增温和降雨变化对科尔沁沙地凋落物分解的影响

发布时间：2020-10-17 00:10

　　 自20世纪50年代以来,人类活动对全球气候变化产生了显著影响,地球表面平均温度逐年上升,极端干旱发生频率不断增加。这些变化导致了严重的经济损失和生态问题。气候变化对生态系统水热条件以及土壤生物群落所产生的影响,将改变凋落物的分解速率和分解过程。灌丛是陆地生态系统中重要的植被类型之一,在我国北方干旱半干旱区的群落的演替过程和区域生态环境保护中扮演着不可替代的角色。我国北方荒漠和沙地灌丛凋落物分解的动态变化可能会改变土壤有机质形成、养分释放速率和生态系统养分平衡。未来气温升高和极端干旱增多的趋势明显,由于凋落物对温度和水分因子极为敏感,研究我国北方荒漠和沙地灌丛凋落物对气候变暖和极端干旱的响应显得尤为迫切。本研究在内蒙古东部的科尔沁沙地,选取优势灌木差不嘎蒿(Artemisia halodendron)与小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)的凋落物为研究材料,通过对凋落物剩余质量、C、N含量以及微生物OTUs(Operational Taxonomic Units)的测定和分析,开展增温和减雨对凋落物分解影响的研究,探究凋落物分解响应气候变化的内在机理,从而为我国灌丛生态系统植被和凋落物管理提供科学依据。主要结果如下:(1)增温、减雨和二者耦合作用均抑制差不嘎蒿、小叶锦鸡儿凋落物的分解。与对照相比,增温、减雨和二者耦合作用使差不嘎蒿凋落物分解率分别降低5.10%、9.47%和16.10%,使小叶锦鸡儿凋落物分解率分别降低1.48%、6.40%和9.00%,增温和减雨的耦合作用对凋落物分解的抑制作用最强。(2)增温、减雨和二者的耦合作用对C净释放率的影响存在显著的种间差异。增温、减雨和二者耦合作用使差不嘎蒿凋落物的C净释放率降低。与对照相比,增温、减雨和二者耦合作用使差不嘎蒿凋落物C净释放率分别降低2.13%、8.21%和11.68%。增温使小叶锦鸡儿凋落物C净释放率提高4.56%,减雨和二者耦合作用使小叶锦鸡儿凋落物C净释放率分别降低12.03%和12.80%。(3)增温、减雨和二者的耦合作用对N净释放率的影响存在显著的种间差异。各处理对差不嘎蒿凋落物N净释放率的影响没有显著差异。增温使小叶锦鸡儿凋落物N净释放率显著提高4.74%,减雨和二者耦合作用使小叶锦鸡儿凋落物N净释放率显著降低7.40%和10.75%。(4)增温、减雨和二者耦合作用使差不嘎蒿和小叶锦鸡儿凋落物的细菌物种多样性与丰富度降低。在细菌的门水平上,增温、减雨和二者耦合作用使差不嘎蒿和小叶锦鸡儿凋落物中变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度增加,使放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度降低。在真菌的门水平上,增温、减雨和二者耦合作用使差不嘎蒿和小叶锦鸡儿凋落物中子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)丰度增加。地面日均温、地面积温、地下日均温、地下积温、10cm处土壤含水率、凋落物C、N元素含量和凋落物损失量对凋落物微生物群落的差异性影响显著。
【学位单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S718.5
【部分图文】：

图 2.1 OTC 与遮雨棚Fig. 2.1 OTC and rainout shelter减雨处理：根据 Yahdjian[78]所描述的设计，结合研究地点的相关情况进搭建遮雨棚以模拟降水减少。用镀锌钢管搭建 7×7m 大棚框架，在大棚倾斜处使用 U 型丝镶嵌 3.8m 长的透明阳光板。每块阳光板宽 21cm，大斜处每隔 1m 镶嵌 3 块阳光板，达到减雨 63%的目的。阳光板带凹槽，后与地面呈约 25°倾斜角，并且向大棚框架外延伸约 50cm，以保证雨水流出和减少边缘效应。阳光板最低处距地面约 1.2m，以增强通风散热增温+减雨耦合作用：使用 OTC 与遮雨棚对凋落物进行增温与减雨处对照：搭建大棚框架，不覆盖亚克力板，以模拟阴影的影响。试验为裂区设计（Split Plot Design），共设 4 个重复。 凋落物样品的回收与分析在摆放凋落物分解袋前，取两种凋落物用 Costech ECS 4010 元素分析仪

图 2.2 增温和减雨对差不嘎蒿凋落物分解率的影响Fig. 2.2 Effects of warming and rainfall reduction on litter decomposition rate of A. halo：不同小写字母表示在 0.05 水平上差异显著（p < 0.05）。ote：Different lower-case letters showed significant differences at the level of 0.05(p < 0.05)..3.3 增温和减雨对小叶锦鸡儿凋落物分解率的影响增温、减雨和二者耦合作用均使小叶锦鸡儿凋落物的分解率降低（图处理中小叶锦鸡儿凋落物的分解率：对照>增温>减雨>二者耦合作用。比，增温、减雨和二者耦合作用使小叶锦鸡儿凋落物分解率分别降低了.40%和 9.00%。增温对小叶锦鸡儿凋落物的分解影响不显著（p > 0.05）；增温与减雨耦合作用显著降低了凋落物的分解率 (p < 0.05)，减雨处理和作用间差异不显著（p > 0.05）。

图 2.2 增温和减雨对差不嘎蒿凋落物分解率的影响Fig. 2.2 Effects of warming and rainfall reduction on litter decomposition rate of A. ha：不同小写字母表示在 0.05 水平上差异显著（p < 0.05）。ote：Different lower-case letters showed significant differences at the level of 0.05(p < 0.05)..3.3 增温和减雨对小叶锦鸡儿凋落物分解率的影响增温、减雨和二者耦合作用均使小叶锦鸡儿凋落物的分解率降低（处理中小叶锦鸡儿凋落物的分解率：对照>增温>减雨>二者耦合作用比，增温、减雨和二者耦合作用使小叶锦鸡儿凋落物分解率分别降低了.40%和 9.00%。增温对小叶锦鸡儿凋落物的分解影响不显著（p > 0.05）增温与减雨耦合作用显著降低了凋落物的分解率 (p < 0.05)，减雨处理作用间差异不显著（p > 0.05）。
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本文编号：2843980