青藏高原多年凍土區(qū)土壤活性有機(jī)質(zhì)的季節(jié)變化特征PPT課件

1、 報(bào)告人：尚報(bào)告人：尚 雯雯 單單 位：甘肅省治沙研究所位：甘肅省治沙研究所 2016. 09. 25青藏高原多年凍土區(qū)土壤活性有機(jī)質(zhì)的季青藏高原多年凍土區(qū)土壤活性有機(jī)質(zhì)的季節(jié)變化特征節(jié)變化特征第三屆第三屆“甘肅生態(tài)論壇甘肅生態(tài)論壇”專題報(bào)告專題報(bào)告提提 綱綱p 研究背景研究背景p 研究目的研究目的p 研究區(qū)概況研究區(qū)概況p 研究結(jié)果與研究結(jié)果與討論討論不同植被類型不同植被類型土壤理化性質(zhì)土壤理化性質(zhì)不同植被類型土壤活性有機(jī)質(zhì)的季節(jié)變化特征不同植被類型土壤活性有機(jī)質(zhì)的季節(jié)變化特征土壤活性有機(jī)質(zhì)對(duì)環(huán)境因子土壤活性有機(jī)質(zhì)對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)的響應(yīng)p 主要主要結(jié)論結(jié)論一一. 研究背景研究背景p 多年凍土

2、區(qū)占北半球陸地面積的多年凍土區(qū)占北半球陸地面積的24%，多年凍土區(qū)土壤碳庫(kù)（，多年凍土區(qū)土壤碳庫(kù)（0-3m深）約為深）約為1024 Pg（1Pg=1015g），約為全球地下有機(jī)碳庫(kù)的），約為全球地下有機(jī)碳庫(kù)的50%（2300Pg），高于植被），高于植被( 650 Pg) 碳庫(kù)和大氣碳庫(kù)和大氣( 730 Pg) 碳庫(kù)碳庫(kù) (Zimov et al., 2006; Schuur et al., 2008; Tanocai et al., 2009）。）。青藏高原多年凍土面積約為青藏高原多年凍土面積約為130萬(wàn)萬(wàn) km2，占高原總面積的占高原總面積的54.3%。面積為面積為1.60108 hm2的高

3、原草地的高原草地0-65 cm深土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為深土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為335.1973108 t，約占，約占全國(guó)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的全國(guó)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的23.44%。青藏高原土壤有機(jī)碳主要積累在高山草甸土。青藏高原土壤有機(jī)碳主要積累在高山草甸土和高山草原土中，兩者之和約為和高山草原土中，兩者之和約為232.36108 t。CO2對(duì)全球變暖的貢獻(xiàn)率最大（對(duì)全球變暖的貢獻(xiàn)率最大（IPCC, 2007）高緯度和高海拔生態(tài)系統(tǒng)對(duì)溫高緯度和高海拔生態(tài)系統(tǒng)對(duì)溫度升高的響應(yīng)更為敏感和迅速度升高的響應(yīng)更為敏感和迅速p 寒冷的環(huán)境有利于多年凍土有機(jī)質(zhì)的積累，其具有非常高的平均土壤碳寒冷的環(huán)境有利于多年凍土有機(jī)質(zhì)的積累，

4、其具有非常高的平均土壤碳含量（含量（Zimov et al., 2006 ；Graham., 2012）。氣候變化導(dǎo)致的多年凍土退）。氣候變化導(dǎo)致的多年凍土退化會(huì)使儲(chǔ)存在凍土中的大量土壤有機(jī)碳快速分解并釋放出化會(huì)使儲(chǔ)存在凍土中的大量土壤有機(jī)碳快速分解并釋放出CO2進(jìn)入大氣，形進(jìn)入大氣，形成成多年凍土的碳反饋效應(yīng)多年凍土的碳反饋效應(yīng)。碳庫(kù)大小碳庫(kù)大小碳釋放速率碳釋放速率多年凍土的碳反饋效應(yīng)多年凍土的碳反饋效應(yīng)（Schaefer et al., 2011;張廷軍, 2012）物理分組法物理分組法（LFC、LFN）微生物學(xué)法微生物學(xué)法（MBC、MBN）化學(xué)法化學(xué)法（DOC、DON）土壤碳庫(kù)土壤碳庫(kù)活

5、性庫(kù)活性庫(kù)Labile pool慢性庫(kù)慢性庫(kù)Intermediate pool惰性庫(kù)惰性庫(kù)Passive poolp 活性土壤有機(jī)質(zhì)易分解，周轉(zhuǎn)快，能直接響應(yīng)植物的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)活性土壤有機(jī)質(zhì)易分解，周轉(zhuǎn)快，能直接響應(yīng)植物的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)（Janzen et al.,1992; Six et al.,2002; Davidson and Janssens, 2006 ）。）。p 溫濕度、植被類型、土壤質(zhì)地、微生物群落結(jié)構(gòu)和組成等溫濕度、植被類型、土壤質(zhì)地、微生物群落結(jié)構(gòu)和組成等都影響都影響土壤活性有機(jī)質(zhì)的大小和分布。土壤活性有機(jī)質(zhì)的大小和分布。周轉(zhuǎn)時(shí)周轉(zhuǎn)時(shí)間快慢間快慢分組方法不同分組方法不同極極 地地 地

6、地 區(qū)區(qū)AlaskaCanadaRussiaGuo et al., (2006)（阿拉斯加）； Spencer et al., (2008)（阿拉斯加）；Chu et al., (2010) (加拿大)；Buckeridge et al., (2007, 2013)（加拿大）Dutta et al., (2006) (西伯利亞)；Prokushkin et al., (2007) (西伯利亞)研究了植被類型、凍土溫濕度、凍融循環(huán)等的變化對(duì)溶解性有機(jī)碳氮（DOC, DON）、微生物量碳氮（MBC, MBN）、顆粒有機(jī)碳（POC）的影響。劉文杰（劉文杰（2012、2014）、）、牟翠翠（牟翠翠（2

7、014、2016）等對(duì)疏勒）等對(duì)疏勒河流域、黑河上游不同植被、凍融河流域、黑河上游不同植被、凍融循環(huán)特征下土壤微生物、穩(wěn)定性循環(huán)特征下土壤微生物、穩(wěn)定性C同位素、同位素、DOC等做了研究等做了研究。王根緒等王根緒等(2002)，楊元和等，楊元和等(2008)張新芳等張新芳等(2014)調(diào)查了調(diào)查了青藏高原中部土壤有機(jī)碳青藏高原中部土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量、微生物群落分布特征。儲(chǔ)量、微生物群落分布特征。吳曉東吳曉東(2012a, 2012b) 、方紅兵等方紅兵等(2016)調(diào)查了羌塘調(diào)查了羌塘高原多年凍土區(qū)土壤高原多年凍土區(qū)土壤C儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量及土壤酶活性特征。及土壤酶活性特征。青藏高原多年凍土區(qū)青藏高原多年凍

8、土區(qū)p 青藏高原中部多年凍土區(qū)土壤活性有機(jī)質(zhì)的變化青藏高原中部多年凍土區(qū)土壤活性有機(jī)質(zhì)的變化特征特征 不同植被類型土壤溶解性有機(jī)碳的季節(jié)變化不同植被類型土壤溶解性有機(jī)碳的季節(jié)變化 不同植被類型土壤微生物碳氮含量的季節(jié)變化不同植被類型土壤微生物碳氮含量的季節(jié)變化 不同植被類型土壤輕組碳氮含量的季節(jié)變化不同植被類型土壤輕組碳氮含量的季節(jié)變化p 青藏高原典型多年凍土區(qū)土壤活性有機(jī)質(zhì)同環(huán)境因子青藏高原典型多年凍土區(qū)土壤活性有機(jī)質(zhì)同環(huán)境因子（土壤溫濕度、植被類型、凍融循環(huán)等）的關(guān)系（土壤溫濕度、植被類型、凍融循環(huán)等）的關(guān)系二二. 研究目的研究目的: Beiluhe1： 高寒沼澤草甸高寒沼澤草甸Xidat

9、an： 高寒草甸高寒草甸Beiluhe2： 高寒草原高寒草原Kunlunshan：高寒荒漠：高寒荒漠三三. 研究區(qū)概況：研究區(qū)概況：3.1. 樣地選擇樣地選擇取樣時(shí)間為取樣時(shí)間為2013年年4月月2014年年3月，每月采集一次，每次兩天月，每月采集一次，每次兩天沼澤草甸沼澤草甸ASM草甸草甸AM草原草原AS荒漠荒漠AD3.2. 研究區(qū)概況：研究區(qū)概況：四、研究結(jié)果與討論四、研究結(jié)果與討論從沼澤草甸到荒漠，從沼澤草甸到荒漠，0-30cm層層土壤容重逐漸土壤容重逐漸升高升高，且隨土層加深增加。，且隨土層加深增加。4.1. 土壤容重土壤容重4.2. 土壤顆粒組成百分比：中粗沙土壤顆粒組成百分比：中粗

10、沙(2-0.2mm), 極細(xì)沙極細(xì)沙(0.1-0.05mm), 粘粉粒粘粉粒(0.05mm)4.3. SOC、TN含量和含量和C:N比比從沼澤草甸到荒漠，從沼澤草甸到荒漠，0-30cm層土層土壤壤SOC和和TN含量逐漸降低，含量逐漸降低，SOC和和TN含量隨土層加深而降低。草含量隨土層加深而降低。草原土壤原土壤C:N比最高。比最高。4.4. 氣溫和氣溫和10cm處的地溫、土壤體積含水率的季節(jié)變化處的地溫、土壤體積含水率的季節(jié)變化地溫地溫 ()氣溫氣溫 ()土壤體積含水率土壤體積含水率(%)AD：高寒荒漠：高寒荒漠AS：高寒草原：高寒草原AM：高寒草甸：高寒草甸ASM：高寒沼澤草甸：高寒沼澤草甸

11、4.5. 土壤溶解性有機(jī)碳（土壤溶解性有機(jī)碳（DOC）含量的季節(jié)變化）含量的季節(jié)變化0-10 cm層層DOC含量在沼澤草甸、草甸和荒漠樣地在含量在沼澤草甸、草甸和荒漠樣地在4-5月和月和7-8月增加月增加。草原。草原DOC含量在研究時(shí)段總體呈下降趨勢(shì)。含量在研究時(shí)段總體呈下降趨勢(shì)。4.6. 土壤微生物碳氮含量土壤微生物碳氮含量（MBC和和MBN）的季節(jié)變化的季節(jié)變化沼澤草甸、草甸和草原樣地沼澤草甸、草甸和草原樣地0-10cm層層MBC和和MBN含量最高值均含量最高值均出現(xiàn)在夏季（出現(xiàn)在夏季（6-8月月），之后在），之后在10月也增加，在月也增加，在2014年年2-3月又開(kāi)月又開(kāi)始上升。始上升。

12、4.7. 土壤輕組碳氮含量（土壤輕組碳氮含量（LFC和和LFN）的季節(jié)變化）的季節(jié)變化沼澤草甸和草甸沼澤草甸和草甸0-10 cm層層LFC和和LFN在夏季值較高，最高在夏季值較高，最高值均出值均出現(xiàn)在現(xiàn)在2013年年11月月。草原和荒漠。草原和荒漠0-10cm層層LFC和和LFN季節(jié)變化較為季節(jié)變化較為平緩。平緩。4.8. 土壤活性有機(jī)質(zhì)與環(huán)境因子的相關(guān)性（土壤活性有機(jī)質(zhì)與環(huán)境因子的相關(guān)性（0-10cm）表表1 土壤活性有機(jī)質(zhì)與環(huán)境因子的相關(guān)性土壤活性有機(jī)質(zhì)與環(huán)境因子的相關(guān)性ASM：高寒沼澤草甸；：高寒沼澤草甸；AM：高寒草甸；：高寒草甸；AS：高寒草原；：高寒草原；AD：高寒荒漠；高寒荒漠；ST：土壤溫度（：土壤溫度（）；）；SW：土壤體積含水率（：土壤體積含水率（%）*P0.01， *P0.05. NS, not significant.DOC五五. 主要主要結(jié)論結(jié)論p 四種植被類型四種植被類型0-10 cm層土壤活性有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)出明顯的季節(jié)層土壤活性有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)出明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)，與動(dòng)態(tài)，與土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)、溫濕度變化以及凍融循環(huán)特征土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)、溫濕度變化以及凍融循環(huán)特征等相等相關(guān)。關(guān)。p 沼澤草甸和草甸土壤活性有機(jī)質(zhì)的季節(jié)變化幅度大，