水蚀风蚀交错带人工豆科草地生源要素的水分和密度响应特征

论文摘要

水分和密度影响着水蚀风蚀交错带植被生产力的形成以及相关的生态过程,是生态环境脆弱区植被建设的重要影响因素。本文研究了黄土高原水蚀风蚀交错带经水分和密度处理的人工草地生源要素生物地球化学过程,分析了各生源要素对水分和密度处理的响应规律,探讨了生物量、土壤呼吸与植物碳、氮、磷、钾、土壤储水量以及植物光合等的关系,所取得的主要结论如下：1.水分和密度处理均显著增加了苜蓿和沙打旺草地地上生物量,但对地下生物量的影响不显著,加水处理的苜蓿和沙打旺草地地下生物量均低于无水处理。水分和密度处理显著改变了苜蓿和沙打旺草地地上生物量的累积速率。水分处理改变了苜蓿草地地上生物量累积速率的季节变化规律,未改变沙打旺草地地上生物量累积速率季节变化规律,表明水分对植被地上生物量累积速率的影响与植被种类有关。密度处理未改变苜蓿和沙打旺草地地上生物量累积速率季节变化规律。2.苜蓿草地和沙打旺草地土壤剖面水分含量随着时间、土层、水分和密度的不同而差异显著,加水处理改变了草地土壤剖面的储水量,改变幅度受季节和密度影响。苜蓿草地0-10cm土层硝态氮对水分和密度处理响应显著,而同层沙打旺草地土壤硝态氮对水分和密度处理响应均不显著。各土层的土壤矿质氮、铵态氮和硝态氮显著受水分处理的影响,与密度处理无关。苜蓿和沙打旺有机碳含量与水分和密度无关,但水分对其季节变化的影响与植被种类有关。水分和密度对沙打旺全氮含量影响不明显,水分对苜蓿全氮含量影响也不明显,密度处理则对其影响明显。水分和密度处理对苜蓿和沙打旺全磷、全钾含量的影响均不显著。苜蓿和沙打旺内全氮与全钾含量具有相同的季节变化规律,而其全磷含量则随着生长季的延长而升高。加水和增加密度均显著增加了苜蓿草地和沙打旺草地对氮、磷、钾的吸收累积。3.人工草地植被光合速率和土壤呼吸速率因草地类型而异,水分处理对人工草地光合速率的影响也与植被类型有关。水分增加处理显著提高了沙打旺草地的光合速率,而对苜蓿草地的光合速率影响不显著。密度处理对苜蓿草地和沙打旺草地光合速率的影响都不显著。水分增加显著促进了人工草地土壤呼吸速率,但是水分增加未改变人工草地土壤呼吸的季节变化特征。密度对土壤呼吸的影响因草地类型而异,密度加倍提高了沙打旺草地生长季的土壤呼吸平均速率,而对苜蓿草地土壤呼吸速率影响不显著。4.苜蓿草地生物量与土壤水分极显著正相关,而沙打旺草地生物量则与土壤水分极显著负相关,这与沙打旺耗水高于苜蓿有关；磷素对人工草地生物量的影响远高于其它元素；苜蓿草地水分养分耦合关系较强,沙打旺草地较弱。加水促进了苜蓿光合作用对土壤呼吸的驱动,明显增加了沙打旺草地的土壤呼吸速率,但未改变光合对呼吸的驱动关系。水分是苜蓿和沙打旺草地土壤呼吸的限制因子,但加水减弱了苜蓿草地土壤呼吸对水分和温度的依赖,增强了沙打旺草地土壤呼吸对水分和温度的依赖,这与沙打旺草地耗水较大有关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题目的、意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 黄土高原植被建设研究进展
• 1.2.2 植被生产力的研究进展
• 1.2.3 生态系统碳循环研究进展
• 1.2.4 生态系统生源要素的循环研究进展
• 1.3 小结
• 第二章 研究内容与方法
• 2.1 研究目标和内容
• 2.1.1 研究目标
• 2.1.2 研究内容
• 2.2 研究区概况与技术路线
• 2.2.1 研究区概况
• 2.2.2 技术路线
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 试验设计
• 2.3.2 测定项目和方法
• 2.3.3 数据处理
• 第三章 人工草地生产力特征
• 3.1 人工草地地上生物量季节变化
• 3.2 人工草地地下生物量的分布
• 3.3 不同处理下人工草地地上生物量的累积速率
• 3.4 小结
• 第四章 人工草地生态系统生源要素分布特征
• 4.1 土壤水分的时空变化
• 4.1.1 土壤水分剖面分布的季节变化
• 4.1.2 土壤储水量的季节变化
• 4.2 土壤矿质氮含量季节变化
• 4.3 植物有机碳、全氮、全磷、全钾含量季节变化
• 4.4 植物中氮磷钾累积量季节变化
• 4.5 小结
• 第五章 生态系统碳过程研究
• 5.1 光合过程
• 5.2 土壤呼吸
• 5.3 小结
• 第六章 人工草地水分养分耦合
• 6.1 生物量与水分养分耦合
• 6.2 光合对土壤呼吸的驱动
• 6.3 土壤呼吸与表层土壤温度和水分的耦合
• 第七章 主要结论及存在的问题
• 7.1 主要结论
• 7.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介