高寒草地土壤氮周转及对增温的响应研究

来源 :四川师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fuyunyang1
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全球气候变化正在慢慢的改变着陆地生态系统过程。高山高寒草甸生态系统正在经历着更大程度增温的改变,高寒草地生态系统同时作为陆地生态系统的重要组成部分是研究应对气候变化响应的理想场所和研究对象。氮素是生命体生长所需的必要元素,氮素供给变化将直接影响着生态系统生产力的高低状况,探讨土壤氮含量及氮素周转过程对温度变化的响应具有十分重要的意义。基于此,本文选取四川省康定以南贡嘎山海螺沟-雅家埂的作为研究区域,并在其海拔高度为3800m、4000m、4100m和4200m处设置四个野外实验观测样地,利用Open-Top-Chamber(OTC)模拟增温实验。设置了不同海拔增温和自然条件下的对比处理。在实验中选取四个海拔的4月、5月、8月、11月的土壤样品用于分析土壤温度、湿度、铵态氮、硝态氮对增温的响应。同时在室内培养试验中采用15N同位素库稀释法研究4000m海拔样地高寒草地生态系统中土壤氮素总的转化速率,通过比较土壤不同处理与不同深度间的差异,深入探讨了高寒草地生态系统土壤温度、湿度以及铵态氮、硝态氮对增温和海拔梯度变异规律的响应,以期了解温度变化对土壤温湿度、铵态氮、硝态氮的影响状况。运用15N同位素库稀释法探讨温度增加对土壤氮素周转速率带来的一些变化情况,更进一步明确了研究区高寒草地生态系统内部的氮素循环模式,进而为应对日后气候变化对高寒草甸生态系统氮储量和氮周转过程提供一些理论参考依据。本研究得到了以下重要结论:(1)增温处理(OTC)能够明显提高土壤各层(0-5cm、5-10cm)的温度。不同海拔之间增温处理下的土壤温度显著高于对照处理下(CK)的土壤温度,并且0-5cm土层土壤温度高于5-10cm土层土壤温度。(2)增温处理(OTC)对土壤湿度产生不同影响,增温显著降低3800m海拔5月、11月份和4000m海拔5月份0-5cm土层土壤含水量,在海拔4000m增温处理下(OTC)0-5cm、5-10cm土层土壤含水量显著低于其对照下(CK)的土壤含水量。(3)在相同海拔增温(OTC)与对照处理下(CK)只有海拔4000m土层土壤在不同处理之间的铵态氮含量呈现显著性差异;在不同海拔之间对照处理下的土壤铵态氮含量存在着极显著性差异。而增温处理下不同海拔之间无显著性差异;在同一海拔的不同月份之间,增温处理下土壤铵态氮含量在3800m海拔5月和8月、8月和11月与4100m海拔4月和5月、4月和8月之间均存在着显著性差异。对照处理下4000m海拔4月和5月、5月和8月、5月和11月以及4200m海拔4月与其他三个月份间均存在着显著性差异。(4)增温处理下OTC 0-5cm土壤硝态氮含量3800m与4100m、4000m与4100m、4100m与4200m之间均存在着显著性差异。OTC 5-10cm土壤硝态氮含量3800m与4200m、4000m与4200m、4100m与4200m之间均存在着显著性差异。对照处理下CK 0-5cm除3800m与4000m土壤硝态氮含量无差异性显著外其余各海拔间均存在着极显著性差异水平。(5)在培养期1d-7d的时间段内,OTC 0-5、5-10 cm和CK 0-5、5-10 cm土层土壤的平均矿化速率依次为31.6、16.7和28.8、12.5mg/(kg·d),说明增温能够明显促进土壤的矿化速率。(6)在培养期1d-7d的时间段内土壤各土层的平均硝化速率大小依次为OTC 0-5 cm:2.96 mg/(kg·d)>CK 0-5cm:1.4 mg/(kg·d)>OTC 5-10 cm:0.58 mg/(kg·d)>CK 5-10 cm:0.4 mg/(kg·d)(7)土壤氮素的固定作用明显,当标记溶液加入1d后在OTC 0-5、5-10 cm和CK 0-5、5-10 cm土层土壤中铵态氮有47.3%、57.2%、45%、51.3%被固定,土壤硝态氮有19.1%、57.5%、24.7%、76.9%被固定。
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