南极苔原温室气体的同位素变化特征及其产生机理识别.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又南极苔原温室气体的同位素变化特征及其产生机理识别；“一‘⋯作者姓名：白波学科专业：环境科学导师姓名：朱仁斌教授完成时间：二。一二年五月Adissertationformaster’SdegreeStableisotopicCharaCteriStiCSofgreenhousegasesfromAntarctictundrasoilsAuthor’SName：Speciality：一’bupervlsor：Finishedtime：B0BaiEnvironmentalSc

2、ienceProf．RenbinZhuMay,2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：名型坠签字日期：2壁堕堡l!三中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部

3、门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。，囱公开口保密(年)作者签名：么i叁翩虢一签字日期：趁!兰：左：!苎签字日期：摘要土壤是全球大气温室气体的重要的源和汇，过去的研究集中在不同生态条件下土壤温室气体的排放通量。浓度的变化仅反映这些气体整个累积过程的情况，而对这些气体稳定同位素的

4、研究有助于人们了解温室气体的产生和排放机理(曹亚澄等，2008)。南北极由于远离人类活动区，自然生态结构单一，对全球气候的变化尤为敏感，使得这里成为全球科学家研究研究气候变化的理想场所。本文在前人研究工作的基础上，运用稳定同位素的方法，对比分析研究南极苔原土壤三种温室气体的同位素组成及其影响因素，试图从微观层次上阐明南极苔原土壤温室气体的产生机理，为研究全球变化环境下南极苔原生态系统的碳氮循环过程提供重要的科学依据。主要研究内容及研究结果如下：(1)对采集于南极法尔兹半岛两个地点的海豹粪土(HS和

5、GS)、阿德雷岛两个地点的企鹅粪土(AB和AF)以及东南极的帝企鹅粪土(DQ和DQT)，在室内对所采集的样品分别在有氧和厌氧条件下进行冻融培养实验。结果表明：土壤在厌氧条件下比有氧条件下排放了更多的N20。在有氧培养下HS，GS，AB和DQT排放的N20的615N平均值分别为：0．24+4．09％o，．9．61％o，一4．09％o和32．44％o；6180的平均值分别为22．36+2．36％o，27．30％o，41．52‰和25．53％o。在厌氧培养下615N的平均值分别为6．72％o，．15．9

6、7％o，一8．55％o和35．51％o；6180的平均值分别为24．05％o，21．07％o，28．41％o和31．90％o。土壤排放的N20与当地大气N20相比普遍贫15N和180。除DQT和HS外，815N和6180在有氧(r=O．774，p<0．01)和厌氧(FO．946，p<0．01)培养下均呈现很好的正相关性。N20排放量下降的同时伴随着培养瓶内剩余N20中615N：N6180值的增加，证实NzO还原为N2的过程引起重同位素富集。高的水分含量有利于土壤反硝化作用的进行，使释放的N20富集

7、重同位素；pH值也会影响N20的同位素组成，低pH会引起615N值增加。(2)在野外分别对Adl、Ad2、Ad3、SWl、SW2和SW3(其中Adl、Ad2、Ad3分别代表了远离企鹅活动区、过渡区和企鹅聚居地的苔原观测点；SWl、SW2、SW3分别代表了远离海豹活动区、过渡区和海豹活动区的苔原观测点)进行C02排放浓度的现场观测，同时在现场对这几个观测点分别进行遮光和透光观测，以研究不同的光照条件对COz浓度排放及其同位素组成的影响。在实验室内对新鲜阿德利企鹅粪MI和G1分别在有氧冻融、有氧恒温和

8、厌氧恒温条件下进行培养，以研究有氧和厌氧培养对COz浓度排放及其同位素组成的影响。结果表明：太阳光照通过影响苔原植被的光合作用从而问接影响C02的摘要同位素组成。透光观测相对于遮光观测更有利于13C的富集。C02浓度与613C值之间呈现负相关关系，即C02浓度越高，对应的6BC值越低。这说明土壤微生物的呼吸作用使土壤释放的C02贫玛C。厌氧培养下相对于有氧培养更有利于13C的富集，而6180值在两种培养条件下的差异不是很大。野外观测相对于实验室培养下C02的613C值更高，而6撼O