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内蒙古温带典型草原土壤净氮矿化作用

王常慧  
【摘要】:作为陆地植物生长和生态系统初级生产力的主要限制因子之一,土壤氮素矿化和可利用性对全球变化的响应决定着未来陆地生态系统的碳储量并对全球碳循环产生长远,深刻的影响。众所周知,土壤中大部分氮以有机态存在,有机态氮必须经过转化成为无机态氮,才能被植物吸收利用。土壤氮素矿化是将有机态氮转化为无机态氮的生物化学过程,决定着土壤中氮素的可利用性。理解氮素在草原生态系统中的转化(包括矿化,硝化作用)过程,有助于我们充分认识草地退化机理,为草地恢复和重建提供理论依据。在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的典型羊草草原区,选取了1979年围封(没有割草和放牧利用)、1999年围封(没有割草和放牧利用)和长期自由放牧三种土地利用方式的羊草草地,分别代表人为干扰强度从小到大的梯度,利用室内和野外培育原状土柱两种方法,研究了人为干扰强度和环境因子(温度和水分)对土壤净氮矿化作用的影响。 室内实验:设置不同的温度梯度和水分梯度,在不同的时间段内对原状土柱进行室内培养,观察这些因子对土壤净氮矿化的影响。结果表明:(1)土壤无机氮库(NH4+-N和NO3?-N)在不同土地利用方式情况下差异显著。但是,经过室内培养发现,三个样地之间的净氮矿化速率和硝化速率差异不显著,只有铵化速率表现出显著差异。(2)温度对铵化、硝化和矿化速率有显著影响。但是当培养温度低于15℃时,无论培养时间多长净氮矿化量和净氮矿化速率之间差异均不显著。温度高于15℃的三个温度之间净氮矿化量和净氮矿化速率差异极显著。(3)土壤湿度对净硝化和净矿化速率有显著影响,但是对铵化速率没有显著影响,表明当土壤水分限制硝化细菌的活性时,硝化速率对于水分的增加更加敏感。(4)培养时间对铵化、硝化和矿化量有极显著影响。随着培养时间的延长铵态氮积累的量较少,但是硝态氮的累积量随着培养时间延长显著增加。(5)我们的研究表明温度、湿度和培养时间之间对净氮矿化的影响存在极显著的互作效应。 野外试验:在三种土地利用方式的草地,利用顶盖埋管原位培育土柱法测定


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