發(fā)布時(shí)間：2017-10-17 10:14

  本文關(guān)鍵詞：泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)大興安嶺泥炭地碳循環(huán)的影響

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【摘要】：北方高緯地區(qū)是泥炭沼澤的主要分布區(qū),而泥炭地特有的冷濕環(huán)境尤其是多年凍土層的作用,令其對(duì)氣候變化的響應(yīng)特別敏感。近幾十年來(lái),北方高緯地區(qū)增溫效應(yīng)明顯,多年凍土退化嚴(yán)重。在人為活動(dòng)造成的氣候變暖和大氣氮沉降背景下,泥炭地碳、氮生物地球化學(xué)過(guò)程均受到了各種直接或者間接的影響,泥炭地碳收支以及碳循環(huán)過(guò)程已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但國(guó)內(nèi)關(guān)于氣候變化對(duì)多年凍土區(qū)泥炭沼澤濕地碳循環(huán)的研究還很少,因此,本研究以大興安嶺多年凍土區(qū)泥炭地為研究對(duì)象,基于野外原位觀測(cè)和原位控制試驗(yàn),以泥炭蘚去除模擬氣候變暖后的泥炭蘚退化,氮輸入模擬大氣氮沉降造成的氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化為主要研究思路,揭示泥炭蘚退化、氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化以及二者交互作用對(duì)泥炭地CH4、CO2和N2O排放通量的影響及控制機(jī)制,為全球變化背景下多年凍土區(qū)泥炭地碳、氮循環(huán)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。本研究主要取得如下結(jié)論:(1)泥炭蘚退化沒(méi)有改變多年凍土區(qū)泥炭地CH4季節(jié)性排放模式,但顯著降低了泥炭地CH4的排放通量(50.4%);外源氮輸入會(huì)顯著抑制泥炭地CH4的排放(65.8%);泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化交互作用會(huì)導(dǎo)致CH4通量明顯降低(68.5%);土壤溫度和水分條件是多年凍土區(qū)泥炭地CH4排放的主要影響因子。(2)泥炭蘚退化導(dǎo)致多年凍土區(qū)泥炭地CO2排放通量降低(3.9%~13.1%);而外源氮輸入導(dǎo)致泥炭地CO2排放通量增加(12.7%~46.8%),但對(duì)季節(jié)性排放模式?jīng)]有顯著影響;泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變交互作用下,CO2排放通量增加(21.6%~35.9%);土壤溫度是多年凍土區(qū)泥炭地CO2排放的主要影響因子。(3)早期泥炭蘚退化會(huì)促進(jìn)多年凍土區(qū)泥炭地N2O排放(11.1%~115.4%),但隨著時(shí)間推移,促進(jìn)作用轉(zhuǎn)變?yōu)橐种谱饔?4.29%);外源氮輸入會(huì)增大泥炭地N2O排放通量(47.5%~85.1%),但對(duì)季節(jié)性排放模式并沒(méi)有影響;泥炭蘚退化和氮素增加交互作用會(huì)極大促進(jìn)N2O的排放(36.7%~78.9%);在此條件下,N2O排放通量主要與地上生物量和土壤氮素有效性密切相關(guān)。(4)泥炭蘚退化和外源氮輸入會(huì)導(dǎo)致泥炭地土壤孔隙水中CH4濃度降低;但對(duì)CO2濃度的影響不同,表現(xiàn)為,泥炭蘚退化導(dǎo)致土壤孔隙水中CO2含量降低,而氮素增加會(huì)增大孔隙水中CO2含量;泥炭蘚退化和氮素增加交互作用下的變化較為復(fù)雜,不同土壤層表現(xiàn)存在一定的差異。
【關(guān)鍵詞】：多年凍土區(qū) 泥炭地 泥炭蘚去除 氮輸入 碳循環(huán)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P593
【目錄】：

• 中文摘要8-10
• Abstract10-13
• 引言13-15
• 第一章 緒論15-33
• 1.1 選題背景及意義15-18
• 1.1.1 選題背景15-17
• 1.1.2 選題意義17-18
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與展望18-31
• 1.2.1 泥炭地的分布18
• 1.2.2 泥炭地土壤有機(jī)碳分布特征18-19
• 1.2.2.1 泥炭地土壤有機(jī)碳 (SOC) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)18-19
• 1.2.2.2 泥炭地土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量19
• 1.2.3 苔蘚植物的特性19-21
• 1.2.3.1 苔蘚植物含水量的季節(jié)變化19
• 1.2.3.2 苔蘚植物對(duì)降水的截留作用19-20
• 1.2.3.3 苔蘚植物含水量與光合作用速率、呼吸作用速率的關(guān)系20-21
• 1.2.3.4 苔蘚植物在養(yǎng)分循環(huán)中的作用21
• 1.2.4 泥炭蘚變化對(duì)泥炭地特征和溫室氣體排放的影響21-28
• 1.2.4.1 泥炭蘚對(duì)泥炭地物理特性的影響21-26
• 1.2.4.2 泥炭蘚對(duì)泥炭地CH_4排放的影響26-27
• 1.2.4.3 泥炭蘚對(duì)泥炭地CO_2排放的影響27
• 1.2.4.4 泥炭蘚對(duì)泥炭地土壤氮可利用性的影響27-28
• 1.2.5 氮營(yíng)養(yǎng)條件改變對(duì)泥炭蘚和溫室氣體排放的影響28-31
• 1.2.5.1 氮營(yíng)養(yǎng)條件改變對(duì)泥炭蘚的影響28-29
• 1.2.5.2 氮營(yíng)養(yǎng)條件改變對(duì)泥炭地CH_4排放的影響29
• 1.2.5.3 氮營(yíng)養(yǎng)條件改變對(duì)泥炭地CO_2排放的影響29-30
• 1.2.5.4 氮營(yíng)養(yǎng)條件改變對(duì)泥炭地N2O排放的影響30-31
• 1.3 研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線和創(chuàng)新點(diǎn)31-33
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容31-32
• 1.3.2 技術(shù)路線32
• 1.3.3 創(chuàng)新點(diǎn)32-33
• 第二章 研究區(qū)概況及研究方法33-39
• 2.1 研究區(qū)概況33-36
• 2.1.1 自然概況33-34
• 2.1.2 氣候狀況34
• 2.1.3 土壤概況34-35
• 2.1.4 植被類型35-36
• 2.2 研究方法36-39
• 2.2.1 樣地的選擇和布置36
• 2.2.2 野外觀測(cè)方法36-38
• 2.2.2.1 氣體通量的野外原位觀測(cè)36-37
• 2.2.2.2 孔隙水的采集以及孔隙水中CO_2和CH_4的測(cè)定37
• 2.2.2.3 相關(guān)環(huán)境因子的觀測(cè)37-38
• 2.2.2.4 植被生物量38
• 2.2.3 室內(nèi)樣品分析方法38
• 2.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)38-39
• 第三章 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)多年凍土區(qū)泥炭地CH_4排放的影響39-59
• 3.1 多年凍土區(qū)泥炭地CH_4通量的季節(jié)變化特征40-48
• 3.1.1 泥炭蘚退化條件下CH_4通量的季節(jié)變化特征40-43
• 3.1.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變對(duì)CH_4通量的影響43-46
• 3.1.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)條件改變交互作用對(duì)CH_4排放的影響46-48
• 3.2 多年凍土區(qū)泥炭地CH_4排放通量的主要環(huán)境影響因子48-56
• 3.2.1 泥炭蘚退化情景下CH_4通量的主要環(huán)境影響因子49-51
• 3.2.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變條件下CH_4通量的主要環(huán)境影響因子51-53
• 3.2.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)條件改變交互作用背景下CH_4通量的主要環(huán)境影響因子53-56
• 3.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變情景下CH_4排放通量變化機(jī)制分析56-57
• 3.3.1 泥炭蘚退化對(duì)CH_4排放的影響機(jī)制分析56-57
• 3.3.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變對(duì)CH_4排放影響的作用機(jī)制分析57
• 3.3.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化交互作用對(duì)CH_4排放的影響機(jī)制分析57
• 3.4 小結(jié)57-59
• 第四章 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)多年凍土區(qū)泥炭地CO_2排放的影響59-91
• 4.1 多年凍土區(qū)泥炭地CO_2通量的季節(jié)變化特征60-68
• 4.1.1 泥炭蘚退化條件下CO_2通量特征60-63
• 4.1.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變條件下CO_2通量特征63-66
• 4.1.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變交互作用下CO_2通量特征變化66-68
• 4.2 多年凍土區(qū)泥炭地CO_2通量的主要影響因子68-86
• 4.2.1 泥炭蘚退化情景下CO_2通量變化的主要環(huán)境影響因子68-72
• 4.2.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變背景下CO_2通量的主要環(huán)境影響因子72-79
• 4.2.2.1 土壤溫度和水分對(duì)CO_2排放通量的影響72-76
• 4.2.2.2 地上生物量變化對(duì)CO_2排放通量的影響76-78
• 4.2.2.3 CO_2排放通量與植被氮素含量變化的關(guān)系78-79
• 4.2.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變交互作用下CO_2通量變化的環(huán)境影響因子79-86
• 4.2.3.1 土壤溫度和水分對(duì)CO_2通量影響79-83
• 4.2.3.2 地上生物量變化對(duì)CO_2排放通量的影響83-84
• 4.2.3.3 CO_2排放通量與植被氮素含量變化的關(guān)系84-86
• 4.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變情景下CO_2排放通量變化機(jī)制分析86-89
• 4.3.1 泥炭蘚退化對(duì)CO_2排放的影響機(jī)制分析86-87
• 4.3.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變對(duì)CO_2排放影響的作用機(jī)制分析87-88
• 4.3.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化交互作用對(duì)CO_2排放的影響機(jī)制分析88-89
• 4.4 小結(jié)89-91
• 第五章 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)多年凍土區(qū)泥炭地N2O排放的影響91-113
• 5.1 多年凍土區(qū)泥炭地N_2O通量的季節(jié)變化特征92-101
• 5.1.1 泥炭蘚退化背景下N_2O通量季節(jié)變化特征92-96
• 5.1.2 氮營(yíng)養(yǎng)條件改變下N_2O通量的季節(jié)變化特征96-98
• 5.1.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化交互影響下N2O通量變化特征98-101
• 5.2 多年凍土區(qū)泥炭地N2O通量變化的主要環(huán)境影響因子101-107
• 5.2.1 泥炭蘚退化情景下N_2O通量主要環(huán)境影響因子101-103
• 5.2.2 氮營(yíng)養(yǎng)改變條件下N_2O通量主要影響因子103-105
• 5.2.2.1 N_2O排放通量與地上生物量的相關(guān)關(guān)系103-104
• 5.2.2.2 N_2O排放通量與土壤含氮量的相關(guān)關(guān)系104-105
• 5.2.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化交互作用下N2O通量變化的主要環(huán)境影響因子105-107
• 5.2.3.1 N2O排放通量與地上生物量的相關(guān)關(guān)系105-106
• 5.2.3.2 N2O排放通量與植被含氮量的相關(guān)關(guān)系106-107
• 5.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)品環(huán)境改變情景下N2O排放通量變化機(jī)制分析107-110
• 5.3.1 泥炭蘚退化對(duì)N2O通量影響的機(jī)制107-108
• 5.3.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變對(duì)N2O通量影響的作用機(jī)制108-109
• 5.3.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變交互作用對(duì)N2O通量影響的機(jī)制109-110
• 5.4 小結(jié)110-113
• 第六章 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境改變影響下泥炭地土壤孔隙水溶解性有機(jī)碳、含碳?xì)怏w濃度變化特征113-133
• 6.1 土壤孔隙水中溶解性有機(jī)碳 (DOC) 和土壤有機(jī)碳 (SOC) 含量的變化特征113-118
• 6.1.1 泥炭蘚退化后孔隙水中溶解性有機(jī)碳和土壤有機(jī)碳含量的變化特征113-115
• 6.1.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化情景下孔隙水溶解性有機(jī)碳和土壤有機(jī)碳含量的變化特征115-117
• 6.1.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境交互作用影響下孔隙水溶解性有機(jī)碳和土壤有機(jī)碳含量變化特征117-118
• 6.2 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)孔隙水中CH_4含量的影響118-125
• 6.2.1 泥炭蘚退化對(duì)孔隙水中CH_4含量的影響119-121
• 6.2.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)孔隙水中CH_4含量的影響121-123
• 6.2.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)孔隙水中CH_4含量的影響123-125
• 6.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)孔隙水中CO_2含量的影響125-130
• 6.3.1 泥炭蘚退化對(duì)孔隙水中CO_2含量的影響125-127
• 6.3.2 氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)孔隙水中CO_2含量的影響127-129
• 6.3.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)孔隙水中CO_2含量的影響129-130
• 6.4 小結(jié)130-133
• 第七章 結(jié)論與展望133-139
• 7.1 主要研究結(jié)論133-137
• 7.1.1 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)泥炭地CH_4排放的影響133-134
• 7.1.2 泥炭地CO_2排放對(duì)泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化的響應(yīng)特征134-135
• 7.1.3 泥炭蘚退化和氮營(yíng)養(yǎng)環(huán)境變化對(duì)多年泥炭地N2O排放的影響135-136
• 7.1.4 泥炭地孔隙水中CH_4和CO_2含量的變化特征136-137
• 7.2 本研究中存在的問(wèn)題及展望137-139
• 參考文獻(xiàn)139-157
• 作者簡(jiǎn)歷157-159
• 發(fā)表文章目錄159-161
• 致謝161-163

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本文編號(hào)：1048259