青藏高原高寒草地土壤碳矿化与氮矿化特征及其关系研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qwertyuiopgfdsah
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土壤是全球陆地生态系统最大的有机碳库,而土壤中90%以上的氮跟有机碳结合,因此深刻揭示两者在土壤中转化过程中的相互关系是深入理解土壤碳、氮循环的耦合机制的重要前提。本研究选取青藏高原高寒草原、高寒草甸、高寒湿地3种主要的草地生态系统类型,采集植被下表层0-10cm层土壤,在实验室可控制条件下进行28天的室内碳、氮矿化培养实验。通过改变温度和添加适量的可利用性氮(硝酸铵)和碳(葡萄糖)来调整土壤碳、氮矿化速率,借以揭示土壤碳、氮矿化关系的内在机理,为进一步完善青藏高原高寒草地生态系统土壤碳、氮过程模型的开发提供理论支撑和相应参数。研究结果表明:   ⑴高寒草甸和高寒湿地土壤碳矿化均受温度的显著影响(P≤0.05),其速率均跟温度呈现一级指数函数方程关系,而高寒草原土壤碳矿化速率与温度间未呈现明显的函数关系,但不同温度间的土壤碳矿化速率存在显著差异。氮素输入对高寒草甸和高寒湿地土壤碳矿化的影响不明显,但显著促进了高寒草原土壤碳矿化作用。青藏高原土壤碳矿化在不同高寒草地类型间存在显著差异(P≤0.05)。在较低的温度下,高寒湿地土壤的碳矿化速率显著低于高寒草甸土壤,而温度在15℃左右时,高寒湿地土的碳矿化速率略高于高寒草甸土壤,当温度处于较高的水平时(>20℃),高寒湿地土壤碳矿化速率远高于高寒草甸土壤。无论是低温还是较高的温度,高寒草原土壤碳矿化速率最低,数值范围也最窄。   ⑵温度显著影响高寒草原和高寒湿地土壤氮矿化作用(P≤0.05),而高寒草甸土壤净氮矿化速率在不同温度间的差别很小。碳添加抑制了高寒草甸和高寒草原这两种高寒草地类型中土壤的氮矿化作用,而对高寒湿地土壤净氮矿化速率无显著影响。氮素输入显著促进了高寒草原和高寒湿地土壤净氮矿化速率,而对高寒草甸土壤净氦矿化速率没有显著性影响。青藏高原土壤氮矿化在不同高寒草地类型间存在显著差异(P≤0.05)。   ⑶不同高寒草地类型之间土壤碳矿化与氮矿化的相关性表现出不同的趋势。高寒草甸和高寒湿地土壤净氮矿化主要呈现微生物的固持作用,土壤净氮矿化速率与碳矿化速率呈现显著的负相关关系。高寒草原土壤净氮矿化速率与碳矿化速率之间的相关性以净氮矿化速率值0为界呈两种趋势:当净氮矿化速率大于0时,碳矿化速率随着净氮矿化速率的增加而增加,二者呈现正相关关系;当净氮矿化速率小于0时,净氮矿化速率与碳矿化速率呈现负相关关系。
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