高寒湿地植物群落结构、生物量及其土壤碳氮特征研究

摘要

本论文以青海省海北州乱海子高寒湿地为研究对象,沿水分梯度分析了湿地植物群落结构、生物量和土壤含水量、土壤全氮、土壤有机碳、土壤铵态氮、土壤硝态氮、土壤微生物量碳的空间变化规律以及高寒沼泽化草甸主要植物对土壤氮素吸收的多元化特征,其研究结果旨在深入了解高寒湿地碳氮循环机理,为高寒湿地的保护提供科学依据。本研究结论如下:
　　1、高寒湿地研究区域共有32种高等植物,分属于25个属,9个科。湿地冻胀丘和冻胀丘底植物物种丰富度沿土壤水分梯度的降低而逐渐增加,冻胀丘的物种丰富度高于冻胀丘底的物种丰富度。
　　2、湿地地上生物量沿土壤水分梯度的降低呈现出一直增加的趋势,地下生物量沿土壤水分梯度的降低呈现出一直降低的趋势。地上生物量与土壤含水量之间存在显著负相关(P<0.05)。地下生物量与土壤含水量呈显著正相关(P<0.05)。
　　3、湿地土壤全氮含量平均值为14.74±2.72g·kg-1,土壤有机碳含量为190.10±28.84g·kg-1。冻胀丘土壤全氮含量高于冻胀丘底全氮含量,冻胀丘有机碳含量低于冻胀丘底有机碳含量。土壤有机碳与土壤含水量存在极显著相关性(P<0.01),而土壤全氮与土壤含水量之间无显著相关性(P>0.05)。湿地各土层(0-10cm,10-20cm,20-30cm)全氮和有机碳含量沿土壤水分下降梯度总体呈现出降低的趋势,随着土层深度的增加呈现降低的趋势。
　　4、湿地土壤铵态氮含量平均值为35.95±6.10mgN·kg-1,土壤硝态氮含量平均值为58.43±25.09mgN·kg-1。土壤铵态氮、硝态氮与土壤含水量表现出无显著相关性(P>0.05)。土壤硝态氮的平均含量均高于铵态氮的平均含量。铵态氮含量7月份最高,达到46.17mgN·kg-1,6月份最低为30.08mgN·kg-1。硝态氮含量5月份最大,为62.01mgN·kg-1,8月份最小,为50.73mgN·kg-1。
　　5、湿地土壤微生物量碳含量平均值为1.8121±0.6304g·kg-1。微生物量碳含量季节变化是从5月开始逐渐增加,到7月达到最大,为2.1029g·kg-1,而后逐渐减少。微生物量碳与土壤含水量有显著相关性。
　　6、高寒湿地7种主要植物地上组织δ15N天然丰度值为0.840‰~5.015‰,差异范围为4.175‰,7种植物地上组织氮浓度范围在14.38~23.31g·kg-1;15N示踪实验结果表明:高寒沼泽湿地吸收土壤铵态氮能力最强的植物是冷地早熟禾和雅毛茛,它们吸收的土壤氮中41-43％来源于铵态氮。吸收硝态氮相对最多的是冾草,它吸收的氮中35%来自于硝态氮。而对土壤有机氮甘氨酸吸收最多的植物是草地早熟禾和雅毛茛,他们吸收的氮中有34-36%来源于土壤甘氨酸。
　　7、高寒湿地土壤全氮与有机碳存在极显著正相关(P<0.01),土壤全氮与微生物量碳存在显著正相关(P<0.05)。土壤有机碳与微生物量碳存在极显著正相关(P<0.01),土壤有机碳与铵态氮存在显著负相关(P<0.05),土壤有机碳与土壤容重存在极显著负相关(P<0.01)。

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前言

第一章 文献综述

1.1 青藏高原湿地类型研究

1.2 青藏高原湿地土壤类型研究

1.3 青藏高原湿地植被研究

1.4 青藏高原湿地碳氮地球化学研究

1.5 退化高原湿地的恢复、重建与保育研究

第二章 材料与方法

2.1 研究内容

2.2 技术路线

2.3 研究地区自然概况

2.4 样地设置

2.5 样地调查

2.6 室内分析

2.7 数据分析方法

第三章 试验结果与分析

3.1 高寒沼泽化草甸土壤水分的分布规律

3.2 沿水分梯度高寒沼泽化草甸植物群落结构及其物种多样性的变化规律

3.3 沿水分梯度变化高寒沼泽化草甸地上、地下生物量变化规律

3.4 沿水分梯度变化土壤碳、氮含量变化规律

3.5 高寒沼泽化草甸主要植物种对土壤氮素营养吸收的多元化特征

第四章 讨论

4.1 湿地土壤水分变化对植物群落结构及其物种多样性的影响

4.2 湿地土壤水分变化对地上、地下生物量的影响

4.3 湿地土壤水分变化对全氮和有机碳分布的影响

4.4 湿地土壤水分变化对铵态氮和硝态氮分布的影响

4.5 湿地土壤水分变化对微生物量碳分布的影响

4.6 高寒沼泽化草甸主要植物种对土壤氮素营养的吸收

参考文献

致谢

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