模拟土壤动物和微生物对杨树人工林凋落物分解的影响毕业论文_生态学毕业论文

模拟土壤动物和微生物对杨树人工林凋落物分解的影响毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

土壤作为森林生态系统的基质,在一定条件下与森林中的动植物构成了生态系统的碳存储和交换库。凋落物作为植物碳库和土壤有机碳库之间流动的载体,其分解过程是土壤碳循环的关键内容,实现森林资源可持续利用都具有重要意义。土壤动物在凋落物分解中的作用的相关研究也就变得重要了起来。

本文在简化CENTURY模型的基础上将其进行了一定程度改动,引入土壤动物对凋落物分解的直接作用和间接作用。本文利用文献调研的方法,通过对知网收录的相关文献的检索,取得杨树人工林内植物和土壤条件的相关资料,结合东台林场杨树人工林相关实测数据对模型进行参数化,通过与实测数据比对对模型的有效性进行了验证。

利用模型模拟,依据三种林龄杨树人工林中土壤动物在凋落物分解中的作用,对结果进行敏感性分析。敏感性分析中在增加土壤动物的碳量10%、20%和50%后土壤缓性有机质碳(C)量分别为4296.5、4414.16、4528.5和4862.09(g/m2 ),相对土壤动物C量增加量为0%时的增长量分别为2.7%、5.4%以及13.2%。将有无土壤动物的凋落物分解速率输入模型,模拟出凋落物分解速率的变化。模型运行20年后有土壤动物条件下生物生物呼吸速率显著上升,表层凋落物累积量下降25.6%,缓性和惰性土壤有机质的累积量增加26.6%。

关键词:杨树人工林,模型模拟,凋落物,土壤动物

Modelling Effects of Soil Fauna on Litter Decomposition of Poplar Plantations

ABSTRACT

As the substrate of forest ecosystem, soil forms the carbon storage and exchange pool of ecosystem with the plants and animals in forest under certain conditions.As the carrier of the flow between the plant carbon pool and soil organic carbon pool, the litter decomposition process is the key content of the soil carbon cycle, and it is of great significance to realize the sustainable use of forest resources. The study of the role of soil animals in litter decomposition has become important.

Based on the simplified CENTURY model, this paper has made some changes to introduce the direct and indirect effects of soil animals on litter decomposition. In this paper, by using the method of literature investigation, relevant information of the related literature included in ZhiwangNet was obtained, and relevant data of plant and soil conditions in poplar plantation were obtained, and the model was parameterized, measured, and measured with the actual measured data of poplar plantation in Dongtai Forest Farm. The data comparison verified the validity of the model.

Using model simulations, the sensitivity of the results was analyzed based on the role of soil animals in the litter decomposition in poplar plantations of three ages. In the sensitivity analysis, after increasing the carbon content of soil animals by 10%, 20%, and 50%, the amount of soil C was 4296.5, 4414.16, 4528.5, and 4862.09 (g/m2), respectively. The increase in soil C was 0 % growth was 2.7%, 5.4% and 13.2%, respectively. The litter decomposition rate of the soilless animal was input into the model to simulate the change of litter decomposition rate. After 20 years of model operation, the biological bio-respiration rate increased significantly in the soil animals, the surface litterfall decreased by 25.6%, and the cumulative amount of slow and inert soil organic matter increased by 26.6%.

Key words: Poplar plantation,Model simulation,Litters,Soil fauna

目 录

1文献综述………………………………………………………………………………………1

1.1 研究背景………………………………………………………………………………1

1.2 国内外研究进展………………………………………………………………………1

1.3 研究的目的及意义……………………………………………………………………3

1.4 土壤动物在土壤中的相关作用……..………………………………………………………… 4

1.5 技术路线………………………………………………………………………………5

2 材料与方法……………………………………………………………………7

2.1 试验地概况……………………………………………………………………7

2.1.1 数据获取………………………………………………………………………8

2.2 模型简介……………………………………………………………………9

2.2.1 CENTURY Model…………………………………………………………………9

2.2.2 vensim仿真软件和模型的改进…………………………………………………11

2.3 模型的有效性检测……..……………………………………………………….. 13

3 结果与分析………………………………………………………………………………15

3.1 基于土壤微生物实测数据的CENTURY模型的有效性检测………………………15

3.1.1 模型数据与验证数据的获取……………………………………………………15

3.1.2 模型初始化………………………………………………………………………15

3.1.3 模型的有效性检测………………………………………………………………16

3.2 基于土壤动物对凋落物分解的影响的敏感性分析………………………………17

3.3 土壤动物对凋落物分解的影响的机制…………………………………………18

结论 ………………………………………………………………………………………22

致谢 ……………………………………………………………………………………22

参考文献 ………………………………………………………………………………………24

  1. 文献综述

1.1研究背景

在20世纪后期的几十年里,土壤有机质(Soil Organic Matter,SOM,也称为腐殖质)形成过程中所涉及的过程构成了土壤科学中最重要的科学探究领域之一。国内外学者利用多种手段进行相关问题的研究并取得了丰硕的成果。然而,土壤有机质形成过程并没有被纳入现代的SOM动力学模型中,尽管它们参与量化碳稳定(即:在土壤封存)。此外,现代的模型集中于矿化过程(例如,主要是微生物的异养呼吸作用),并没有包括土壤动物群的重要作用,它们被称为SOM形成的关键因子。而在过去的十年中,人们对土壤有机质(SOM)的形成和稳定有了新的认识,突出了微生物活性的重要性,有机物质的矿物结合和有机物的聚集对SOM的持久性的重要性[1]。植物凋落物作为生态系统地上部分与地下部分连接的枢纽,其分解过程是相当重要的。凋落物在分解的过程中涉及到一系列生物、物理和化学因素的影响。整个过程错综复杂。而土壤动物这一相对活跃的生物因子在土壤生态系统中占有重要的难以忽视地位。但其在土壤表层凋落物分解的过程中所起到的作用,无论是积极还是消极、强烈或是微弱都不甚明了。迄今为止,微节肢动物对凋落物分解和SOM形成过程的贡献还没有得到应有的重视,应该修改理论和经验模型,以包括这些生物对SOM分解的影响。

1.2国内外研究进展

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