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嫩江流域天然植物群落生态系统碳储量沿湖岸至高地空间分异规律及影响因素

嫩江流域天然植物群落生态系统碳储量沿湖岸至高地空间分异规律及...

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作者：高旭东北林业大学

学位级别：硕士

陆地生态系统碳库是连接陆地生态系统与气候变化的纽带,但陆地生态系统碳库的时空异质性和影响机制仍不十分清楚。本研究目的在于探究温带嫩江流域半干旱地区生态系统碳储量沿湖岸至高地环境梯度的空间分布格局及成因。采用相对生长方... 详细信息

陆地生态系统碳库是连接陆地生态系统与气候变化的纽带,但陆地生态系统碳库的时空异质性和影响机制仍不十分清楚。本研究目的在于探究温带嫩江流域半干旱地区生态系统碳储量沿湖岸至高地环境梯度的空间分布格局及成因。采用相对生长方程、碳/氮分析仪测定法,同步测定沿湖岸至高地环境梯度依次分布的8种植物群落(狭叶香蒲(Typha angustifolia)沼泽-XYP、小香蒲(Typha minima Funk)沼泽-XP、芦苇(Phragmites australis)沼泽-L、草丛沼泽(tussock wetland)-C、拂子茅(Calamagrostis epigeios)草甸-F、湿生羊草(Leymus chinensis)草地-S、旱生羊草草地-H和沙丘榆树(Ulmus pumila spp.)疏林-Y)的生态系统碳储量(植被和土壤)、植被净初级生产力与年净固碳量及其相关环境因子(水位、土壤有机质、全氮和全磷等),揭示其空间分异规律及其形成机制。研究结果表明:(1)植被碳储量(0.98～27.86 tC·hm)沿湖岸至高地环境梯度总体上呈先降后升的空间分异规律(Y>L,XYP,XP>C,F,S,H),且以草本层碳储量占优势地位(Y除外),凋落物层占比相对较小;草本层碳储量(0.30～8.11 tC·hm)沿湖岸至高地环境梯度呈递减规律(L,XYP,XP>C,F,S>H,Y),凋落物层碳储量(0.12～1.88 tC·hm)以L、F、S、Y相对较高。(2)土壤碳储量(38.49～321.72 tC·hm)沿湖岸至高地环境梯度呈阶梯式递减规律(XYP,XP>L,C>F,S,H>Y),且存在明显的水平空间(XYP,XP各土壤层均最高;L,C大部分土壤层较高;F,S,H仅表层较高;Y各土壤层均最低)和垂直空间(XYP,XP,L随土壤深度递减;F,S,H中上部土壤层递减;C和Y各层相近)分异规律。(3)生态系统碳储量(66.35～329.94 tC·hm)沿湖岸至高地环境梯度也呈阶梯式递减规律(XYP,XP>L,C>F,S,H>Y),且其分配格局多以土壤碳储量占绝对优势(95.43%～99.04%),(仅Y土壤碳储量(占比58.2%)低)。(4)植被净初级生产力(2.11～16.28 t·hm·a)沿湖岸至高地环境梯度呈阶梯式递减(XYP,L,XP>C,F,S>H,Y),其中XYP,L高于东北植被净初级生产力的上限值,XP,C,F,S高于或接近其下限值,H,Y低于其下限值;植被年净固碳量(0.68～7.00 tC·hm·a)沿湖岸至高地环境梯度也呈阶梯式递减规律(L,>XYP,XP>C,F,S>H,Y),其中L,XYP的年净固碳量高于我国和全球植被固碳平均值。因此,处于环境梯度下半段永久/季节积水生境的L与XYP具有较强的固碳能力,在区域碳汇管理中应充分发挥其碳汇作用。(5)处于环境梯度下段永久积水生境的植物群落生态系统各组分碳储量与年净固碳量均受水位所控制;处于环境梯度中段季节性积水生境的植物群落生态系统各组分碳储量与年净固碳量受土壤有机质、全氮、全磷和速效钾所控制;处于环境梯度上段干旱生境的植物群落生态系统各组分碳储量与年净固碳量受土壤有机质和速效磷所控制。因此,嫩江流域沿湖岸至高地环境梯度依次分布的8种植物群落生态系统碳储量和固碳能力存在明显的空间分布格局,且微地形对水分和养分再分配引起的空间异质性控制着植物群落碳汇作用的发挥,故对这类环境梯度的完整性应加以重点保护。

关键词：嫩江流域天然植被生态系统碳储量植被年净固碳量沿湖岸至高地环境梯度空间分异规律

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