氮磷添加对亚热带杉木人工林土壤N2O排放的影响

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N2O是温室气体中的重要一员,不仅能引起全球气候变暖,而且还和臭氧层破坏、酸沉降息息相关。全球N2O不仅年排放量大(6.7-36.7Tg N·a-1),而且年递增速度也大(0.2%-0.3%),因此引起了研究全球变化和氮循环的学者们的高度重视。森林是地球上分布最广的陆地生态系统,是大气N2O的重要源。在我国,亚热带杉木人工林占有很大的比例,在林业经营中常会进行一些施肥活动,而且主要以氮磷肥为主,施肥对生产力和N2O的排放都会产生不同影响,探讨这些施肥活动对亚热带杉木人工林土壤N2O排放的影响显得十分重要。本文以位于江西省泰和县的中国科学院千烟洲试验站的石溪林场的亚热带杉木人工林为研究对象,采用静态箱—气相色谱法,针对空白对照(CK)、低氮(N1)、高氮(N2)、磷添加(P)、低氮加磷(N1P)和高氮加磷(N2P))这6种施肥处理,对土壤N2O的排放进行原位测定研究。揭示杉木人工林土壤N2O排放对氮磷添加的响应,量化林业施肥对土壤N2O排放的影响,为杉木人工林在林业经营中科学施肥活动及减少土壤N2O排放提供科学依据,对认识施肥对土壤N2O排放影响及减少大气中N2O量具有重要意义。主要结论如下:(1)不同施肥处理下,杉木人工林土壤N2O的排放量具有一定的差异。CK、N1、N2、P、N1P和N2P处理年平均土壤N2O通量分别为10.49±0.73、13.13±1.10、22.98±2.82、13.28±1.24、12.55±0.36和28.15±3.58μg·m-2·h-1。不同水平氮肥添加均能增加土壤N2O的排放,其中高氮处理能显著增加土壤N2O的排放(P<0.05)。磷添加也具有增加土壤N2O排放的趋势。氮磷混合添加时,低氮加磷处理相较于低氮处理具有减少土壤N2O排放的趋势,高氮加磷处理相较于高氮处理具有增加土壤N2O排放的趋势。氮磷添加对土壤N2O排放的影响,与对土壤中硝态氮和氨态氮含量变化的影响相吻合。这说明氮磷添加对土壤中硝态氮和氨态氮含量的影响是氮磷添加对土壤N2O排放产生影响的一个重要途径。(2)不同施肥处理下,杉木人工林土壤N2O的排放量均具有相同的季节变化趋势,而且季节变化差异较大。夏季土壤N2O的排放比例占全年的60%以上,春秋冬季差异较小,冬季最低。施肥只能在土壤N2O季节变化的基础上,改变其变化的幅度。CK、N1、N2、P、N1P和N2P处理下土壤N2O年累计排放量分别为0.92、1.14、1.91、1.17、1.12和2.43kg·hm-2。(3)不同施肥处理下,土壤N2O通量与土壤温度之间不管在干湿季还是全年均具有显著的相关性(P<0.05),土壤N2O通量与土壤湿度之间无显著的相关性。土壤N2O通量受到土壤温度的调控,二者之间的关系受到土壤湿度及施肥的影响。土壤湿度高时(湿季),土壤N2O排放受温度影响更加大。氮磷添加处理虽然对土壤温湿度没有显著影响,但是氮磷添加处理对土壤温度与土壤N2O通量之间的相关关系产生扰动作用,并且随着氮添加量增加扰动作用增大。
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