Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| DOI | 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.003951 |
| 滇南退化喀斯特生态系统土壤和植物对水分添加的响应 | |
| Muhammad Umair | |
| 出版年 | 2019 |
| 学位类型 | 博士 |
| 学位授予单位 | 上海交通大学 |
| 中文摘要 | 由于典型的地质条件和强烈的人为干扰,如农业开发、放牧、薪柴生产和城市化,中国西南形成大量退化的喀斯特植物群落。喀斯特地貌主要表现为,基岩石灰岩成土极慢,导致土壤持水能力降低,土壤瘠薄。在喀斯特地区,大规模的土地和植被群落退化,造成了严重的干旱和水土流失,形成了类似沙漠的景观。干旱胁迫是限制喀斯特地区植物生长、存活和分布的最常见因素之一,也影响微生物群落种类组成。因此,在长期的演化过程中,喀斯特地区的大多数植物和微生物已经适应了干旱的气候条件;同时,在这样的气候条件下,土壤的化学成分也与这些植物和微生物紧密相关。根据有关预测,中国南部地区未来降水量有增加的趋势,但时,目前我们还不了解水分增加如何影响土壤、微生物种群和植物。气候变化是影响西南喀斯特地区岩溶水文地质的重要因素之一,随着降水量的不断增加,岩溶水文地质会受到影响,植物的生长和分布也会被改变。在本研究中,我们对中国云南南部喀斯特地区的一个灌木-草丛群落进行了人工增雨试验,其增水量为4个水平(CK、T1、T2和T3分别表示当前月降水量的0%、+20%、+40%和+60%)。加水试验于2017年4月初开始,5月底和8月底对土壤和植物进行取样。在加水条件下,对土壤化学成分、土壤微生物群落、优势草本植物和灌木的元素化学计量及其代谢物进行了研究。我们的研究旨在了解未来降水量增加对喀斯特生态系统的影响。主要发现如下:1、水分添加改变了土壤的元素浓度和化学计量特征在5月底(旱季)和8月底(雨季)进行土壤采样,测定土壤常量元素(C、H、N、P、K、Ca、Mg和S)、微量元素(Mn、Fe、Zn和Cu)和非必需元素(Na、Al和Si)的含量,并测定了土壤含水量和p H值。结果表明,两季土壤水分含量均随增水量的增加而增加(p<0.001),表明水分增加对这些植物形成了“水湿逆境”。然而,随着供水量的增加,这两种灌木缬氨酸和苏氨酸(氨基酸)、苏糖酸盐、琥珀酸和抗坏血酸(有机酸)、半乳糖和鼠李糖(糖)以及表壁蛋白和油酸胺(次生代谢物)均呈下降趋势。在水处理T1时,两种草本植物总代谢产物均增加;在水分处理T2和T3时,A.setosa总代谢产物均显著减少,而C.distans总代谢产物则没有变化。这些结果表明,灌木植物三羧酸循环和氨基酸代谢以及草本植物莽草酸途径受水分添加的强烈影响。总体而言,灌木和草本植物代谢组对水分添加表现了不同响应变化,这有助于我们理解植物对气候变化的响应策略的差异性。在土壤退化严重的中国西南喀斯特地区,水分供应对土壤化学和物理过程具有强烈的限制作用,不同植物和土壤微生物对水分变化表现出敏感性和响应差异性。随着未来降水量的增加,土壤元素浓度、土壤微生物种群以及植物的化学计量和代谢组学将发生响应性的变化,也将影响生态系统功能。我们的试验是首次水分添加对退化喀斯特生态系统影响研究,这些结果将有助于我们更好地了解气候变化对西南岩溶地区生态过程的影响,也将有助于我们制定合理经营措施。 |
| 中文关键词 | 气候变化 ; 叶代谢物 ; 植物化学计量 ; 土壤元素 ; 土壤微生物群落 ; 灌木 ; 草本植物 ; 加水处理 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | Q948.113 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/373048 |
| 作者单位 | 上海交通大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | Muhammad Umair. 滇南退化喀斯特生态系统土壤和植物对水分添加的响应[D]. 上海交通大学,2019. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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