青藏高原多年冻土区土壤活性有机质的季节变化特征PPT课件

1、 报告人：尚报告人：尚 雯雯 单单 位：甘肃省治沙研究所位：甘肃省治沙研究所 2016. 09. 25青藏高原多年冻土区土壤活性有机质的季青藏高原多年冻土区土壤活性有机质的季节变化特征节变化特征第三届第三届“甘肃生态论坛甘肃生态论坛”专题报告专题报告提提 纲纲p 研究背景研究背景p 研究目的研究目的p 研究区概况研究区概况p 研究结果与研究结果与讨论讨论不同植被类型不同植被类型土壤理化性质土壤理化性质不同植被类型土壤活性有机质的季节变化特征不同植被类型土壤活性有机质的季节变化特征土壤活性有机质对环境因子土壤活性有机质对环境因子的响应的响应p 主要主要结论结论一一. 研究背景研究背景p 多年冻土

2、区占北半球陆地面积的多年冻土区占北半球陆地面积的24%，多年冻土区土壤碳库（，多年冻土区土壤碳库（0-3m深）约为深）约为1024 Pg（1Pg=1015g），约为全球地下有机碳库的），约为全球地下有机碳库的50%（2300Pg），高于植被），高于植被( 650 Pg) 碳库和大气碳库和大气( 730 Pg) 碳库碳库 (Zimov et al., 2006; Schuur et al., 2008; Tanocai et al., 2009）。）。青藏高原多年冻土面积约为青藏高原多年冻土面积约为130万万 km2，占高原总面积的占高原总面积的54.3%。面积为面积为1.60108 hm2的高

3、原草地的高原草地0-65 cm深土壤有机碳储量为深土壤有机碳储量为335.1973108 t，约占，约占全国土壤有机碳储量的全国土壤有机碳储量的23.44%。青藏高原土壤有机碳主要积累在高山草甸土。青藏高原土壤有机碳主要积累在高山草甸土和高山草原土中，两者之和约为和高山草原土中，两者之和约为232.36108 t。CO2对全球变暖的贡献率最大（对全球变暖的贡献率最大（IPCC, 2007）高纬度和高海拔生态系统对温高纬度和高海拔生态系统对温度升高的响应更为敏感和迅速度升高的响应更为敏感和迅速p 寒冷的环境有利于多年冻土有机质的积累，其具有非常高的平均土壤碳寒冷的环境有利于多年冻土有机质的积累，

4、其具有非常高的平均土壤碳含量（含量（Zimov et al., 2006 ；Graham., 2012）。气候变化导致的多年冻土退）。气候变化导致的多年冻土退化会使储存在冻土中的大量土壤有机碳快速分解并释放出化会使储存在冻土中的大量土壤有机碳快速分解并释放出CO2进入大气，形进入大气，形成成多年冻土的碳反馈效应多年冻土的碳反馈效应。碳库大小碳库大小碳释放速率碳释放速率多年冻土的碳反馈效应多年冻土的碳反馈效应（Schaefer et al., 2011;张廷军, 2012）物理分组法物理分组法（LFC、LFN）微生物学法微生物学法（MBC、MBN）化学法化学法（DOC、DON）土壤碳库土壤碳库活

5、性库活性库Labile pool慢性库慢性库Intermediate pool惰性库惰性库Passive poolp 活性土壤有机质易分解，周转快，能直接响应植物的营养供应活性土壤有机质易分解，周转快，能直接响应植物的营养供应（Janzen et al.,1992; Six et al.,2002; Davidson and Janssens, 2006 ）。）。p 温湿度、植被类型、土壤质地、微生物群落结构和组成等温湿度、植被类型、土壤质地、微生物群落结构和组成等都影响都影响土壤活性有机质的大小和分布。土壤活性有机质的大小和分布。周转时周转时间快慢间快慢分组方法不同分组方法不同极极 地地 地

6、地 区区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) (西伯利亚)；Prokushkin et al., (2007) (西伯利亚)研究了植被类型、冻土温湿度、冻融循环等的变化对溶解性有机碳氮（DOC, DON）、微生物量碳氮（MBC, MBN）、颗粒有机碳（POC）的影响。刘文杰（刘文杰（2012、2014）、）、牟翠翠（牟翠翠（2

7、014、2016）等对疏勒）等对疏勒河流域、黑河上游不同植被、冻融河流域、黑河上游不同植被、冻融循环特征下土壤微生物、稳定性循环特征下土壤微生物、稳定性C同位素、同位素、DOC等做了研究等做了研究。王根绪等王根绪等(2002)，杨元和等，杨元和等(2008)张新芳等张新芳等(2014)调查了调查了青藏高原中部土壤有机碳青藏高原中部土壤有机碳储量、微生物群落分布特征。储量、微生物群落分布特征。吴晓东吴晓东(2012a, 2012b) 、方红兵等方红兵等(2016)调查了羌塘调查了羌塘高原多年冻土区土壤高原多年冻土区土壤C储量储量及土壤酶活性特征。及土壤酶活性特征。青藏高原多年冻土区青藏高原多年冻

8、土区p 青藏高原中部多年冻土区土壤活性有机质的变化青藏高原中部多年冻土区土壤活性有机质的变化特征特征 不同植被类型土壤溶解性有机碳的季节变化不同植被类型土壤溶解性有机碳的季节变化 不同植被类型土壤微生物碳氮含量的季节变化不同植被类型土壤微生物碳氮含量的季节变化 不同植被类型土壤轻组碳氮含量的季节变化不同植被类型土壤轻组碳氮含量的季节变化p 青藏高原典型多年冻土区土壤活性有机质同环境因子青藏高原典型多年冻土区土壤活性有机质同环境因子（土壤温湿度、植被类型、冻融循环等）的关系（土壤温湿度、植被类型、冻融循环等）的关系二二. 研究目的研究目的: Beiluhe1： 高寒沼泽草甸高寒沼泽草甸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. 研究区概况：研究区概况：3.1. 样地选择样地选择取样时间为取样时间为2013年年4月月2014年年3月，每月采集一次，每次两天月，每月采集一次，每次两天沼泽草甸沼泽草甸ASM草甸草甸AM草原草原AS荒漠荒漠AD3.2. 研究区概况：研究区概况：四、研究结果与讨论四、研究结果与讨论从沼泽草甸到荒漠，从沼泽草甸到荒漠，0-30cm层层土壤容重逐渐土壤容重逐渐升高升高，且随土层加深增加。，且随土层加深增加。4.1. 土壤容重土壤容重4.2. 土壤颗粒组成百分比：中粗沙土壤颗粒组成百分比：中粗

10、沙(2-0.2mm), 极细沙极细沙(0.1-0.05mm), 粘粉粒粘粉粒(0.05mm)4.3. SOC、TN含量和含量和C:N比比从沼泽草甸到荒漠，从沼泽草甸到荒漠，0-30cm层土层土壤壤SOC和和TN含量逐渐降低，含量逐渐降低，SOC和和TN含量随土层加深而降低。草含量随土层加深而降低。草原土壤原土壤C:N比最高。比最高。4.4. 气温和气温和10cm处的地温、土壤体积含水率的季节变化处的地温、土壤体积含水率的季节变化地温地温 ()气温气温 ()土壤体积含水率土壤体积含水率(%)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：高寒沼泽草甸：高寒沼泽草甸

11、4.5. 土壤溶解性有机碳（土壤溶解性有机碳（DOC）含量的季节变化）含量的季节变化0-10 cm层层DOC含量在沼泽草甸、草甸和荒漠样地在含量在沼泽草甸、草甸和荒漠样地在4-5月和月和7-8月增加月增加。草原。草原DOC含量在研究时段总体呈下降趋势。含量在研究时段总体呈下降趋势。4.6. 土壤微生物碳氮含量土壤微生物碳氮含量（MBC和和MBN）的季节变化的季节变化沼泽草甸、草甸和草原样地沼泽草甸、草甸和草原样地0-10cm层层MBC和和MBN含量最高值均含量最高值均出现在夏季（出现在夏季（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月又开月又开始上升。始上升。

12、4.7. 土壤轻组碳氮含量（土壤轻组碳氮含量（LFC和和LFN）的季节变化）的季节变化沼泽草甸和草甸沼泽草甸和草甸0-10 cm层层LFC和和LFN在夏季值较高，最高在夏季值较高，最高值均出值均出现在现在2013年年11月月。草原和荒漠。草原和荒漠0-10cm层层LFC和和LFN季节变化较为季节变化较为平缓。平缓。4.8. 土壤活性有机质与环境因子的相关性（土壤活性有机质与环境因子的相关性（0-10cm）表表1 土壤活性有机质与环境因子的相关性土壤活性有机质与环境因子的相关性ASM：高寒沼泽草甸；：高寒沼泽草甸；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：土壤温度（：土壤温度（）；）；SW：土壤体积含水率（：土壤体积含水率（%）*P0.01， *P0.05. NS, not significant.DOC五五. 主要主要结论结论p 四种植被类型四种植被类型0-10 cm层土壤活性有机质表现出明显的季节层土壤活性有机质表现出明显的季节动态，与动态，与土壤养分动态、温湿度变化以及冻融循环特征土壤养分动态、温湿度变化以及冻融循环特征等相等相关。关。p 沼泽草甸和草甸土壤活性有机质的季节变化幅度大，