施氮对青藏高原东缘窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌丛生态系统固碳能力的影响

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大气氮沉降是全球变化的主要表现之一。全球氮沉降水平预计在未来25年内会加倍,并通过对植物生长、碳固定及光合产物分配的直接或间接作用,极大地影响了生态系统碳循环和碳蓄积过程。氮输入增加对生态系统的影响越来越引起人们的关注,但对于灌丛生态系统的相关研究很少。本文以青藏高原东缘窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌丛为研究对象,采用外施氮肥模拟氮沉降,结合壕沟法分离土壤呼吸组分,从土壤呼吸、植物光合固碳两方面,探讨施氮对青藏高原东缘窄叶鲜卑花灌丛固碳能力的影响。本实验为室外控制实验,包括四个处理:对照:施等量的水(N0;2gN·m2·a-1(N2);5gN·m-2·a-1(N5);10gN·m-2·a-1(N10)。  本研究主要内容包括:⑴环境因子:本研究中,地上10cm空气温度和地下5cm、10cm、30cm土壤温度均具有明显的季节变化;地上10cm空气湿度和地下5cm、10cm土壤含水量也有明显的季节变化,且变化幅度均较小。⑵土壤呼吸:在2012年5-10月份试验期间,土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸月平均速率均呈明显的季节动态(p<0.01)。总体上,夏季7、8月份土壤呼吸速率较高,春季5、6月份或秋季9、10月份较低。在整个生长季中,施氮对土壤总呼吸、异养呼吸无显著影响(p>0.05),而对自养呼吸有显著的抑制作用(p<0.05)。此外,施氮对土壤呼吸及其组分的影响不随季节变化而不同(p>0.05)。土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸速率也呈现出明显的日动态(p<0.001)。总体上,土壤总呼吸最高值出现在14:00-18:00,异养呼吸最高值出现在12:00-20:00,而自养呼吸日动态变化波动较大。一天中,施氮对土壤总呼吸有显著影响(p<0.001),总体而言,施氮促进了土壤总呼吸,但不同浓度的氮添加对其影响也不同。施氮对异养呼吸有显著的促进作用(p<0.001),而且随施氮浓度的增加促进作用越大。此外,施氮对自养呼吸有明显的抑制作用(p<0.001)。总体上,施氮对土壤呼吸及其组分的影响随时间变化而不同(p<0.05)。在不同季节,施氮对土壤总呼吸、异养呼吸以及自养呼吸排放CO2通量的影响是不同的。总体上,施氮对土壤总呼吸、异养呼吸平均每月排放CO2通量无显著影响(p>0.05),而对自养呼吸平均每月排放CO2通量有显著的抑制作用(p<0.05)。土壤总呼吸、异养呼吸与地下5cm土壤温度之间具有较好的指数关系(p<0.001),而与土壤含水量相关性较弱。⑶灌丛植被光合:在2012年7-9月份试验期间,窄叶鲜卑花、红花岩生忍冬(Lonicera rupicola)叶面积指数有明显的月变化(p<0.05),7、8月份叶面积指数较高,9月份较低,而甘肃薹草(Carex kansuensis Nelmes)叶面积指数没有明显的月变化(p>0.05)。在整个试验期间,施氮对窄叶鲜卑花、红花岩生忍冬以及甘肃薹草叶面积指数无显著影响(p>0.05)。此外,施氮对窄叶鲜卑花叶面积指数的影响随时间变化而不同(p<0.05),而对红花岩生忍冬、甘肃薹草的影响不随时间变化而不同(p>0.05)。试验期间,窄叶鲜卑花、红花岩生忍冬单位叶面积净光合速率有明显的月变化(p<0.05),7、8月份净光合速率较高,9月份较低,而甘肃薹草单位叶面积净光合速率没有明显的月变化(p>0.05)。在整个试验期间,施氮对窄叶鲜卑花、红花岩生忍冬以及甘肃薹草单位叶面积净光合速率无显著影响(p>0.05)。此外,施氮对灌丛植被单位叶面积净光合速率的影响不随时间变化而不同(p>0.05)。⑷窄叶鲜卑花灌丛生态系统固碳能力:整个试验期间,施氮对窄叶鲜卑花灌丛生态系统固碳能力未产生显著影响,生长季,N0、 N2、N5和N10处理下窄叶鲜卑花灌丛生态系统固碳能力分别为0.555、0.581、0.583和0.603t·hm-2·d-1。
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