yōu)化[J];復(fù)旦學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年01期

5 種培芳;李航逸;李毅;;荒漠植物紅砂根系對干旱脅迫的生理響應(yīng)[J];草業(yè)學(xué)報;2015年01期

6 張玲;王樹鳳;陳益泰;段紅平;;3種楓香的根系構(gòu)型及功能特征對干旱的響應(yīng)[J];土壤;2013年06期

7 李娜;韓曉增;尤孟陽;許玉芝;;土壤團聚體與微生物相互作用研究[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報;2013年09期

8 林小春;;全球變暖將加劇降水分布失衡[J];浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版);2013年04期

9 鐘軍;蘇布達(dá);翟建青;姜彤;;中國日降水的分布特征和未來變化[J];氣候變化研究進(jìn)展;2013年02期

10 鄧彥閣;;自然和人為強迫誘發(fā)不同的全球降水量變化[J];中國環(huán)境科學(xué);2013年03期

相關(guān)會議論文 前1條

1 聶文婷;胡波;;土壤團聚體穩(wěn)定性及其影響因素研究進(jìn)展[A];2014年海峽兩岸水土保持學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 吳君君;人工針葉林生態(tài)系統(tǒng)凋落物輸入調(diào)控對土壤有機碳動態(tài)和穩(wěn)定性的影響[D];中國科學(xué)院武漢植物園;2017年

2 李鑫;桑樹/苜蓿間作生長優(yōu)勢與土壤微生物種群多樣性研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2016年

3 鄭紅;東北溫帶土地利用變化對土壤團聚體穩(wěn)定性及有機碳組分的影響[D];東北林業(yè)大學(xué);2014年

4 耿貴;作物根系分泌物對土壤碳、氮含量、微生物數(shù)量和酶活性的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

5 吳強盛;叢枝菌根真菌對柑橘抗旱性的作用及其機理研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 王連曉;西雙版納橡膠林土壤水穩(wěn)性團聚體及其有機碳、全氮變化機理研究[D];云南師范大學(xué);2017年

2 張章;不同施肥方式對紅壤團聚體穩(wěn)定性及層級結(jié)構(gòu)的影響[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

3 邢旭明;長期施肥對土壤團聚體組成及其主要養(yǎng)分賦存特征的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 翟帥帥;菌根化馬尾松苗木根系對干旱脅迫的響應(yīng)[D];貴州大學(xué);2015年

5 王苑;氣候變化背景下土壤微生物群落對干旱和大氣CO_2倍增的響應(yīng)[D];東華大學(xué);2014年

6 潘義國;不同植被條件下土壤的抗侵蝕研究[D];貴州大學(xué);2008年

本文編號：2752715