干湿交替下土壤C、N养分流失机理研究

【摘要】：全球气候变化背景下，局部地区可能经历频繁剧烈的干湿过程或者是长期干旱后灌溉引起剧烈的干湿交替现象。干湿交替对土壤C、N迁移转化有着重要的影响。因此本实验旨在研究在干湿条件下对土壤C、N养分流失机理。实验通过采集农田土壤在室内进行培育实验，设置四种不同的水分条件（干湿组、恒湿组、干旱组、淹水组），在人工气候箱中模拟田间气候进行实验，主要进行以下三个方面的研究：多重干湿交替下土壤退水规律及土壤微生物量变化研究；干湿交替下土壤碳素流失机理研究；干湿交替下土壤氮素流失机理研究。通过实验得出了以下一些结论： （1）实验研究过程中，土壤经历的干湿周期越多，土壤的落干期越短，土壤的持水能力也逐渐减弱。多次干湿交替使得土壤水分消退指数变化的规律性增强，通过拟合土壤水分消退指数曲线，能够可靠的预测下个周期水分变化。干旱使得土壤细菌数量剧烈减少，灌水能迅速刺激土壤中细菌的恢复性生长。真菌总数没有出现剧烈的波动，真菌对于干旱的耐受能力比细菌高。土壤MBC含量在灌水后一段时间内能够迅速增加。 （2）土壤有机碳的矿化损失是在干旱期减弱，复水后激增。多重干湿交替会破坏土壤的团聚体结构，使原本惰性的有机质暴露出来，被暴露的有机质进一步被微生物分解和矿化，从而有助于灌水后土壤呼吸作用的爆发。干湿交替下在干旱后期土壤DOC呈现了缓慢增加的趋势。干湿交替明显刺激了土壤微生物相关酶的酶活，使得土壤碳素的矿化过程随着土壤相关酶活性的增加而加快。 （3）在干湿交替下土壤氮素的矿化-硝化-反硝化作用等一系列过程发生改变。干湿交替能够增强土壤氮素的矿化作用，增加了土壤中可溶性的氮素含量，增加了氮素的淋溶损失。在灌水初期，土壤水分大大超过了土壤的饱和含水量，使得土壤的通气性变差，土壤的反硝化过程加快，能加快土壤氮素流失。土壤的干湿交替处理使得与脲酶与亚硝酸还原酶酶活发生较为剧烈变化。总之，土壤氮素在相关酶活的相互变化、相互影响、相互作用下，流失速度较其他平行组有所加快，但并不显著。 （4）干湿交替下土壤团粒结构对C、N的保护减弱。干湿交替下土壤土壤团聚体经历剧烈的缩涨，使得土壤团聚体结构被破坏，这种破坏作用能够随着干湿周期次数的增加逐渐累积，使得土壤越来越多的C、N素从土壤团聚体当中暴露出来，导致其流失加快。