中国北方季风气候区土壤氨基糖特性及其生态指示意义研究

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土壤的物质循环是生物圈物质循环的重要部分,而土壤微生物对有机质的转化过程是土壤物质循环不可缺少的环节。土壤微生物的活动性与大气——植被——土壤系统环境性质有着密切的相关性。土壤氨基糖是由土壤微生物合成的,它在土壤中的组成和含量具有相对的稳定性,同时土壤氨基糖具有异源性,因此,关于土壤氨基糖特性的研究可以从微观的角度理解土壤有机质的生物化学过程,而关于土壤氨基糖与自然环境的相关性研究可以为生态信息提供新的生物标志。但是土壤氨基糖可否作为特定环境的生物标志,能在多长时间尺度与多人空间尺度上作为环境信息的生物标志还知之甚少,因此,本文在前人研究的基础上,测量了中国北方季风气候区不同植被类型的士壤氨基糖含量,通过它们与气候等环境因子的相关性,探讨了土壤氨基糖究竟在多大空间范围内可以作为指示植被类型的生物标志,能否在较大空间尺度上揭示具有人类耕作特点的环境信息。另外,为了寻找指示不同时间尺度环境信息的最合适的土壤氨基糖指标,本文分析了西辽河流域表土不同有机质库中的氨基糖特性,并根据全样与不同有机质库中的土壤氨基糖性质反演了赤峰市四方城自辽代以来土地利用/覆盖类型的变化。 中国北方季风气候区(经度从112.35<0> E至128.13<0>E,纬度从33.970 N至44.39<0>N)的74个表土氨基糖性质与气候、土壤理化指标的相关分析表明,土壤氨基糖性质受自然条件的深刻影响,导致不同植被类型土壤氨基糖组成和含量的差别。因此,不同土壤氨基糖指标能够指示不同空间尺度的环境信息。特定的土壤氨基糖指标对人类耕作活动具有指示意义。 对西辽河流域13个表土全样及不同有机质库中的土壤氨基糖性质分析表明,不同有机质库中的氨基糖特性具有指示不同时间尺度环境信息的功效。同时,土壤中细砂粒级(代表不稳定库)与重组分(代表稳定库)的氨基糖都可以较好地反映该流域的环境信息。 应用全土、轻重组分中的土壤氨基糖特性,并对照野外观察和已知的考古资料,对四方城古耕地的生态特征进行反演,发现轻组分氨基糖能更好地反映自1000aBP以来四方城土地利用类型的变化,并且轻组分中的不同氨基糖指标对于反演古生态信息具有不同的适用性。 本文的研究表明:土壤氨基糖可以指示不同植被类型,并在较大空间尺度上揭示人类耕作活动的环境信息。本研究为在土壤己糖胺周转周期内提取土壤环境信息进行了新的探索,为古土壤研究提供了新的生物标志。
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