干濕交替和外加氮源對(duì)土壤碳氮轉(zhuǎn)化及微生物多樣性的影響.pdf

1、氣候變化背景下的干旱頻發(fā)和極端降雨事件使土壤頻繁經(jīng)歷干濕交替過(guò)程，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)的碳氮循環(huán)過(guò)程，加之干濕交替對(duì)土壤碳氮循環(huán)過(guò)程的影響機(jī)理尚不明晰。本文以黃淮海平原潮土區(qū)的砂壤土和黏壤土為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究了干濕交替（干濕頻率:0、2、6和12次）和外加氮源（土壤中添加純氮累計(jì)量分別為0、110和220mg-N·100g-1·干土）對(duì)土壤碳氮變化和微生物多樣性的影響，為維持土壤碳氮平衡和優(yōu)化水肥管理措施提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。主

2、要研究結(jié)果如下:
　　(1)干濕交替和外加氮源顯著增加了土壤CO2和N2O釋放速率，兩種土壤的CO2和N2O的釋放速率對(duì)于濕交替的響應(yīng)模式相一致。干旱期越長(zhǎng)，外加N源對(duì)土壤CO2釋放速率的激發(fā)效應(yīng)越強(qiáng);干旱期越短，外加N源對(duì)土壤N2O釋放速率的激發(fā)效應(yīng)越強(qiáng)。
　　(2)干濕交替和外加氮能夠顯著提高土壤有機(jī)碳的礦化速率，砂壤土的碳礦化速率對(duì)干濕交替的響應(yīng)更為強(qiáng)烈。復(fù)水恒濕階段，土壤的DOC和TOC含量在3個(gè)氮濃度水平下呈現(xiàn)N0

3、＞N1＞N2的趨勢(shì)，表明外加氮源對(duì)有機(jī)碳的礦化存在長(zhǎng)期的促進(jìn)作用;干濕交替對(duì)土壤碳礦化的“后續(xù)”效應(yīng)存在，但是逐漸減弱。
　　(3)干濕交替條件下，外加氮顯著提高了砂壤土和黏壤土無(wú)機(jī)氮(NO3-和NH4+)的含量，累積猙礦化氮量逐漸增大，隨施氮量的增加而增加;砂壤土的氮礦化對(duì)干濕交替和外加氮響應(yīng)的更為強(qiáng)烈。復(fù)水恒濕階段，各處理的全氮含量和NO3--N含量都有所減少，砂壤土各處理的全氮含量減少幅度大于黏壤土。相關(guān)分析，砂壤土和黏壤土

4、的CO2釋放速率均與N2O釋放速率、NH4+-N含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。砂壤土和黏壤土的N2O釋放速率都與NH4+-N、NO3-N含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　(4)干濕交替和外加氮顯著提高了土壤脲酶、蔗糖酶和纖維素酶活性。恒濕處理過(guò)氧化氫酶整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì);干濕頻率越高和外加氮濃度越大，其過(guò)氧化氫酶活性越高。干濕交替處理土壤的磷酸酶活性整體呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)，其活性隨施氮量的增加而增加。在試驗(yàn)的復(fù)水恒濕階段，各處理脲酶、蔗糖酶、

5、纖維素酶和過(guò)氧化氫酶活性均呈降低趨勢(shì)。相關(guān)分析，脲酶與CO2釋放速率、NH4+-N、DOC和NO3--N含量顯著正相關(guān)，而與N2O釋放速率極顯著正相關(guān);纖維素酶和蔗糖酶都與CO2釋放速率、DOC含量呈顯著相關(guān)。
　　(5)干濕交替和外加氮源可以提高土壤微生物的香農(nóng)指數(shù)和豐度指數(shù);砂壤土和黏壤土恒濕處理的均勻度指數(shù)最大。恒濕和干濕交替處理間的微生物群落結(jié)構(gòu)差異明顯。砂壤土，干濕頻率越高的處理微生物功能多樣性與DOC、可利用磷(AP)

6、、全氮(TN)含量的相關(guān)性越明顯，干濕頻率越低的處理微生物功能多樣性與NO3--N、土壤含水量(SMC)、NH4+-N含量的相關(guān)性越明顯;黏壤土干濕頻率越高的處理微生物功能多樣性與NO3--N、DOC和AP含量的相關(guān)性越明顯，而干濕頻率越低的處理微生物功能多樣性與SMC、NH4+-N和TN含量的相關(guān)性越明顯。復(fù)水恒濕階段，2循環(huán)與AP相關(guān)性明顯，而6循環(huán)、12循環(huán)和AP、TN的相關(guān)性減弱，高頻率處理的微生物功能多樣性與TN相關(guān)性隨外加氮