长江口湿地土壤酶活性和土壤微生物生物量对长期模拟升温的响应
长江口湿地土壤酶活性和土壤微生物生物量对长期模拟升温的响应
【摘要】： 以气候变暖为主要特征的全球气候变化己经并正在改变着陆地生态系统过程。土壤酶和土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,在生态系统生物地球化学循环和能量流动中扮演着重要角色。然而,土壤酶活性和土壤微生物对环境变化非常敏感,这意味着气候变暖对土壤酶活性和微生物的影响将在很大程度上影响土壤生态系统的结构和功能。目前为止,关于温度升高对土壤酶活性和微生物影响的研究大多数集中于短期模拟升温对森林、农田和草原等生态系统土壤酶活性和微生物的影响,而有关长期模拟升温对湿地生态系统土壤酶活性和微生物的影响了解较少。因此,本研究以长江口崇明东滩湿地为对象,采用开顶室生长箱(Open top chamber OTC)原位模拟大气温度升高,在升温第8年,研究了长江口湿地0-10、10-20、20-30和30-40 cm土层5种重要土壤酶(蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶)活性以及土壤微生物生物量碳氮对长期模拟升温的响应,并分析了升温条件下土壤酶活性、土壤微生物生物量与土壤温度、土壤含水量、总有机碳、总氮、总磷以及土壤酶活性与土壤微生物生物量之间的相关性,在此基础上探讨长江口湿地土壤酶活性和微生物生物量对长期模拟升温的响应机理,以期为深入理解长江口湿地生态系统对气候变暖的响应提供科学依据。主要研究结果如下:1.长期模拟升温整体上显著提高长江口湿地土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶活性以及微生物生物量碳氮含量。2.长期模拟升温对长江口湿地土壤酶活性和微生物生物量的影响呈现出显著的季节性差异。例如,升温在春、夏、秋季使蔗糖酶活性显著提高,但在冬季使蔗糖酶活性显著降低;升温使脲酶活性在夏、秋季显著升高,但在春、冬季对脲酶活性无显著影响;升温在春季显著降低3种磷酸酶活性,在夏、秋季显著提高磷酸酶活性,但在冬季对磷酸酶活性无显著影响;长期模拟升温在春、夏季显著提高土壤微生物生物量碳氮含量,但在秋、冬季对土壤微生物生物量碳含量无显著影响。3.长期模拟升温对长江口湿地不同土壤深度酶活性的影响不同,整体上表现为对表层土壤(0-10 cm)酶活性的影响更加明显,随着土壤深度加深,其影响逐渐减弱。例如,升温仅显著提高了表层土壤(0-10 cm)蔗糖酶、磷酸酶的活性,却对深层土壤(10-40 cm)蔗糖酶、磷酸酶的活性影响较小。而长期模拟升温对不同土壤深度的微生物生物量的影响并未呈现一定的规律。4.相关分析表明:土壤酶活性、微生物生物量碳氮均与土壤总有机碳呈显著正相关,但是与土壤温度、总氮、总磷无显著相关性;土壤酶活性还与土壤微生物生物量呈显著正相关,却与微生物生物量碳氮比无显著相关性。5.土壤总有机碳与土壤酶活性、微生物生物量呈显著正相关,说明总有机碳是影响长江口湿地土壤酶活性、微生物生物量对长期模拟升温响应的重要生态因子。升温对土壤酶活性和微生物生物量的影响因季节变化和土壤深度有所差异,可能反映了温度升高导致的植物生长加快,使根系生物量增加,以及升温对凋落物分解速率影响随土壤深度而有所不同。可见,土壤酶活性和微生物生物量对长期模拟升温的响应可能与土壤深度变化、植物C源输入变化有密切关系,因此关于升温对土壤微生物活性的影响应在土壤地上与地下过程及其相互依存关系方面需进一步深入研究。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
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