松嫩草地生态系统CO_2交换对氮沉降、降水增加及放牧的响应机制.pdf

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5、owSteppe作者：王赟博指导教师：王德利教授孙伟教授学科专业：生态学研究方向：草地生态学东北师范大学学位评定委员会2016年6月本研究由以下项目资助教育部新世纪人才支持计划（NCET-12-0814）国家自然科学基金项目（31270445,31230012）科技部基础性工作专项项目（2012FY111900-3）东北师范大学博士学位论文摘要气候变化和人类对土地利用程度加剧将显著改变生态系统的结构和功能，并通过影响碳循环反作用于全球气候变化。陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分。草地约占

6、陆地面积的20-25%，其巨大的土壤碳库在全球碳平衡过程中发挥着重要的调节功能。同时，草地由于生产力较低、生态系统结构简单等原因极易受到关键环境资源可利用性改变和过度放牧的影响，且难以迅速恢复。因此，认知草地生态系统碳交换对环境变化的响应规律及其潜在调控机制，是正确评估气候变化和人为干扰加剧状况下全球碳收支格局不可或缺的关键环节。本研究在我国松嫩天然草地进行。以放牧实验平台为基础，开展了放牧、增雨和施氮多因素影响下生态系统碳交换改变的长期系统研究，以及增雨和施氮背景下，模拟突发极端干旱事件对净生态

7、系统CO2交换（NEE）影响的短期研究。通过比较不同处理下，生态系统碳交换组分通量和净通量的差异，分析其与环境和生物因子之间的联系，揭示松嫩草地生态系统碳通量对未来降水格局改变、放牧强度和氮沉降增加的响应规律，探究其影响的主要途径，明确其中的关键性调控因子和响应机制。通过3年的放牧、施肥（模拟氮素沉降）和增雨（模拟降水增加）长期野外控制实验，以及2014年短期模拟极端干旱实验，获得了以下主要研究结果：（1）氮素添加极大地刺激了地上生物量和NEE，表明松嫩草地土壤氮素的可用性是生态系统碳循环的主要限

8、制性因子。在实验期间，增加降水处理对生产力形成和光合能力提高影响不显著。草地生长季初期降水量对生长季平均NEE的影响要远高于生长季总降水量。当综合考虑人为降水和自然降水对降水格局的影响后发现，NEE与降雨频率的相关性高于降雨量。这些结果突出显示了在较为湿润的松嫩草地生态系统中，降水时间分布在调控NEE过程中具有重要作用。（2）模拟极端干旱事件显著地降低了草地生态系统CO2交换，但对生物量影响较小。同时，研究发现生物量和水分供给与NEE的恢复速率呈正相关关系，说明水分缺乏会极大地抑制