青藏高原東部山區(qū)坡向-群落組合對(duì)土壤生物化學(xué)特性和碳氮礦化的影響.pdf

1、在青藏高原東部山區(qū)，存在這樣有趣的山地景觀：山脊將植物群落分成坡向朝南的草甸群落和坡向朝北的灌叢群落。理解這種坡向-群落組合對(duì)土壤碳氮礦化的影響對(duì)于評(píng)估全球變暖下青藏高原山區(qū)土壤碳氮循環(huán)具有重要的意義。然而，目前對(duì)青藏高原東部山區(qū)不同坡向-群落組合下土壤生物化學(xué)特性和碳氮礦化仍缺少足夠的了解。為了探究坡向-群落組合對(duì)土壤碳氮礦化的影響，于2011年在青藏高原東部山區(qū)（甘肅省武威市天祝藏族自治縣抓喜秀龍鄉(xiāng)）選取兩座典型山丘，探究了坡向-群

2、落組合對(duì)土壤水熱條件、pH值、土壤質(zhì)地、總有機(jī)碳及其組成、全氮、微生物量碳氮、酶活性和土壤碳氮礦化的影響。土壤碳礦化是在室內(nèi)（18℃和25℃）培養(yǎng)49天測定；土壤氮礦化是采用原位培養(yǎng)方法測定。取得結(jié)果如下：
　　1.在植物生長季（6月至9月），這兩種群落之間的土壤溫度和含水量存在顯著差異：草甸群落表層土壤（0–15cm）的日均溫度比灌叢群落的高2–9℃，然而后者的土壤含水量卻是前者的2–5倍。另外這兩種群落下的土壤質(zhì)地均為粉質(zhì)壤土

3、；灌叢群落土壤pH值和無機(jī)碳含量都顯著低于草甸群落土壤的。
　　2.超過一半的土壤總有機(jī)碳是貯存在顆粒有機(jī)碳中。灌叢群落的土壤總有機(jī)碳和全氮含量以及碳氮比值都是顯著高于草甸群落的：灌叢群落土壤的總有機(jī)碳和全氮含量分別為87.7~114.1g kg-1和7.7~9.3g kg-1，分別比草甸群落土壤的高63~78％和26~31%，因此前者土壤有機(jī)質(zhì)碳氮比值是11.4-12.3，比后者的高出29-40%。雖然灌叢群落土壤的總有機(jī)碳和全

4、氮含量較高,但是土壤微生物量碳氮含量、β-葡萄糖苷酶和脲酶活性都顯著小于草甸群落土壤的。
　　3.灌叢群落土壤總有機(jī)碳中的非纖維素糖含量是顯著小于草甸群落土壤的（130mg g-1OC對(duì)比153mg g-1OC）；然而這兩種群落下在0-15cm土層的木質(zhì)素含量卻沒有顯著差異（平均含量為20mg g-1OC），只在15-30cm土層發(fā)現(xiàn)灌叢群落土壤的木質(zhì)素含量是顯著大于草甸群落土壤的（17mg g-1OC對(duì)比12mg g-1OC）。

5、另外與草甸群落土壤相比，灌叢群落土壤總有機(jī)碳中含有更高比例的微生物來源的非纖維素糖，而且土壤微生物分解木質(zhì)素的程度也較高。
　　4.室內(nèi)培養(yǎng)49天后，草甸群落土壤碳礦化累積量是顯著高于灌叢群落土壤的（15.0-16.2mg C g-1OC對(duì)比9.7-12.8mg C g-1OC）。土壤有機(jī)碳礦化累積量和非纖維素糖、微生物量碳和顆粒有機(jī)碳含量都有顯著的正相關(guān)關(guān)系，表明草甸群落土壤中含有較高含量的易于礦化的有機(jī)碳組分。培養(yǎng)溫度和土層深

6、度對(duì)于土壤碳礦化的影響存在交互作用，但是培養(yǎng)溫度和群落類型之間不存在交互作用，表明與15-30cm土層土壤相比，0-15cm土層的土壤碳礦化對(duì)溫度升高更加敏感，然而這兩種群落之間的土壤碳礦化對(duì)溫度升高的響應(yīng)基本相似。
　　5.在植物生長季，草甸群落土壤總氮礦化和凈氮礦化速率都是顯著大于灌叢群落土壤的，因此0-15cm土層的草甸群落土壤有機(jī)氮凈礦化累積量（7.1-8.7g N m-2）比灌叢群落土壤的（3.5-3.9g N m-2）

7、高104-121%，0-30cm土層的草甸群落土壤有機(jī)氮凈礦化累積量（22.1-22.3g N m-2）比灌叢群落土壤的（7.9-9.5g N m-2）高134-178%。雖然灌叢群落土壤氮礦化速率是低于草甸群落土壤的，但是前者具有較高的無機(jī)氮含量，這是由于灌叢植物生長速率較低，因此灌叢植物吸收的土壤氮素量是小于草本植物的。這表明土壤氮礦化速率和植物吸收土壤無機(jī)氮關(guān)系的緊密程度是坡向朝北的灌叢群落小于坡向朝南的草甸群落，突出了青藏高原東