川西北高寒草地金露梅灌丛对土壤C、N、P空间异质性的影响

论文摘要

川西北高寒草地地处青藏高原东部边缘,是目前世界上最大的高原泥炭沼泽湿地,也是我国长江、黄河重要的水源涵养地,其生态健康对全国乃至世界的生态环境意义重大。然而近年来随着全球气候变化和人为活动等因素的影响,青藏高原高寒草地退化现象开始显现,其中草地灌丛化即是草地退化的表现之一。金露梅灌丛在川西北高寒草地生长范围较广,已成为该地区常见灌丛。草地灌丛化通常会导致生态系统结构和功能的改变,甚至导致土地退化和荒漠化。草地灌木植物通过对生态环境的影响进而对土壤有机碳及其它养分的空间分布和循环产生影响,使土壤性质异质性增强。探讨草原灌丛化过程与土壤性质空间异质性的关系,将有助于揭示因灌丛化而造成草地退化机理,为有效遏制灌丛扩张,减缓土地退化提供理论依据。但目前关于灌丛对土壤空间异质性影响的研究主要集中在干旱和半干旱的农牧交错带地区,而对于川西北高寒草地的灌丛鲜有报道。而且目前对于金露梅的研究主要集中在该植物自身的生长及分布上,尤其是该植物灌丛对川西北高寒草地土壤肥力的影响的研究相对缺乏。因此研究金露梅灌丛对川西北高寒草地土壤空间异质性的影响十分必要。本文以大灌丛和小灌丛两个形态的川西北高寒草地为研究对象,通过在灌丛内部、边缘和外部设置土壤采样点,分别采集0-10cm、10-20 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-40cm、40-60 cm、60-80 cm和80-100 cm土样,结合实验室分析化验,研究了金露梅灌丛对川西北高寒草地土壤理化性质及土壤C、N、P空间质性的影响。结果表明:（1）土壤含水量（SWC）由灌丛内部向灌丛外部呈逐渐下降趋势,而土壤容重（BD）和pH呈逐渐上升趋势。在0-40cm各土层,灌丛内部BD、SWC和pH显著高于灌丛外部（P<0.05）,其中在0-10cm土层,BD、SWC和pH空间异质性最强。随土层深度增加各采样位置BD、SWC和pH均呈下降趋势,在40cm以下各土层间灌丛内部、边缘和外部未达显著水平（P>0.05）。大灌丛较小灌丛在同一相对位置引起BD、SWC和pH的异质性变化更强。（2）土壤有机碳（SOC）、钙结合态腐殖质碳（Ca-BC）、胡敏酸碳（HAC）、富里酸碳（FAC）和胡敏素碳（HMC）由灌丛内向外呈逐渐下降趋势。在0-60cm各土层,灌丛内部SOC、Ca-BC、HAC、FAC和HMC显著高于灌丛外部（P<0.05）,其中在0-10cm土层,SOC、Ca-BC、HAC、FAC和HMC空间异质性最强。在60cm以下各土层间灌丛内部、边缘和外部异未达显著水平（P>0.05）。铁铝结合态腐殖质碳（Fe/Al-BC）除在0-20cm各土层由灌丛内部向灌丛外部显著上升外（P<0.05）,20-60cm各土层由灌丛由内向外也呈显著下降趋势。随土层深度增加各采样位置SOC、Ca-BC、Fe/Al-BC、HAC、FAC和HMC均呈下降趋势（P<0.05）,在60cm以下各土层间差异不显著。大灌丛较小灌丛在同一相对位置引起SOC、Ca-BC、Fe/Al-BC、HAC、FAC和HMC的异质性变化更强。（3）全氮（TN）、铵态氮（NH4+-N）和硝态氮（NO3-N）在各土层由灌丛内向外均呈下降趋势。在0-40cm各土层,灌丛内部TN、NH4+-N和NO3-N显著高于灌丛外部（P<0.05）,其中在0-10cm土层,TN、NH4+-N和NO3-N空间异质性最强。随土层深度增加TN、NH4+-N和NO3-N均呈下降趋势,在40cm以下各土层内部、边缘和外部间差异不显著（P>0.05）。大灌丛较小灌丛在同一相对位置引起TN、NH4+-N和NO3-N的异质性变化更强。（4）全磷（TP）和土壤有效磷（AP）在0-30cm各土层由灌丛内向外呈下降趋势,在30-100cm各土层由灌丛内向外呈上升趋势。随土层深度增加TP和AP均呈下降趋势。大灌丛较小灌丛在同一相对位置引起TP和AP的异质性变化更强。（5）灌丛化导致SOC上升幅度较TN和TP大,导致C/N和C/P提高,而N/P较为稳定。在0-60cm各土层,灌丛内部C/N和C/P显著高于灌丛外部（P<0.05）,随土层深度增加C/N和C/P均呈下降趋势,在60cm以下各土层内部、边缘和外部间不显著（P>0.05）。N/P在垂直方向各土层和水平方向各位置无明显差异。大灌丛较小灌丛在同一相对位置引起C/N、C/P的异质性变化更强。

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摘要

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第一章绪论

1.1 立题依据

1.2 文献综述

1.2.1 草地灌丛化研究现状

1.2.2 草地灌丛化对土壤的影响

1.2.3 土壤化学计量学

1.3 研究目标

1.4 研究内容和技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

第二章研究区概况和研究方法

2.1 研究区概况

2.1.1 气候与水文

2.1.2 地质地貌与成土母质

2.1.3 土壤与植被

2.2 材料与方法

2.2.1 研究样地的选择

2.2.2 典型灌丛斑块选取与大、小灌丛组的划分标准

2.2.3 样品的采集

2.2.4 土壤样品测定

2.3 数据处理与统计分析

第三章结果与分析

3.1 金露梅灌丛对土壤物理性质空间异质性的影响

3.1.1 土壤容重的空间异质性

3.1.2 土壤含水量的空间异质性

3.2 金露梅灌丛对土壤化学性质空间异质性的影响

3.2.1 土壤pH的空间异质性

3.2.2 土壤碳组分的空间异质性

3.2.3 土壤氮组分的空间异质性

3.2.4 土壤磷组分的空间异质性

3.3 金露梅灌丛对土壤化学计量比空间异质性的影响

3.3.1 土壤C/N的空间异质性

3.3.2 土壤C/P的空间异质性

3.3.3 土壤N/P的空间异质性

3.4 相关性分析

第四章讨论

4.1 金露梅灌丛对土壤基础理化性质空间异质性的影响

4.2 金露梅灌丛对土壤碳组分空间异质性的影响

4.3 金露梅灌丛对土壤氮组分空间异质性的影响

4.4 金露梅灌丛对土壤磷组分空间异质性的影响

4.5 金露梅灌丛对土壤C/N、C/P、N/P空间异质性的影响

4.6 土壤物理性质、土壤化学性质及化学计量比之间的相互关系

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李正青

导师: 胡玉福,谢尚春

关键词: 川西北,高寒草地,金露梅,灌丛,土壤空间异质性

来源: 四川农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 四川农业大学

基金: 国家自然科学基金(41771552),国家科技支撑计划(2015BAC05B01,2015BAC05B02)

分类号: Q948.1

DOI: 10.27345/d.cnki.gsnyu.2019.000098

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