降水量对荒漠草原凋落物碳氮磷生态化学计量特征的影响

论文摘要

气候变暖的背景下,全球及区域降水格局发生变化,直接影响着土壤水分的有效性,从而会对植物生长发育、凋落物分解乃至植被-土壤系统结构和功能产生重要影响。荒漠草原降水少且季节分配不均,其稳定性的维持主要受降水的制约,因此对降水格局改变比较敏感。凋落物作为连接植物和土壤的纽带,其分解过程中C、N、P等元素的释放直接影响着土壤养分有效性和植物养分利用策略。本研究以宁夏荒漠草原为研究对象,于2015年设置了降水量变化的野外模拟试验（年降水量减少50%、年降水量减少30%、自然降水量、年降水量增加30%和年降水量增加50%）,通过480d的凋落物分解试验（2016年11月开始）,研究了降水量对凋落物质量残留率、分解速率及C:N:P生态化学计量特征的影响,监测了土壤含水量、温度、pH、电导率、脲酶活性、过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性以及C:N:P生态化学计量特征的变化特点,探讨了凋落物分解速率及C:N:P生态化学计量特征的影响因素,分析了凋落物和土壤C:N:P生态化学计量特征的关联,为深入理解降水格局改变下荒漠草原植被-土壤系统元素循环规律提供基础数据。主要结论如下:（1）降水量变化对群落和种群水平凋落物质量残留率和C:N:P生态化学计量特征的影响较小,但改变了凋落物的分解速率。质量残留率随分解时间的推移呈下降趋势,其质量损失主要集中在前240d,分解速率则表现为第60d和第240d较快。其中,猪毛蒿（Artemisiascoparia）的质量损失和分解速率均最快,而白草（Pennisetumcentrasiaticum）最慢。多数情况下,与自然降水量处理相比,增加降水量处理显著提高了种群水平凋落物的分解速率,减少降水量处理显著降低了种群水平凋落物的分解速率,而降水量的增加或减少对群落水平凋落物的分解速率无显著影响。凋落物全C、N、P浓度均随分解时间的推移呈下降趋势,且C的释放速度小于N和P。受三种元素变化特点的影响,凋落物C:N、C:P和N:P总体上呈现先上升后下降的变化趋势;（2）降水量变化对土壤温度、pH、电导率、碱解N含量、NH4--N含量、过氧化氢酶活性以及C:N:P生态化学计量特征的影响较小,对含水量、NO--N含量、速效P含量、脲酶活性和蔗糖酶活性的影响较大,但其影响程度在不同分解时期存在差异。与自然降水量处理相比,在第120 d、180 d和480 d降水量增加50%处理显著提高了含水量,在第240 d降水量减少50%处理显著降低了含水量。多数时期降水量减少50%处理显著提高了 NO3--N含量、降水量增加50%处理显著降低了速效P含量。在第180 d、240 d和360 d增加降水量处理显著提高了脲酶活性,在第0 d、180 d和360 d增加和减少降水量均不同程度地提高了蔗糖酶活性;（3）凋落物分解速率和C:N:P生态化学计量特征主要受其初始化学性质的影响。分解各时期分解速率与初始全P浓度显著正相关,与初始C:P和N:P显著负相关。凋落物C:N:P生态化学计量特征与初始化学性质亦具有较强的相关性。凋落物分解速率和C:N:P生态化学计量特征与各土壤因子呈不同程度的相关性:主要表现为凋落物分解速率和C:N:P生态化学计量特征与土壤电导率、脲酶活性、过氧化氢酶活性和蔗糖酶活性的相关性较强;（4）凋落物C:N:P生态化学计量特征与分解第180 d 土壤C:N:P生态化学计量特征存在较强的相关性,这意味着凋落物分解前期元素释放影响着土壤养分供给能力,进而可能会对植物养分利用乃至植被-土壤系统结构和功能产生深远影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究综述
•   1.3 研究内容
•   1.4 创新点
•   1.5 技术路线
• 第二章 材料与方法
•   2.1 研究区域概况
•   2.2 研究方法
•   2.3 数据处理与分析
• 第三章 降水量对荒漠草原凋落物C:N:P生态化学计量特征的影响
•   3.1 降水量对荒漠草原植物生长和群落组成的影响
•   3.2 降水量对凋落物质量残留率和分解速率的影响
•   3.3 降水量对凋落物C:N:P生态化学计量特征的影响
•   3.4 本章小结
• 第四章 降水量对荒漠草原土壤性质的影响
•   4.1 降水量对土壤物理性质的影响
•   4.2 降水量对土壤化学性质的影响
•   4.3 降水量对土壤酶活性的影响
•   4.4 本章小结
• 第五章 荒漠草原凋落物C:N:P生态化学计量特征的影响因素
•   5.1 凋落物C:N:P生态化学计量特征的影响因素
•   5.2 凋落物与土壤C:N:P生态化学计量特征的关系
•   5.3 本章小结
• 第六章 讨论与结论
•   6.1 讨论
•   6.2 主要结论
•   6.3 存在问题及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 康扬眉

导师: 余海龙

关键词: 干旱区,降水格局改变,生态化学计量学,凋落物分解,养分释放

来源: 宁夏大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,畜牧与动物医学

单位: 宁夏大学

基金: 国家自然科学基金项目:干湿交替灌溉模式下灌淤土裂隙特征及其对优先流的影响(41561060),氮沉降增加对宁夏荒漠草原植物-土壤碳氮磷化学计量特征的影响机制(31760144)以及宁夏荒漠草原植被-土壤系统碳氮磷平衡特征对降水量变化的响应(31360111)

分类号: S812.2

DOI: 10.27257/d.cnki.gnxhc.2019.000420

总页数: 69

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