不同干旱条件下鄱阳湖湿地土壤氮循环速率

发布时间：2020-06-28 20:40

【摘要】：氮的可用性是限制陆地生态系统初级生产力的关键因素。~(15)N同位素稀释法自提出后,成为分析土壤氮循环速率唯一有效方法,已被广泛应用于计算土壤氮循环速率。基于已发表的采用~(15)N同位素稀释法测定中国土壤氮循环速率文献数据分析发现:已有研究多集中于森林、草地和农田土壤;土壤氮循环速率的影响因子研究包括pH、TN、TC、C/N、NH_4~+-N和NO_3~--N等,对湿地土壤氮循环速率影响的研究较少。鄱阳湖湿地是我国重要的淡水湿地系统,但近年来鄱阳湖地区的极端干旱频繁发生,且每年干旱持续时间呈现逐渐加长的趋势。开展“不同干旱条件下土壤氮循环速率及其影响因素”可以为鄱阳湖湿地的综合管理提供科学依据。本文基于鄱阳湖湿地典型植被(芦苇带、苔草带和咺草带)表层土壤(0~20cm)枯水期采样,通过室内水分控制实验模拟重度干旱(30%WHC(最大持水量))、中度干旱(50%WHC)和最佳水分(80%WHC)环境,通过配对添加~(15)NH_4NO_3和NH_4~(15)NO_3计算土壤氮循环速率(总矿化速率、总硝化速率、NH_4~+固定速率和NO_3~-固定速率),分析在不同干旱条件下土壤氮循环速率差异并探究其影响因素。结果表明:(1)土壤氮循环速率在不同植被类型下存在显著差异。3个植被带土壤氮循环速率总体变化趋势为:芦苇带苔草带咺草带,呈现出沿湖面至坡地逐渐加快的趋势。土壤氮循环速率,包括总矿化速率、总硝化速率、NH_4~+固定速率和NO_3~-固定速率在咺草带(1.15 mg N kg~(-1)d~(-1)、1.27mg N kg~(-1)d~(-1)、0.24 mg N kg~(-1)d~(-1)和0.79 mg N kg~(-1)d~(-1))和苔草带(3.45 mg N kg~(-1)d~(-1)、1.88 mg N kg~(-1)d~(-1)、2.62 mg N kg~(-1)d~(-1)和3.11 mg N kg~(-1)d~(-1))差异性不显著,但均显著低于芦苇带土壤(18.266 mg N kg~(-1)d~(-1)、4.275 mg N kg~(-1)d~(-1)、13.65 mg N kg~(-1)d~(-1)和5.24 mg N kg~(-1)d~(-1))。(2)土壤氮循环速率在不同干旱条件下存在显著差异。土壤总矿化速率、总硝化速率、NH_4~+固定速率和NO_3~-固定速率在30%WHC(3.90 mg N kg~(-1)d~(-1)、1.26 mg N kg~(-1)d~(-1)、3.70 mg N kg~(-1)d~(-1)和0.46 mg N kg~(-1)d~(-1))和50%WHC(5.81 mg N kg~(-1)d~(-1)、1.15 mg N kg~(-1)d~(-1)、4.73 mg N kg~(-1)d~(-1)和0.73 mg N kg~(-1)d~(-1))条件下差异性不显著,但均显著低于80%WHC(13.16 mg N kg~(-1)d~(-1)、5.01mg N kg~(-1)d~(-1)、8.08mg N kg~(-1)d~(-1)和7.95 mg N kg~(-1)d~(-1))。(3)在土壤理化性质中,土壤含水量、NH_4~+、植被类型、土壤C/N、和NO_3~-是鄱阳湖湿地土壤氮循环速率的影响因素,其中土壤含水量(p=0.008)是氮循环速率主要影响因素。土壤AOA丰度与硝化速率无显著性意义,土壤AOB丰度与总硝化速率显著正相关,说明AOB在鄱阳湖湿地土壤硝化速率中起主要作用。
【学位授予单位】：江西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X171
【图文】：

1. 绪 论1.1研究背景及目的意义氮（N）在陆地生态系统功能中发挥着不可或缺的作用，全球超过 99.5％氮储存于大气和沉积岩中，而只有不到 0.01%的氮储存于土壤中[1]，因此氮的应能力是陆地生态系统初级生产力的限制性因素[2]。土壤氮循环是了解陆地生力，养分流失和微生物功能控制的重要过程，一直以来也是土壤学家和生态学关注的主要问题[3]。氮循环是土壤中有机氮化合物与无机氮化合物之间相互转过程的总称，可以细分为分解过程、同化过程、异化过程（图 1-1）。分解过是植物在分解的过程中释放的高分子量土壤有机氮（SON），其可进一步分解低分子量土壤有机氮（DON）[4]。同化过程包括植物或微生物对 DON、NH4+ NO3-的吸收利用。异化过程是在兼性厌氧呼吸过程中，NH3氧化产生还原当或氧化生成的氮产物通过反硝化微生物作为电子受体发生反应的过程[5]。

800 mm 的青藏高原地区）。于收集土壤在实验室中培养数周或数月的研究，选取氮循环速率的最大多数情况下，分析土壤氮循环速率仅使用未接受施肥数据。然而农田生多或少接受氮肥的输入，所以土壤施肥数据也用于分析农田生态系统土速率。某些文献本身研究了不同生态系统土壤总矿化速率、总硝化速率文献数据拆分为不同生态系统样本数据。用于收集数据的每项研究都包速率或总硝化速率，但并非包括所有土壤理化指标。表 1- 1 样本数据统计量子类 文献数量 样本数据全国 121 322地区南方 71 194北方 50 122植被类型林地 47 110草地 31 59农田 56 138

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本文编号：2733430