凍融交替對北方溫帶草甸草原土壤N2O排放通量的影響研究.pdf

1、作為世界三大草原歐亞草原的重要組成部分—呼倫貝爾草原，位于我國最北端，凍融作用經(jīng)常發(fā)生。已有的研究顯示凍融交替過程可以直接影響土壤物理和微生物性狀、氮素轉(zhuǎn)化過程與強度，凍融期的土壤可成為N2O的重要排放源。本文以內(nèi)蒙古呼倫貝爾草原為研究對象，通過室內(nèi)凍融模擬實驗同時結(jié)合野外溫室氣體通量觀測實驗結(jié)果，探究不同的土層、草場管理方式、凍融交替頻率及強度、植被類型對溫帶草甸草原N2O產(chǎn)生與排放的影響規(guī)律。
　　本研究以中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院呼倫貝

2、爾草原試驗站為實驗觀測平臺，選取三種具有代表性的呼倫貝爾草甸草原類型（羊草草甸草原、貝加爾針茅草甸草原、羊草+中生性雜類草草甸草原），分別在羊草草甸草原和貝加爾針茅草甸草原設(shè)置放牧與封育對照處理的實驗觀測樣地，而在羊草+中生性雜類草草甸草原設(shè)置刈割與封育對照樣地。分別采集不同管理方式下3種草原植被類型土壤的5個土層的原狀土柱進行凍融交替培養(yǎng)，測定N2O、CO2氣體濃度;結(jié)合貝加爾針茅草甸草原2012-2013年生長季和凍融期間的N2O、

3、CO2田間通量的觀測數(shù)據(jù)分析研究凍融過程對溫帶草甸草原溫室氣體排放過程與通量的影響。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)凍融期間羊草和貝加爾針茅草原土壤N2O產(chǎn)生速率對不同的土層、培養(yǎng)時間和溫差的響應(yīng)趨勢基本一致。就各土層、各時間點草原土壤N2O產(chǎn)生速率和產(chǎn)生量來說，貝加爾針茅封育樣地＞羊草封育樣地，貝加爾針茅封育樣地＞貝加爾針茅放牧樣地，而羊草草原的對比順序為cut3＞cut1＞uncut。
　　(2)呼倫貝爾草原各土層

4、土壤在不同培養(yǎng)時間點N2O產(chǎn)生速率是不均衡的，N2O的產(chǎn)生速率與土層性質(zhì)密切相關(guān)。表層(0-3、3-6、6-9cm)土壤的N2O產(chǎn)生速率大于下部土層，凍融期間土壤N2O的排放主要來自表層土壤。剛進入凍結(jié)環(huán)境(2h或者1d)后測試土壤的N2O產(chǎn)生速率最高，與其他培養(yǎng)時間點的N2O產(chǎn)生速率均存在顯著差異，且凍結(jié)2h后N2O的產(chǎn)生速率高于融化2h后。
　　(3)在凍融過程中，呼倫貝爾草原土壤總是保持著產(chǎn)生N2O的過程。晝夜快速凍融過程N

5、2O的產(chǎn)生速率高，季節(jié)緩慢凍融過程N2O的產(chǎn)生量大。冬春與秋冬季節(jié)轉(zhuǎn)換期間的凍融現(xiàn)象對土壤N2O排放的影響值得進一步關(guān)注與研究。
　　(4)凍融期間相同溫差下，N2O的產(chǎn)生速率隨著培養(yǎng)次數(shù)的增加而減弱;不同溫差下N2O的產(chǎn)生速率隨著溫差的減小而減弱;其中都包含著土壤中營養(yǎng)物質(zhì)不斷減少的原因。
　　(5)野外觀測結(jié)果顯示凍融期間貝加爾針茅草原封育樣地的N2O排放量及其在全年排放量中所占的比例均大于放牧樣地，室內(nèi)模擬結(jié)果也表明封