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《中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)》 2017年
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黄土丘陵区坡耕地撂荒过程中生态化学计量研究

梁楚涛  
【摘要】:本文以安塞县纸坊沟流域典型黄土丘陵区坡耕地撂荒为研究对象,分别选取坡耕地、撂荒7年、撂荒12年、撂荒17年、撂荒22年、撂荒32年六个年限,分析植物生物量与多样性、土壤植物养分及其化学计量学特征、酶活性及其化学计量学特征和温度敏感性,研究生态恢复过程中的植物-土壤-微生物学间的相互关系,所得主主要结论如下:1、撂荒演替中植物多样性经历了先增加后减少的变化过程,在撂荒17年达到最大值;生物量不断积累,其中,生物量碳逐渐积累,但生物量氮、磷在演替过程中先降低后升高。植物化学计量结果显示,植物在演替过程中表现出氮磷含缺乏,并在撂荒17年表现最为严重。2、撂荒过程中,土壤养分经历一个先降低后升高的过程,在撂荒17年前后,土壤养分含量最低,土壤碳活性最强,此时土壤抗蚀性最差。受人类活动向土壤中添加大量氮磷元素的影响,土壤氮磷元素在撂荒初期相对充足,撂荒17年以后,逐渐表现出磷缺乏。3、撂荒演替过程中土壤水溶性有机物与热水溶性有机物表现出不同的变化趋势,说明热水溶可提取有机物中的不溶性成分可以在一定条件下从一定程度上替代水溶性有机物的生态功能,研究结果表明,热水溶性有机物中非水溶性有机物多为碳水化合物,但不是氨基酸。4、土壤酶在20℃表现出较明显的活性变化,碳氮循环速率经历先降低后升高过程,磷的循环速率相对稳定,通过对酶生态化学计量的分析,37℃的反应体系下,经历30年生态恢复的氮磷相关循环的酶活性会稳定到一定比例,生态系统物质循环过程中的催化剂并未达到稳态。5、本文尝试构建了植物-土壤-酶的化学计量关系的模型,并通过结构方程得以验证。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q948

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