收藏本站
《中国农业大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

利用放射性碳同位素和生物标志物技术研究温度对土壤有机碳动态的影响

贾御夫  
【摘要】:土壤有机碳库是陆地生态系统最大的碳库,是温室气体最重要的潜在源和汇,与大气中的CO2发生迅速并且巨大的交换。鉴于土壤有机碳库在全球碳循环中的重要性,在全球气候变化背景下,全面认识土壤有机碳的周转与反馈变得更加重要。温度和降水是影响土壤有机碳周转最重要的环境因子,本文试图利用放射性碳同位素和生物标志物技术来揭示在野外自然环境中消除降水的影响后温度变化对土壤有机碳周转的影响。本文将来自青藏高原400 mm等降水量线沿线地区的12个采样点的表土样品用综合分组方法进行分组,然后应用自然丰度的放射性碳(14C)示踪技术和短波红外光谱(FTIR)技术,研究了青藏高原土壤有机碳周转。结果显示,不同碳库的14C含量有显著差异;根据14C数据及相关模型计算不同碳库的周转时间,同一个地点的土壤样品,周转时间从短到长逐渐变化是:轻质组分(LF)颗粒有机质组分(POM)酸溶组分(HF)残留组分(RF)。通过对各组分短波红外光谱的分析和计算,发现不同组分中的官能团相对含量对土壤组分的周转没有影响,保护机制是影响组分周转快慢的最重要因素。对土壤全样及组分的碳氮含量分析发现,温度和pH是影响土壤碳氮含量的主要因子。回归分析的结果显示,快速分解的LF和POM组分的周转时间不随温度变化;然而慢分解HF和RF碳库的周转时间随温度升高呈现指数衰减,并且RF温度敏感性大于HF,这个结果与土壤碳动力学的推论相一致,我们的结果证实了动力学理论在野外条件下也适用。根据本研究的结果,我们提出了一个新的土壤有机碳分解的温度敏感性模型:土壤组分温度敏感性首先由保护机制决定,在相同的保护机制的基础上,土壤的分子组成才会显示对温度敏感性的作用。本论文发现,土壤组分温度敏感性对夏季平均温度的变化要明显高于对年均温度的变化;另外还发现不同的碳库连接模型也是引起土壤组分周转时间和温度敏感性估算差异的原因,与碳库相互转移模型相比,相互独立模型会明显低估土壤有机碳的周转。根据我们得到的温度敏感性的结果来估算青藏高原地区未来的碳排放与碳储量,发现单碳库模型会明显低估碳的释放,从而高估了青藏高原地区的碳储量,夸大了未来青藏高原地区的碳汇功能。本论文通过对来自我国400 mm等降水量线沿线地区的表层土壤碳氮含量分析,发现土壤碳氮含量随温度的升高明显下降;土壤碳、氮含量存在明显的相关性,表明控制土壤碳、氮的过程是相同的。土壤生物标志物(游离类脂物和木质素)的绝对含量也是随温度升高而减少,这说明土壤的生物标志物也是可降解的。土壤生物标志物的相对含量却发现是随温度升高逐渐增大,原因是土壤有机碳中易分解的成分被消耗,使得这些难分解的物质在土壤有机质中相对积累。通过对土壤木质素单体分析发现,随着温度升高,木质素的氧化分解程度是逐渐增加的。在所有指示土壤品质的指标中,土壤木质素与氮的比值(Lignin/N)因为能够表征土壤稳定碳库与活性碳库发生的相对变化,从而能很好地指示土壤品质与温度的关系。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S153.6

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 柴华;何念鹏;;中国土壤容重特征及其对区域碳贮量估算的意义[J];生态学报;2016年13期
2 TAN WenBing;ZHOU LiPing;LIU KeXin;;Soil aggregate fraction-based ~(14)C analysis and its application in the study of soil organic carbon turnover under forests of different ages[J];Chinese Science Bulletin;2013年16期
3 杨金艳,王传宽;东北东部森林生态系统土壤碳贮量和碳通量[J];生态学报;2005年11期
4 许清海,李月丛,阳小兰,陈辉,吕新苗;青藏高原东北部典型花粉类型埋藏特征及其与植被关系的研究[J];地球科学进展;2005年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈懂懂;青藏高原东北缘高寒草甸土壤养分、微生物量碳氮及氮矿化潜力的研究[D];兰州大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵川;和丽萍;李贵祥;邵金平;柴勇;;植被恢复对昆阳磷矿土壤有机碳储量的影响[J];水土保持研究;2017年05期
2 张泰东;王传宽;张全智;;帽儿山5种林型土壤碳氮磷化学计量关系的垂直变化[J];应用生态学报;2017年10期
3 SUN Guojun;LI Weihong;ZHU Chenggang;CHEN Yaning;;Spatial Variability of Soil Carbon to Nitrogen Ratio and Its Driving Factors in Ili River Valley,Xinjiang,Northwest China[J];Chinese Geographical Science;2017年04期
4 张志华;李小雁;蒋志云;桑玉强;;内蒙古典型草原区退耕方式对植物群落特征与土壤特性的影响[J];中国水土保持科学;2017年03期
5 谭一波;田红灯;郑威;王绍能;;广西猫儿山森林群落土壤物理性质空间变异及其环境影响因素[J];广西林业科学;2017年02期
6 昭日格;乌仁陶格斯;苏楞高娃;;浑善达克沙地不同龄级沙柳灌丛土壤有机碳研究[J];安徽农业科学;2017年17期
7 刘俊;侯宏宇;高梅香;;生长季节小尺度空间帽儿山红松人工林地表鞘翅目成虫多样性动态[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2017年03期
8 王亚军;郁珊珊;;城市绿地生态系统碳交换动态及其与环境控制因子的关系[J];草业科学;2017年05期
9 王迎菊;靳正忠;雷加强;王永东;付庆龙;;人工防护林对风沙土有机碳动力学的影响[J];干旱区研究;2017年03期
10 张乐;孙向阳;李素艳;张骏达;赵俊勇;范俊岗;;辽宁仙人洞典型林分森林土壤碳氮分布特征[J];吉林农业大学学报;2017年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 贾御夫;利用放射性碳同位素和生物标志物技术研究温度对土壤有机碳动态的影响[D];中国农业大学;2017年
2 徐坤;不同种植年限人工苜蓿地土壤碳氮储量和温室气体排放通量研究[D];宁夏大学;2014年
3 谈嫣蓉;青藏高原东北缘高寒草甸土壤酶活性及土壤养分的研究[D];兰州大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 盛浩;周清;黄运湘;廖超林;张杨珠;;中国亚热带山地土壤发生特性和系统分类研究进展[J];中国农学通报;2015年05期
2 陈雅敏;冯述青;杨天翔;张韦倩;王寿兵;;我国不同类型土壤有机质含量的统计学特征[J];复旦学报(自然科学版);2013年02期
3 何念鹏;张云海;代景忠;韩兴国;宝音陶格涛;于贵瑞;;土地利用方式对内蒙古典型草地生态系统碳氮固持的影响(英文)[J];Journal of Geographical Sciences;2012年05期
4 严毅萍;曹建华;杨慧;尹辉;梁毅;王培;;岩溶区不同土地利用方式对土壤有机碳碳库及周转时间的影响[J];水土保持学报;2012年02期
5 葛晓改;肖文发;曾立雄;黄志霖;付甜;封晓辉;;不同林龄马尾松凋落物基质质量与土壤养分的关系[J];生态学报;2012年03期
6 王贵连;苗党生;;浅谈土壤容重的测定[J];北京农业;2012年03期
7 Pete SMITH;;Perspectives on studies on soil carbon stocks and the carbon sequestration potential of China[J];Chinese Science Bulletin;2011年35期
8 ;Spatial patterns of ecosystem carbon residence time in Chinese forests[J];Science China(Earth Sciences);2010年08期
9 ;Changes in soil organic carbon of terrestrial ecosystems in China:A mini-review[J];Science China(Life Sciences);2010年07期
10 李良;翟洪波;姚凯;司瑞雪;宋吉祥;刘彦清;;不同林龄华北落叶松人工林枯落物储量及持水特性研究[J];中国水土保持;2010年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金峰,杨浩,蔡祖聪,赵其国;土壤有机碳密度及储量的统计研究[J];土壤学报;2001年04期
2 杨丽霞,潘剑君;土壤有机碳动态模型的研究进展(英文)[J];Journal of Forestry Research;2003年04期
3 周莉,李保国,周广胜;土壤有机碳的主导影响因子及其研究进展[J];地球科学进展;2005年01期
4 张国盛,黄高宝;农田土壤有机碳固定潜力研究进展[J];生态学报;2005年02期
5 彭文英;张科利;杨勤科;;退耕还林对黄土高原地区土壤有机碳影响预测[J];地域研究与开发;2006年03期
6 朱连奇;朱小立;李秀霞;;土壤有机碳研究进展[J];河南大学学报(自然科学版);2006年03期
7 邵月红;潘剑君;许信旺;米高奇;;浅谈土壤有机碳密度及储量的估算方法[J];土壤通报;2006年05期
8 赵鑫;宇万太;李建东;姜子绍;;不同经营管理条件下土壤有机碳及其组分研究进展[J];应用生态学报;2006年11期
9 于永强;黄耀;张稳;孙文娟;;华东地区农田土壤有机碳时空格局动态模拟研究[J];地理与地理信息科学;2007年01期
10 苏艳华;黄耀;;湿地垦殖对土壤有机碳影响的模拟研究[J];农业环境科学学报;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘敏;;中国土壤有机碳研究综述[A];第二届中国林业学术大会——S10 林业与气候变化论文集[C];2009年
2 卢茜;唐英平;高人;尹云锋;马红亮;;温度和土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
3 吴庆标;王效科;郭然;;土壤有机碳稳定性研究进展[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
4 王百群;苏以荣;吴金水;;应用稳定性碳同位素研究土壤有机碳的来源构成[A];中国科协2005年学术年会论文集——核科技、核应用、核经济论坛[C];2005年
5 安静;邓波;韩建国;杨富裕;;土壤有机碳稳定性影响因子的研究进展[A];农区草业论坛论文集[C];2008年
6 秦小光;宁波;殷志强;穆燕;;末次间冰期以来渭南黄土地区土壤有机碳碳库的演变[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
7 周莉;周广胜;;中国东北样带土壤有机碳对环境变化响应的研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
8 李富山;韩贵琳;唐杨;吴起鑫;;喀斯特地区不同生态系统土壤有机碳氮特征:以贵州普定为例[A];中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑[C];2013年
9 邱海源;黄志伟;王宪;;区域土地利用方式对土壤有机碳的影响[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
10 汪青;张平究;;退耕还湿对菜子湖湿地土壤有机碳组分与质量的影响[A];自然地理学与生态安全学术论文摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 步宣;全球循环与土壤有机碳[N];中国矿业报;2010年
2 中国科学院南京土壤研究所 李珍素;人为因素影响土壤有机碳含量[N];农资导报;2006年
3 李云;中国耕作土壤固碳有潜力[N];地质勘查导报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏守才;水土流失对黑土坡耕地土壤有机碳的影响[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2015年
2 尤孟阳;黑土母质熟化过程中的土壤有机碳组分与结构变化特征[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2015年
3 范胜龙;农用地分等中样点布设对表征土壤有机碳空间变异的尺度效应研究[D];南京农业大学;2011年
4 崔鸿侠;神农架巴山冷杉林土壤有机碳及其影响因素研究[D];中国林业科学研究院;2015年
5 何亚婷;长期施肥下我国农田土壤有机碳组分和结构特征[D];中国农业科学院;2015年
6 吴旭东;沙漠化对草地植物群落演替及土壤有机碳稳定性的影响[D];宁夏大学;2016年
7 张志春;三江源地区高寒土壤有机碳赋存特性与气候及植被变化的联系[D];南京农业大学;2015年
8 贾御夫;利用放射性碳同位素和生物标志物技术研究温度对土壤有机碳动态的影响[D];中国农业大学;2017年
9 许信旺;不同尺度区域农田土壤有机碳分布与变化[D];南京农业大学;2008年
10 徐华君;中天山北坡土壤有机碳空间分布规律研究[D];中国矿业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 肖林林;山地丘陵区耕地土壤有机碳密度空间变异特征分析及预测[D];西南大学;2013年
2 蔚耀洲;温度和水分对山西省地带性土壤有机碳矿化的影响[D];山西农业大学;2015年
3 李悦;不同农作管理措施对东北地区农田土壤有机碳未来变化的模拟研究[D];沈阳农业大学;2015年
4 姜航;张广才岭西坡地形因子和保护机制对土壤有机碳积累的相对影响[D];东北林业大学;2015年
5 黄琳琦;森林土壤有机碳氮分布及矿化特征[D];西北农林科技大学;2015年
6 刘孝阳;复垦土壤有机碳空间插值及监测样点优化布局研究[D];中国地质大学(北京);2015年
7 李隽婷;不同施肥和耕作方式对新修梯田土壤水分和碳氮磷动态的影响[D];兰州大学;2015年
8 王莲阁;温度变化对土壤有机碳矿化及其动力学特征的影响[D];西南大学;2015年
9 贾会娟;西南丘陵区保护性耕作下旱作农田土壤有机碳、氮相关组分的研究[D];西南大学;2015年
10 张洋;浙江凤阳山不同林分土壤有机碳矿化研究[D];南京林业大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026