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碳氮干扰下温带老龄林土壤溶液属性及其与地表碳氮气体通量的关联性研究

2020-12-02阅读(291)

碳氮干扰下温带老龄林土壤溶液属性及其与地表碳氮气体通量的关联性研究

论文摘要

在过去的几十年,由于化石燃料的大量使用以及农牧业的发展,人类向大气排放的含氮化合物成倍增加,导致大气向森林生态系统氮输入量的不断加剧。渐增的氮输入会改变森林土壤的碳氮循环过程从而影响生林生态系统的“碳汇”功能。土壤溶液是森林生态系统对外界干扰响应的早期“指示器”,对森林土壤溶液属性的研究对于了解大气氮沉降对森林土壤碳氮过程早期的干扰程度具有重要的意义。本文选取长白山温带老龄阔叶红松林作为研究对象,在原位条件下通过改变林地土壤碳氮输入状况来研究碳氮干扰对温带老龄林的影响。利用连续2年（2006-2007）生长季林地土壤溶液属性和地表碳氮气体排放通量的观测数据,探讨碳氮干扰对温带林地土壤溶液属性及其与地表碳氮气体排放关联性的影响,同时分析土壤溶液溶解性气体浓度变化的影响因素。经过连续两年的野外观测,本试验的研究结果表明:碳和氮的输入对林地土壤溶液属性的影响效应不同。葡萄糖的添加提高了表层和深层土壤溶液DON和NH4+-N的浓度;施肥处理抑制了溶液DOC的产生但是提高了土壤溶液中DON和NO3--N的浓度,对土壤溶液NH4+-N浓度的增加影响较小。表层土壤溶液CO2的浓度因氮肥的添加有所降低,而60cm深度则明显升高。施肥处理均提高了15和60cm深度土壤溶液N2O的浓度。外源碳和氮的输入下土壤溶液溶解性CO2和N2O气体的影响因素具有一致性,表层土壤溶液中溶解性CO2的浓度与土壤溶液的DOC有关,而溶解性N2O浓度的变化则与60cm深度DON的含量有关。林地地表CO2和N2O气体的排放与土壤溶液属性间存在着较好的关联性,但是这种关联性在碳氮干扰下有区别。碳干扰下林地地表CO2气体的排放通量与15cm深度土壤溶液DOC和NH4+-N浓度显著正相关,其月累积排放通量与林地60cm深度土壤溶液NH4+-N的月下渗通量显著正相关。氮干扰下林地地表CO2气体的排放与60cm深度土壤溶液溶解性N2O气体间存在显著的负相关关系;其月累积排放通量与15cm深度土壤溶液DON的月下渗通量间存在显著的正相关关系。同时林地地表N2O气体排放通量与15cm深度土壤溶液DON的含量间存在显著的正相关关系,而其月累积排放通量与15和60cm深度土壤溶液中DON的月下渗通量间均存在显著的正相关关系。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 引言
  • 1.1 大气氨沉降对温带森林生态系统的影响
  • 1.1.1 大气氮沉降的定义及来源
  • 1.1.2 国内外相关研究项目
  • 1.1.3 持续氮沉降下温带森林生态系统响应机制假设
  • 1.1.4 氮沉降对森林土壤溶液属性研究进展
  • 1.1.5 土壤溶液采样方法概述
  • 1.2 本研究目的、意义及研究内容
  • 1.2.1 研究背景、目的及意义
  • 1.2.2 研究内容
  • 第二章 材料与方法
  • 2.1. 样点及试验区概况
  • 2.1.1 样点概况
  • 2.1.2 试验区概况
  • 2.2 试验设计与样地布置
  • 2.3 样品采集
  • 2.3.1 土壤溶液样品采集
  • 2.3.2 地表气体样品采集
  • 2.4 样品处理与分析
  • 2.4.1 土壤溶液溶解性气体分析及计算方法
  • 4+-N和NO3--N的测定方法'>2.4.2 土壤溶液DOC、DN、NH4+-N和NO3--N的测定方法
  • 2.4.3 地表气体通量分析及计算方法
  • 2.5 林地下渗水流计算方法
  • 2.6 数据分析
  • 第三章 土壤溶液气体测定方法的可行性分析及下渗通量的计算
  • 3.1 气液萃取平衡-气相色谱法的可行性分析及萃取次数的确定
  • 3.2 林地土壤溶液溶解性碳氮下渗通量的计算
  • 第四章 凋落物和葡萄糖添加对林地土壤溶液属性及其与地表气体通量关联性的影响
  • 4+-N和NO3--N浓度特征'>4.1 林地土壤溶液DOC、DON、NH4+-N和NO3--N浓度特征
  • 4.1.1 土壤溶液DOC浓度及通量特征
  • 4.1.2 土壤溶液DON浓度及通量特征
  • 3--N浓度及通量特征'>4.1.3 土壤溶液NO3--N浓度及通量特征
  • 4+-N浓度及通量特征'>4.1.4 土壤溶液NH4+-N浓度及通量特征
  • 4.2 土壤溶液溶解性气体浓度及通量特征
  • 2浓度及通量特征'>4.2.1 土壤溶液溶解性CO2浓度及通量特征
  • 2O浓度及通量特征'>4.2.2 土壤溶液溶解性N2O浓度及通量特征
  • 2和N2O浓度变化影响因子分析'>4.2.3 溶解性CO2和N2O浓度变化影响因子分析
  • 4.3 凋落物和葡萄糖添加对林地土壤溶液属性的影响
  • 4+-N和NO3--N'>4.3.1 土壤溶液DOC、DON、NH4+-N和NO3--N
  • 2和N2O'>4.3.2 土壤溶液溶解性CO2和N2O
  • 2和N2O气体通量与土壤溶液属性关联性分析'>4.4 林地地表CO2和N2O气体通量与土壤溶液属性关联性分析
  • 4.4.1 气体瞬时排放通量与林地土壤溶液属性浓度
  • 4.4.2 气体月累积排放通量与土壤溶液属性月下渗通量
  • 4.5 小结
  • 第五章 氮肥形态和剂量对林地土壤溶液属性及其与地表气体通量关联性的影响
  • 4+-N和NO3--N浓度特征'>5.1 土壤溶液DOC、DON、NH4+-N和NO3--N浓度特征
  • 5.1.1 土壤溶液DOC浓度及通量特征
  • 5.1.2 土壤溶液DON浓度及通量特征
  • 3--N浓度及通量特征'>5.1.3 土壤溶液NO3--N浓度及通量特征
  • 4+-N浓度及通量特征'>5.1.4 土壤溶液NH4+-N浓度及通量特征
  • 5.2 土壤溶液溶解性气体浓度及通量特征
  • 2浓度及通量特征'>5.2.1 土壤溶液溶解性CO2浓度及通量特征
  • 2O浓度及通量特征'>5.2.2 土壤溶液溶解性N2O浓度及通量特征
  • 2和N2O浓度变化影响因子分析'>5.2.3 溶解性CO2和N2O浓度变化影响因子分析
  • 5.3 氮肥剂量和形态对林地土壤溶液属性的影响
  • 4+-N和NO3--N'>5.3.1 土壤溶液DOC、DON、NH4+-N和NO3--N
  • 2和N2O'>5.3.2 土壤溶液溶解性CO2和N2O
  • 2和N2O气体通量与土壤溶液属性关联性分析'>5.4. 林地地表CO2和N2O气体通量与土壤溶液属性关联性分析
  • 5.4.1 气体瞬时排放通量与林地土壤溶液属性浓度
  • 5.4.2 气体月累积排放通量与土壤溶液属性月下渗通量
  • 5.5 小结
  • 第六章 结论与研究展望
  • 6.1 本文结论
  • 6.2 研究特色与创新点
  • 6.3 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢

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