对于养分贫瘠的盐渍化草地生态系统, 大气氮沉降如何影响土壤氮循环过程是一个目前尚未解决的问题。该研究在位于华北地区山西省右玉县境内的盐渍化草地建立了一个模拟氮沉降的试验平台, 设置8个氮添加水平, 分别为0、1、2、4、8、16、24、32 g·m-2·a-1 (N0、N1、N2、N4、N8、N16、N24、N32), 生长季5-9月, 每月月初以喷施的方式等量添加NH₄NO₃。从2017年5月到2019年10月, 运用顶盖PVC管法每月一次进行净氮矿化速率的测定同时计算了净氮矿化速率对不同水平氮添加的敏感性。主要结果表明: (1)高水平氮添加(N16、N24、N32)显著增加土壤无机氮库; (2)该盐渍化草地土壤氮矿化以硝化作用为主, 经过3年氮添加以后, 高氮添加(N24、N32)显著促进了土壤净硝化速率, 并且不同氮添加水平在不同的月份和年份中表现出差异性响应; (3)不同氮添加水平对土壤净氮矿化敏感性的影响在不同降水年份差异显著, 短期低水平氮添加提高了土壤净氮矿化的敏感性, 而高水平氮添加降低土壤净氮矿化敏感性; (4)盐渍化草地土壤净氮矿化速率与土壤温度和水分呈正相关关系, 与土壤pH呈负相关关系。因此, 在当前氮沉降增加的背景下, 北方盐渍化草地土壤氮矿化速率对低氮添加的敏感性较高, 结合氮沉降的特点, 未来模型预测应该同时考虑氮沉降对盐渍化草地的可能影响。

• 图1 华北盐渍化草地样地降水量和气温月动态变化。
  
• 图2 华北盐渍化草地试验地示意图。N0、N1、N2、N4、N8、N16、N24、N32分别表示氮添加水平分别为0、1、2、4、8、16、24、32 g·m^-2。
  
• 图3 2017-2019年华北盐渍化草地不同氮添加水平铵态氮、硝态氮和无机态氮含量变化(平均值+标准误)。不同小写字母表示差异显著(p < 0.05)。*表示施肥和对照的差异性在0.05水平上显著; **表示施肥和对照差异性在0.01水平上显著。小图中不同颜色对应柱状图的不同氮添加水平。
  
• 表2 不同氮添加水平和处理时间对华北盐渍化草地土壤铵化速率、硝化速率、净氮矿化速率影响的双因素方差分析
  
• 图4 华北盐渍化草地不同氮添加水平土壤净氮矿化速率的季节动态(平均值±标准误)。**表示差异性在0.01水平上显著。N0、N1、N2、N4、N8、N16、N24、N32分别表示氮添加水平分别为0、1、2、4、8、16、24、32 g·m^-2。
  
• 图5 华北盐渍化草地不同氮添加水平土壤净氮矿化速率和净硝化速率(平均值+标准误)。不同小写字母表示差异显著(p < 0.05)。
  
• 图6 华北盐渍化草地不同氮添加水平土壤净氮矿化速率的敏感性(平均值+标准误)。不同小写字母表示差异显著(p < 0.05), 显著性均是以绝对值计算标注。
  
• 图7 华北盐渍化草地不同水平氮添加净氮矿化速率与土壤温度、湿度、土壤pH以及地下生物量的相关性。p > 0.05表示净氮矿化速率与土壤指标呈显著相关关系, p < 0.05表示净氮矿化速率与土壤指标无显著相关关系。N0、N1、N2、N4、N8、N16、N24、N32分别表示氮添加水平分别为0、1、2、4、8、16、24、32 g·m ^-2。