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《哈尔滨师范大学》 2017年
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冻融作用下森林沼泽湿地土壤有机碳组分及微生物活性特征研究

郭冬楠  
【摘要】:冻融循环是由于季节或昼夜气温变化使得土壤温度在0℃上下波动而出现的反复冻结-解冻过程,这一现象普遍存在于中、高纬度及高海拔地区,是影响该区域土壤生态的重要因素之一。它是作用于土壤的非生物应力,对土壤的理化和生物学性质均会产生直接或间接影响,是影响土壤碳、氮生物地球化学过程较为重要的因素。其中,小兴安岭地区是我国多年冻土和季节冻土的主要分布区,每年的春初秋末会发生多次冻结-解冻过程,而且其中部分湿地还受到了不同年限排水造林的干扰。排水后,土壤的温度、水文条件以及氧化还原等特征均发生了显著改变,因此,冻融作用对排水湿地的影响势必与天然湿地不同。本文以小兴安岭森林沼泽湿地为研究对象,通过室内模拟冻融试验,初步分析了冻融次数和冻融温度对土壤有机碳组分的影响及其变化趋势,探讨了土壤微生物量和酶活性对冻融循环的响应,证明了冻融作用是否影响小兴安岭地区土壤氮素矿化,着重探究了冻融作用和排水造林年限双重因素对湿地土壤相关指标的叠加影响,从而为预测全球变暖背景下高寒高纬度地区的土壤碳库和微生物活动提供一定的理论依据,有利于更好地指导人类活动和社会实践。本文得到的主要结论如下:(1)随着冻融次数的增加,四种湿地土壤SOC含量基本保持不变,但总体上比冻融前略降低,且-5~5℃冻融处理后的排水湿地土壤SOC的变化幅度(7.44%~13.24%)比-25~5℃冻融处理(2.65%~4.72%)略大。而且经历冻融处理后,排水湿地土壤SOC较天然状态的下降率比冻融前更大。(2)随着冻融次数的增加,土壤DOC先增加后减小,1次冻融后达到最大值,但冻融处理后的排水湿地(24.61%~34.94%)的增幅低于天然湿地(33.49%~51.17%)。土壤LFOC先减少后增加,1次或是2次冻融时达到最小值,但排水湿地LFOC的下降率略变大,其中排水时间较长的PS85湿地降幅明显增大。(3)冻融处理后,土壤MBC和MBN含量均比冻融前下降,随着冻融次数的增加,MBC先增加后减小,MBN先减小后趋于稳定。而且排水年限越短,冻融后的土壤MBC下降幅度就越大,但-25~5℃冻融处理的排水湿地土壤MBN下降率比-5~5℃更大。(4)冻融前后,四种湿地土壤蔗糖酶和淀粉酶活性的大小关系整体上表现为:XATCPS03PS92PS85,且随着冻融次数的增加,土壤蔗糖酶和淀粉酶活性逐渐降低。冻融前后,土壤SOC与MBC、蔗糖酶、淀粉酶活性之间存在着正相关关系,表明冻融交替对相关性的变化影响不明显。(5)冻融处理后,土壤矿化氮总体含量增加,表明冻融作用能够促进氮素矿化,但排水湿地铵态氮的增长幅度明显小于天然湿地,排水湿地硝态氮的下降幅度明显大于天然湿地,因此冻融后排水湿地矿化氮的总增长量低于天然湿地。
【学位授予单位】:哈尔滨师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S714

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