羊草草地分解者亚系统能量流动研究
【摘要】：
本论文以东北羊草草地典型羊草群落和碱茅群落为研究对象，通过2000-2001两年的野外测定和室内分析，完成了羊草草地分解者亚系统能量流动的研究工作。应用收获法和重量损失法对枯枝落叶输入与分解的季节动态及其与环境因子的关系进行了研究；应用静态气室法测定了土壤总呼吸和凋落物呼吸，应用土壤呼吸量与地下生物量线性回归趋势线法测定了土壤微生物呼吸及根呼吸的贡献量，运用相关分析法建立了土壤总呼吸、根呼吸、土壤微生物呼吸及其凋落物呼吸季节动态与环境因子之间的数学模型；应用灰色分析比较了两群落土壤呼吸季节动态产生差异的原因；应用干重换算法对土壤微生物能量积累量的季节动态进行了测定，建立了土壤微生物能量积累量与环境因子的数学模型；应用系统分析方法，利用分室模型，对两群落枯枝落叶与微生物之间的能量流动进行了定量测定和稳定性分析。
1．羊草群落枯枝落叶年输入量为124.8g.m~(-2)，碱茅群落为99.8g.m~(-2)，两群落枯枝落叶输入量的季节动态均与温度、降水量和地上绿色体生物量呈负相关。两群落枯枝落叶分解速率均于8月达最大值，分别为4.285mg.g~(-1).d~(-1)和8.109mg.g~(-1).d~(-1)，均与地温、土壤含水量呈正相关，与土壤有机质含量和土壤碳氮比呈负相关。
2．羊草群落昼夜二氧化碳释放速率为0.3908gC.m~-(2).hr~(-1)，碱茅群落为0.83gC.m~(-2).hr~(-1)，两群落均于11-13时达最大值，1时达最小值，均与地表温度呈对数正相关；羊草群落土壤呼吸速率于8月份出现最大值12.66gC.m~(-2).d~(-1)，碱茅群落于7月份达最大值11.4gC.m~(-2).d~(-1)；两群落土壤呼吸速率均与地温、降水量、土壤含水量、空气相对湿度、绿色体生物量、枯枝落叶分解速率呈正相关，与土壤碳氮比和地表凋落物量呈负相关；羊草群落的灰色关联序为：pH(0.4702)＞风速(0.4194)＞0-10cm土壤含水量(0.397)＞10-20cm土壤含水量(0.3932)＞20-30cm土壤含水量(0.3764)＞孔隙度(0.3705)＞相对湿度
（0．3576）＞有机质（0．306）＞C／N（0．2776）＞10Clll地温（0．2422）＞降水量
（0．1716）；碱茅群落的灰色关联序为：0－10cm土壤水分含量（0．4835）＞
洲（0．3999）＞风速（0．3877）＞孔隙度（0．3559）＞有机质（0．3473）＞10cm地
温（0．3386）＞10－20cm土壤水分含量（0．3287）＞C／N（0．2915）＞相对湿度
（0．2661）＞2030cm土壤水分含量（0．256）＞降水量（0．1892）。
3．羊草群落和碱茅群落根呼吸占土壤总呼吸比例在生长季节内
分别为52％和49％，其变化幅度分别为38％－71％和31％－73％；羊草群落
根呼吸在8月达最大值5．37gC．f‘．d－‘；碱茅群落于6月达到最大值
4．52gC．nf’．d－‘；两群落根呼吸均与土壤温度、土壤含水量、地上生物
量和地下生物量呈正相关。
4．羊草群落和碱茅群落土壤微生物呼吸速率均在7月达最大值分
别为5．64gC．／．d－‘和5．06gC．矿．d－‘，羊草群落土壤微生物能量损耗速
率与地表温度、降水及土壤表层含水量（0－20CC）、绿色体生物量呈正
相关；碱茅群落能量损耗速率同降水量、土壤表层含水量（0－20cm）、
地上生物量和地下生物量呈线性正相关。两群落土壤微生物呼吸均为
在生长发育初期贡献率最大，在生长发育末期最小。
5．羊草群落、碱茅群落凋落物呼吸均在7月达最大值，分别为
0．88 gC．In’．d－‘和1．59 gC．In’．d－‘，5刁月期间凋落物呼吸速率羊草群
落为：－0．001 gC。《．d叫，碱茅群落为 0．618 gC．才．d＼ 羊草群落凋
落物呼吸与温度、土壤含水量呈正相关，碱茅群落凋落物呼吸速率与
地温呈线性正相关。
6．羊草群落和碱茅群落土壤微生物能量积累量均于8月份达最大
值，分别为183．67U．m－‘和180．86kJ．卜’，羊草群落与土壤含水量、地
上生物量和枯枝落叶分解速率呈线性正相关，与土壤有机质含量和土
壤碳氮比均呈对数负相关。碱矛群落与土壤含水量呈线形正相关。
7．羊草群落枯枝落叶中能量含量为 1834．02 kJ．In‘．a‘，被微生
物利用的能量为652．93 kJ．m”．a－‘，微生物在呼吸作用中消耗的能量
为 469．26 kJ．In’．a‘，构成微生物生物量的能量为 183．67 kJ．m’．a‘；
每年积累的枯枝落叶约需8年可全部分解；碱茅群落枯枝落叶中能量
含量为 1357．84 kJ．m’．a’，被微生物利用的能量为 7朋．15 k1 m’．a－‘，
IV
一
微生物在呼吸作用中消耗的能量为552．29 kJ．m’．a－‘，构成微生物生
物量的能量为 IS0．86 kJ。‘．a‘；每年积累在地表的95％凋落物分解
约需4年。
【关键词】：分解者亚系统 能量输入与释放 能量积累 能量流动 【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：Q948
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2002.071867
【目录】：
- 致谢3-4
- 中文摘要4-7
- 英文摘要7-11
- 目录11-14
- 第1章 引言14-49
- 1．1 分解者亚系统的概念14-15
- 1．2 枯枝落叶能量输入与释放15-22
- 1．3 土壤微生物的能量代谢22-37
- 1．4 土壤微生物的能量积累37-45
- 1．5 立题依据与研究目的45-46
- 1．6 主要研究内容与特色46-49
- 第2章 研究地区的自然概况49-54
- 2．1 地质地貌49
- 2．2 气候49-50
- 2．3 土壤50-51
- 2．4 植被51-54
- 第3章 研究方法54-58
- 3．1 野外测定54-56
- 3．2 室内分析56-57
- 3．3 数据处理57-58
- 第4章 枯枝落叶能量输入与释放58-72
- 4．1 枯枝落叶能量输入58-63
- 4．1．1 羊草群落枯枝落叶能量输入58-61
- 4．1．2 碱茅群落枯枝落叶能量输入61-63
- 4．2 枯枝落叶能量释放63-72
- 4．2．1 羊草群落枯枝落叶能量释放63-68
- 4．2．2 碱茅群落枯枝落叶能量释放68-72
- 第5章 土壤微生物的能量代谢72-123
- 5．1 土壤总呼吸72-96
- 5．1．1 羊草群落土壤呼吸的日变化动态72-75
- 5．1．2 碱茅群落土壤呼吸的日变化动态75-77
- 5．1．3 羊草群落土壤呼吸季节动态及影响因素77-87
- 5．1．4 碱茅群落土壤呼吸季节动态及影响因素87-93
- 5．1．5 两种群落类型土壤呼吸比较93-96
- 5．2 根呼吸96-110
- 5．2．1 羊草群落根呼吸贡献量97-100
- 5．2．2 羊草群落根呼吸季节动态及影响因素100-104
- 5．2．3 碱茅群落根呼吸贡献量104-106
- 5．2．4 碱茅群落根呼吸季节动态及影响因素106-110
- 5．3 土壤微生物呼吸与能量代谢110-118
- 5．3．1 羊草群落土壤微生物呼吸贡献量110-111
- 5．3．2 羊草群落土壤微生物能量代谢及影响因素111-114
- 5．3．3 碱茅群落土壤微生物呼吸贡献量114-116
- 5．3．4 碱茅群落土壤微生物能量代谢及影响因素116-118
- 5．4 凋落物呼吸118-123
- 5．4．1 羊草群落凋落物呼吸及影响因素118-120
- 5．4．2 碱茅群落凋落物呼吸及影响因素120-123
- 第6章 土壤微生物的能量积累123-139
- 6．1 羊草群落土壤微生物的能量积累123-133
- 6．1．1 羊草群落土壤微生物的数量123-127
- 6．1．2 羊草群落土壤微生物生物量与能量积累127-133
- 6．2 碱茅群落土壤微生物的能量积累133-139
- 6．2．1 碱茅群落土壤微生物的数量133-137
- 6．2．2 碱茅群落土壤微生物生物量与能量积累137-139
- 第7章 枯枝落叶与土壤微生物之间的能量流动139-149
- 7．1 羊草群落枯枝落叶与土壤微生物之间的能量流动140-144
- 7．1．1 能量在枯枝落叶与土壤微生物之间的分配140-141
- 7．1．2 枯枝落叶与土壤微生物之间的能量流动分析141-144
- 7．2 碱茅群落枯枝落叶与土壤微生物之间的能量流动144-149
- 7．2．1 能量在枯枝落叶与土壤微生物之间的分配144-145
- 7．2．2 枯枝落叶与土壤微生物之间的能量流动分析145-149
- 第8章 结论149-157
- 参考文献157-184
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