內(nèi)蒙古溫帶典型草原土壤凈氮礦化作用.pdf

1、作為陸地植物生長和生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力的主要限制因子之一，土壤氮素礦化和可利用性對全球變化的響應決定著未來陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量并對全球碳循環(huán)產(chǎn)生長遠，深刻的影響。眾所周知，土壤中大部分氮以有機態(tài)存在，有機態(tài)氮必須經(jīng)過轉(zhuǎn)化成為無機態(tài)氮，才能被植物吸收利用。土壤氮素礦化是將有機態(tài)氮轉(zhuǎn)化為無機態(tài)氮的生物化學過程，決定著土壤中氮素的可利用性。理解氮素在草原生態(tài)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化(包括礦化，硝化作用)過程，有助于我們充分認識草地退化機理，為草地恢復和重建

2、提供理論依據(jù)。在中國科學院內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位研究站的典型羊草草原區(qū)，選取了1979年圍封(沒有割草和放牧利用)、1999年圍封(沒有割草和放牧利用)和長期自由放牧三種土地利用方式的羊草草地，分別代表人為干擾強度從小到大的梯度，利用室內(nèi)和野外培育原狀土柱兩種方法，研究了人為干擾強度和環(huán)境因子(溫度和水分)對土壤凈氮礦化作用的影響。
　　 室內(nèi)實驗：設(shè)置不同的溫度梯度和水分梯度，在不同的時間段內(nèi)對原狀土柱進行室內(nèi)培養(yǎng)，觀察這些因

3、子對土壤凈氮礦化的影響。結(jié)果表明：(1)土壤無機氮庫(NH4+-N和NO3--N)在不同土地利用方式情況下差異顯著。但是，經(jīng)過室內(nèi)培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，三個樣地之間的凈氮礦化速率和硝化速率差異不顯著，只有銨化速率表現(xiàn)出顯著差異。(2)溫度對銨化、硝化和礦化速率有顯著影響。但是當培養(yǎng)溫度低于15℃時，無論培養(yǎng)時間多長凈氮礦化量和凈氮礦化速率之間差異均不顯著。溫度高于15℃的三個溫度之間凈氮礦化量和凈氮礦化速率差異極顯著。(3)土壤濕度對凈硝化和凈礦化

4、速率有顯著影響，但是對銨化速率沒有顯著影響，表明當土壤水分限制硝化細菌的活性時，硝化速率對于水分的增加更加敏感。(4)培養(yǎng)時間對銨化、硝化和礦化量有極顯著影響。隨著培養(yǎng)時間的延長銨態(tài)氮積累的量較少，但是硝態(tài)氮的累積量隨著培養(yǎng)時間延長顯著增加。(5)我們的研究表明溫度、濕度和培養(yǎng)時間之間對凈氮礦化的影響存在極顯著的互作效應。
　　 野外試驗：在三種土地利用方式的草地，利用頂蓋埋管原位培育土柱法測定土壤的無機氮庫、凈硝化、銨化和凈氮

5、礦化的季節(jié)動態(tài)。2004年5月開始，每隔30天一次，到11月結(jié)束。結(jié)果表明：(1)三種土地利用方式的草地生態(tài)系統(tǒng)土壤中的NO3--N和NH4+-N含量都表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化趨勢，自由放牧樣地與79年圍封樣地季節(jié)趨勢基本一致，99年圍封樣地各月間NO3--N和NH4+-N含量的差異均達到顯著水平。(2)三種土地利用方式的草地無機氮的季節(jié)動態(tài)兩兩比較發(fā)現(xiàn)，NO3--N濃度在6、7和9月差異極顯著；而在8月三個樣地之間差異不顯著；NH4+-N

6、濃度在5月、7月和8月三個樣地之間都達到顯著水平，在6月、9月和10月情況有所不同，6月自由放牧地與79年圍封樣地間差異不顯著，而這兩個樣地與99年圍封樣地之間的差異達顯著水平，9月79年圍封樣地和99年圍封樣地之間差異不顯著，與自由放牧樣地之間差異顯著；10月情況又有變化，是自由放牧樣地與99年圍封樣地之間差異不顯著，與79年圍封樣地之間差異達顯著水平；(3)土壤無機氮庫和氮素的礦化/硝化速率都存在明顯且比較一致的季節(jié)動態(tài)，但是在個別