川西北高寒沙化草地土壤有机碳和氮素特征

发布时间：2020-11-08 23:19

　　 草地沙漠化是我国最严重的环境问题之一,沙化草地生态恢复是我国亟待解决的生态环境问题之一,目前得到了国内外学者的广泛关注。土壤有机碳(Soil Organic C, SOC)和土壤氮素(N)是指示沙化草地土壤肥力和质量变化重要因子。掌握不同程度沙化草地土壤SOC和N素变化特征,对于草地沙化机制的探讨及沙化草地的生态修复均有重要意义。目前,关于沙化草地SOC和N素变化特征的研究报道也多集中于干旱半干旱地区,半湿润地区的相关报道还比较缺乏,且这些研究局限于对沙化草地SOC总量和土壤全氮(Total N,TN)的研究,缺乏对SOC活性组分及不同形态N素的特征研究。因此,本研究通过野外实地调查,以不同沙化程度草地为研究对象,调查了沙化草地植被群落信息特征,并采用分层采样方法,测定分析了0-100 cm土层土壤溶解性有机碳(Dissolved Organic C, DOC)、易氧化有机碳(Labile Organic C, LOC)和微生物量碳(Microbial Biomass C, MBC)等活性炭有机碳组分,以及碱解氮(Available N, AN)、铵态氮(Ammo nium N, NH4+-N)、硝态氮(Nitrate N,NO3--N)、微生物量氮(Microbial Biomass N, MBN)、酸解全氮(Total Acid Hydrolysable N,TAHN)、酸解氨态氮(Acid Solution of Ammonium N, ASAN)、氨基糖态氮(Amino Sugar N, ASN)、氨基酸态氮(Amino Acid N, AAN)等不同形态N素,研究结果表明：(1)随草地沙化严重程度增加,地上生物量、地下生物量、群落盖度、物种丰度和群落平均高度均呈现出显著降低的变化特征,其中,极重度沙化草地较未沙化草地地上生物量、地下生物量、群落盖度、群落平均高度和物种丰度分别降低了91.78%、94.65%、94.57%、71.68%和83.33%(P0.01)；0-100 em土层土壤颗粒组成呈现出砂粒含量逐渐增加,粉粒和粘粒含量逐渐降低的特征,其中,极重度沙化草地较未沙化草地土壤砂粒含量增加了9.49%(P0.05),粉粒和粘粒含量分别减少了78.43%和60.59%(P0.05)。(2)草地沙化导致0-100 cm土层SOC、DOC、LOC、MBC含量均呈现出显著下降的变化特征,降低幅度大小呈现出MBCDOCLOCSOC的特征,与未沙化草地相比,极重度沙化草地土壤MBC、DOC、LOC、SOC含量分别降低了76.43%、74.89%、70.37%和66.07%(P0.01)；从土层剖面来看,0-20 cm土层SOC、DOC、 LOC、MBC含量减少最为明显,分别降低了82.97%、85.99%、84.15%和89.61%(P0.01)。随着土层深度增加,SOC、DOC、LOC、MBC等减少的数量及降低的幅度均呈逐渐减少的趋势。从不同沙化阶段来看,SOC、DOC、LOC、MBC均在未沙化草地演变为轻度沙化草地阶段降低幅度最大。(3)草地沙化导致0-100 cm土层土壤N素含量显著下降,极重度沙化草地较未沙化草地TN、AN、NH4+-N、NO3--N、MBN、TAHN、ASAN、ASN和AAN等分别减少了73.95%、77.72%、76.75%、79.77%、84.12%、79.53%、77.70%、68.93%和79.53%(P0.01)；从土层剖面来看,0-20 cm土层TN、AN、NH4+-N、NO3--N、MBN、 TAHN、ASAN、ASN和AAN损失最明显,分别减少了86.43%、83.52%、82.11%、88.82%、91.77%、90.58%、91.44%、87.77%和91.01%(P0.01)。随着土层深度增加,土壤N素随着沙化严重程度增加,其减少数量及降低幅度均逐渐减少；从不同沙化阶段来看,土壤TN、AN、NH4+-N、NO3--N、MBN、TAHN、ASAN、ASN和AAN均在未沙化草地演变为轻度沙化草地阶段降低幅度最大。(4)川西北高寒草原沙化草地土壤SOC、DOC、LOC、MBC与TN、AN、NH4+-N、 NO3-N、MBN、TAHN、ASAN、ASN和AAN显著相关(P0.01),随草地沙化严重程度增加,土壤C/N呈现出逐渐增大的变化特征；SOC、DOC、LOC、MBC和TN、AN、NH+-N、NO3--N、MBN、TAHN、ASAN、ASN和AAN等与土壤砂粒含量均呈极显著负相关,与土壤粉粒含量、粘粒含量和地表植被群落盖度均呈极显著正相关关系(P0.01)。
【学位单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S812.2
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 立题依据
    1.2 文献综述
        1.2.1 沙化草地土壤有机碳研究现状
        1.2.2 沙化草地土壤氮素研究现状
        1.2.3 川西北高寒草原沙化草地土壤有机碳研究现状
        1.2.4 川西北高寒草原沙化草地土壤氮素研究现状
    1.3 研究目标
    1.4 研究内容和技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
2 研究方法
    2.1 研究区概况
        2.1.1 气候与水文
        2.1.2 地质地貌与成土母质
        2.1.3 土壤与植被
        2.1.4 川西北草地沙化现状
    2.2 实验设计
    2.3 土壤样品采集与处理
    2.4 测定方法
3 结果与分析
    3.1 不同沙化程度草地地表植被特征及土壤颗粒组成
        3.1.1 地表植被特征
        3.1.2 土壤颗粒组成
    3.2 不同沙化程度草地土壤有机碳变化特征
        3.2.1 土壤总有机碳变化特征
        3.2.2 溶解性有机碳变化特征
        3.2.3 易氧化有机碳变化特征
        3.2.4 微生物量碳变化特征
    3.3 不同程度沙化草地土壤氮素变化特征
        3.3.1 土壤全氮变化特征
        3.3.2 碱解氮变化特征
        3.3.3 微生物量氮变化特征
        3.3.4 铵态氮和硝态氮变化特征
        3.3.5 酸解有机氮及其组分变化特征
4 相关分析
    4.1 沙化草地土壤有机碳和氮素与土壤颗粒组成相关分析
        4.1.1 土壤有机碳与土壤颗粒组成
        4.1.2 土壤氮素与土壤颗粒组成
    4.2 沙化草地土壤有机碳和氮素对地表植被群落盖度的响应特征
        4.2.1 土壤有机碳与地表植被群落盖度
        4.2.2 土壤氮素与地表植被群落盖度
    4.3 沙化草地土壤有机碳与氮素相关性分析
5 讨论
    5.1 草地沙化对土壤有机碳的影响
        5.1.1 土壤总有机碳
        5.1.2 土壤活性有机碳组分
    5.2 草地沙化对土壤氮素的影响
        5.2.1 土壤全氮和碱解氮
        5.2.2 其他形态氮素
    5.3 草地沙化对土壤C/N的影响
6 结论
致谢
参考文献
科研论文成果

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本文编号：2875505