不同淹水深度对黄河三角洲湿地土壤有机碳含量和组分的影响

	不同淹水深度对黄河三角洲湿地土壤有机碳含量和组分的影响
	王炼京
学位类型	硕士
导师	韩广轩
	2024-05-16
培养单位	中国科学院烟台海岸带研究所
学位授予单位	中国科学院烟台海岸带研究所
学位授予地点	中国科学院烟台海岸带研究所
学位名称	资源与环境硕士
学位专业	资源与环境
关键词	淹水深度植物生长土壤有机碳有机碳组分湿地
摘要	滨海湿地介于陆地与海洋生态系统之间，受周期性潮汐影响，具有较高的生产力和较低的有机质分解速率，是生态系统理想的碳储存库，滨海湿地由于其显著的碳汇功能，是降低大气中二氧化碳浓度以及减缓全球气候变化的重要渠道。滨海湿地水文过程复杂，同时受到降雨-地下水、潮汐-河流径流和淡水-咸水的动态交互作用，这种水文条件使滨海湿地碳汇功能对全球气候变化的响应更加敏感，会改变其碳循环过程，造成滨海湿地生态系统土壤碳储量的不确定性。然而，滨海湿地地下水位浅，受极端降雨的影响，容易导致不同深度的淹水，这可能会改变植物生长、土壤有机碳含量和组分。然而关于土壤有机碳含量及其组分对不同淹水深度的响应机制尚未明确。为了揭示其潜在机理，本研究依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站7年淹水梯度野外控制试验平台，设置了6个不同的淹水深度，包括淹水0 cm（水位与土壤表面水平，土壤水分饱和）、5 cm、10 cm、20 cm、30 cm和40 cm处理。探究了不同淹水深度对植物生长及其生物量分配的影响，揭示了不同淹水深度对土壤有机碳和组分的潜在影响机制。主要结论如下： (1) 淹水深度显著增加了芦苇的高度、盖度、密度和叶面积指数。此外，淹水深度显著改变了芦苇叶片功能性状，包括叶片形态特征和叶片C：N：P化学计量特征。淹水深度通过增加叶长和叶宽，增大叶面积，以及提升叶片N含量，增强植物光获取能力，最终增加光合能力生产更多的有机质保存为自身生物量。植被的地上生物量和地下生物量均随淹水深度的增加而显著增加。此外，随着淹水深度的增加，表层土壤（0-10 cm）内的根系生物量占比下降，底层土壤深度（20-40 cm）内的根系生物量占比显著增加。 (2) 淹水深度显著增加了土壤总碳和总氮含量。土壤NH4+-N和NO3--N随淹水深度增加呈抛物线趋势，先增加后降低，但淹水深度对土壤pH和水分含量无显著影响。土壤Ca2+、Mg2+、SO42-含量均随淹水深度的增加而显著增加，土壤Cl-随淹水深度增加显著降低。 (3) 淹水深度显著增加了土壤有机碳的含量。在整个土层水平上（0-60 cm），土壤有机碳含量随淹水深度的增加显著增加了40.91%。上层土壤（0-30 cm）内的土壤有机碳对淹水深度的响应比下层（30-60 cm）更加强烈。淹水深度通过改变植物生长和土壤理化性质显著改变了土壤有机碳含量。一方面，淹水深度会显著增加植物高度、密度、叶片形态性状、营养元素组成等，调控植物的光合能力，改变植物的生物量分配，直接增加生态系统的碳输入，提高土壤中有机碳的含量。此外，淹水深度还显著的影响了土壤的养分含量，比如土壤总氮、氨态氮和硝态氮等的含量。土壤总氮会影响植物的生长状态，会促进植物光合能力，间接增加植物通过根系或者以凋落物形式输入到土壤中的有机质数量和质量，最终增加SOC含量。 (4) 淹水深度显著增加了土壤有机碳组分（DOC、MBC、POC和MAOC）的含量。在不同淹水深度的处理下，DOC、MBC、POC和MAOC的含量均随土壤深度的增加显著降低。除MBC与POC在不同淹水深度处理下无显著相关性外，SOC、DOC、MBC、POC、MAOC两两之间均存在显著正相关关系。同时发现不同土壤深度内DOC、MBC、POC和MAOC的含量均与植物功能性状和土壤理化性质关系显著。综上所述，淹水深度的增加显著改变了植物的生长，增强了植物的光合能力，影响其生物量分配，进而增加了生态系统碳输入，进一步影响土壤有机碳含量及其组分，最终增强了土壤碳汇功能。因此，在后续预测和估算生态系统碳汇功能时需要考虑由极端降雨导致的淹水深度的影响，并将其纳入全球气候变化响应模型，这有利于准确预测生态系统碳循环过程。
页数	108
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/35431
专题	中国科学院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	王炼京. 不同淹水深度对黄河三角洲湿地土壤有机碳含量和组分的影响[D]. 中国科学院烟台海岸带研究所. 中国科学院烟台海岸带研究所,2024.

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不同淹水深度对黄河三角洲湿地土壤有机碳含（4166KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文