草原区河流河滨带湿地融冻期温室气体排放通量研究

论文摘要

土壤冻融交替是广泛存在于中高纬度地区生态系统中的一种重要自然现象,对寒冷地区土壤碳、氮循环有重要作用。在全球气候变化背景下,土壤冻融交替现象更加广泛和普遍,冻融格局改变对土壤温室气体排放的影响及反馈已成为生态学研究的一个热点。探明土壤冻融交替过程中,尤其是春季土壤融化过程中,温室气体的排放特征及影响通量的作用机制,对评估季节性冻融区土壤温室气体排放的温室效应,理清冻融交替作用对土壤养分循环和土壤酶活性的影响,预测气候变化可能造成的生态影响,具有重要的科学意义。本文选取内蒙古典型草原区锡林河河滨带芦苇和灰脉苔草两个典型湿地植物群落,采用静态暗箱法于2018年3月末至5月末土壤冻融期进行温室气体测定及采样,研究融冻期湿地土壤温室气体的排放特征以及冻融交替对不同植物群落的影响因子。研究结果表明:（1）春季融冻期内两种植物群落CO2排放通量随土壤融化而逐渐增加,且融冻前期灰脉苔草湿草甸土壤CO2排放通量高于芦苇沼泽土壤CO2排放通量,融冻后期芦苇沼泽土壤CO2排放通量高于灰脉苔草湿草甸土壤CO2排放通量。芦苇沼泽是重要的甲烷排放“源”。芦苇沼泽CH4排放通量随土壤融化而逐渐增加,而灰脉苔草湿草甸土壤CH4排放通量整体变化很小。两种植物群落土壤春季融冻期的3月和4月是土壤N2O的“源”,5月份是土壤N2O的“汇”。整体上,芦苇沼泽土壤温室气体的排放和吸收均高于灰脉苔草湿草甸（P<0.05）。（2）不同植物群落温室气体排放的差异主要是由于土壤理化性质的空间异质性决定的。逐步回归分析表明,芦苇群落CO2和CH4主要受到土壤微生物氮和蔗糖酶活性的影响,土壤氨态氮是芦苇群落N2O的主导因素。灰脉苔草群落CO2主要受到土壤温度的影响,土壤硝态氮是灰脉苔草群落N2O的主导因素。（3）由于植物群落的差异,芦苇群落春季冻融期温室气体排放高于灰脉苔草群落,因而,春季冻融期芦苇群落比灰脉苔草具有更高的温室气体排放潜力。总体来说,不同植物群落下土壤养分和微生物活性的差异,影响温室气体的排放。全球气候变化条件下,土壤冻融格局的变化将通过影响土壤温度、湿度、土壤养分周转、微生物活动等进而影响温室气体排放,且春季融冻期土壤温室气体排放不可忽略。此外,在评价湿地土壤温室气体排放时既要重视土壤冻融过程,亦要考虑湿地植物群落间的差异。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 冻融期土壤温室气体排放的研究进展
•     1.2.1 冻融期温室气体的研究途径
•     1.2.2 冻融期土壤温室气体排放研究进展
•   1.3 冻融影响温室气体排放的机理
•     1.3.1 冻融过程对土壤物理性状的影响
•     1.3.2 冻融过程对土壤养分的影响
•     1.3.3 冻融过程对土壤酶活性的影响
•     1.3.4 其他因素的影响
•   1.4 研究目的与意义
•   1.5 研究内容、技术路线及创新点
•     1.5.1 研究内容
•     1.5.2 技术路线
•     1.5.3 创新点
• 2 材料与方法
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 地理概况
•     2.1.2 气候特征
•     2.1.3 土壤植被状况
•   2.2 实验设计及实验方法
•     2.2.1 实验设计
•     2.2.2 气体采集与测定
•     2.2.3 土壤样品采集与指标测定
•   2.3 数据分析
• 3 春季融冻期温室气体动态特征
•   3.1 融冻期环境特征
• 2 动态变化特征'>  3.2 融冻期土壤CO₂动态变化特征
• 2 通量变化'>    3.2.1 土壤CO₂通量变化
• 2 月变化比较'>    3.2.2 两种植物群落土壤CO₂月变化比较
• 4 动态变化特征'>  3.3 融冻期土壤CH₄动态变化特征
• 4 通量变化'>    3.3.1 土壤CH₄通量变化
• 4 月变化比较'>    3.3.2 两种植物群落土壤CH₄月变化比较
• 2O动态变化特征'>  3.4 融冻期土壤N₂O动态变化特征
• 2O通量变化'>    3.4.1 土壤N₂O通量变化
• 2O月变化比较'>    3.4.2 两种植物群落土壤N₂O月变化比较
•   3.5 融冻期不同植物群落全球增温潜势及温室气体排放差异性分析
• 4 春季冻融期温室气体排放通量影响因素研究
•   4.1 土壤温度和含水量对融冻期温室气体排放通量的影响
•   4.2 土壤溶解性有机碳对融冻期温室气体排放通量的影响
•   4.3 土壤氨态氮、硝态氮对融冻期温室气体排放通量的影响
•   4.4 土壤微生物量碳、氮对融冻期温室气体排放通量的影响
•   4.5 土壤酶活性对融冻期温室气体排放通量的影响
•     4.5.1 蔗糖酶
•     4.5.2 脲酶
•   4.6 土壤温室气体排放量与影响因子的逐步回归分析
• 5 讨论
• 2 排放机制'>  5.1 春季融冻期河流河滨带不同植物群落土壤CO₂排放机制
• 4 排放机制'>  5.2 春季融冻期河流河滨带不同植物群落土壤CH₄排放机制
• 2O排放机制'>  5.3 春季融冻期河流河滨带不同植物群落土壤N₂O排放机制
• 6 结论
•   6.1 主要结论
•   6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曹晓霭

导师: 王立新

关键词: 冻融作用,河流河滨带,温室气体,锡林河,湿地植物群落

来源: 内蒙古大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 内蒙古大学

基金: 国家自然科学基金项目(内蒙古草原区河流河滨带湿地生态系统退化与恢复演替过程及机理研究,31560146),内蒙古自治区科技计划项目(内蒙古高原草原区河流河滨带湿地退化机理与恢复技术研究,201802100),内蒙古自治区科技重大专项项目(内蒙古“一湖两海”水污染控制与综合治理关键技术研发与集成示范,ZDZX2018054)

分类号: X171

总页数: 55

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