改变碳输入对沼泽湿地碳排放的影响及其微生物学机制研究

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1、博士学位论文改变碳输入对沼泽湿地碳排放的影响及其微生物学机制研究作者姓名：宫超指导教师:宋长春研究员中国科学院东北地理与农业生态研究所学位类别:理学博士学科专业:环境科学培养单位:中国科学院东北地理与农业生态研究所2018年5月EffectsofalteredcarboninputoncarbonemissionsofthemarshywetlandsandthemicrobiologicalmechanismsByGongChaoSupervisedbyProfessorSongChangchunADis

2、sertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofPhilosophyinEnvironmentalScienceNortheastInstituteofGeographyandAgroecology,ChineseAcademyofSciencesMay,2018声明秉承研究所严谨的学风与优良的科学道德，本人声明文中除了特别加以标

3、注和致谢的内容外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人或他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与本人合作的同志对本研究做出的贡献均已在论文中予以明确说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：______________日期：2018.5.30保护知识产权声明本人完全了解东北地理与农业生态研究所关于对研究生在研究所攻读学位其间撰写的论文知识产权保护的规定。本人撰写的论文是在导师具体指导下，并得到相关研究经费支持下完成的。其数据和研究成果归属于导师和作者

4、本人，知识产权单位属东北地理与农业生态研究所。本人保证毕业后，以本论文数据和资料发表论文或使用论文工作成果时署名第一单位仍然为东北地理与农业生态研究所。研究所有权保留学位论文及其电子版；研究所可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：__________导师签名：______________日期：2018.5.30摘要摘要植物凋落物，包括立枯物调控对湿地生态系统碳循环及其平衡过程有显著影响，而凋落物质、量的变化受全球环境变化的影响

5、。有关植物凋落物在生态系统呼吸过程的基本功能、作用研究，对于大气-陆地生态系统间的碳交换评价研究至关重要。然而，到目前为止，湿地植被凋落物调控对湿地生态系统呼吸碳排放及其温度敏感性有何影响仍不清楚。本研究中，以东北三江平原地区季节性积水小叶章沼泽湿地为研究对象，通过布置野外原位定位控制实验，对湿地植被凋落物（立枯物）添加或是去除处理，以研究湿地植物凋落物在生态系统碳排放中的作用，并探讨相关作用机制。研究发现：1）湿地生态系统CH4、CO2排放受凋落物调控显著影响，植被去除后CH4排放增加量要明显高于凋落物加

6、倍处理，观测期间第二年的增加效果要显著高于第一年，不同处理下CH4排放量表现为对照处理<凋落物加倍处理<地上植被去除处理<地上植被及凋落物全部去除处理，凋落物添加处理CH4排放增加量要明显低于凋落物去除处理，表明湿地CH4排放量的变化要对凋落物去除处理更为敏感；地上植被及凋落物全部去除处理下表层10cm土壤甲烷产生菌数量要显著高于其他处理，对照处理下产甲烷菌数量最低，与CH4排放变化特点相同；2）凋落物添加后湿地CO2排放增加，去除处理则显著降低，具体表现为地上植被及凋落物全部去除处理<地上植被去除处理<对

7、照处理<凋落物加倍处理，第二年作用效果较第一年更明显，CO2排放变化更易受凋落物去除影响；3）不同凋落物输入处理下孔隙水中可溶性有机碳（DOC）和无机氮（NH+）4显著差异，说明湿地植被凋落物作用下生态系统有不同的碳、氮来源，DOC和NH+4作为微生物可直接利用的碳源、氮源，二者的变化将显著作用于生态系统碳循环过程；4）不同凋落物输入处理下CO2排放温度敏感性Q10值发生了改变，凋落物（包括立枯物及地表凋落物）全部去除处理下Q10值最高，表现出湿地土壤在全球变暖背景下更倾向于碳排放过程。同时，在有湿地植被覆

8、盖条件下，深层土壤（15cm以下）CO2I改变碳输入对沼泽湿地碳排放的影响及其微生物学机制研究排放温度敏感性变化要低于凋落物去除处理，表明湿地植被在湿地生态系统固碳中的重要作用；5）对不同处理下表层10cm土壤样品进行微生物群落结构分析时发现，总微生物量、细菌、真菌、菌根真菌、腐生真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌在不同处理下均表现为凋落物加倍>对照>地上立枯与地表凋落物去除>地上立枯物去除处理；细菌含量要明显高于