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华北盐渍化草地土壤净氮矿化速率对不同水平氮添加的响应
植物生态学报
2021, 45 (1):
85-95.
DOI: 10.17521/cjpe.2020.0153
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。
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
正文中引用本图/表的段落
为了探究不同水平氮添加对盐渍化草地土壤净氮矿化速率的影响, 设计氮添加实验, 实验于2017年5月开始, 采用随机区组设计。根据研究所在地的自然氮沉降水平2 g·m-2·a-1 (Zhu et al., 2015), 设置8个氮添加水平分别为0、1、2、4、8、16、24、32 g·m-2, 分别用N0、N1、N2、N4、N8、N16、N24、N32表示, 实验设置如图2所示。每个处理6个重复, 共48 个小区, 每个小区面积为6 m × 9 m, 小区之间设置2 m缓冲带。野外实验于每年的5-9月的月初施加氮肥NH 4NO3, 将不同剂量的NH4NO3溶于20 L的水中, 使用肩背式喷雾器均匀地喷洒到每个小区, 在对照小区喷洒等量的水。采用顶盖PVC管法测定土壤净氮矿化速率, 在每个处理样方砸下直径5 cm、高度12 cm的两个PVC矿化管, 每个月月中用直径3 cm的土钻取两钻土混合装在自封袋中作为本月培养前的土, 同时将两个矿化管的土取出混合装入自封袋作为前一月培养后的土, 取出后将矿化管再次砸下用于下一个月的矿化速率的测定, 具体方法见王常慧(2005)。2017-2019年5-9月每个月月初施肥, 两周后进行矿化速率监测。将取回的土壤分成两份, 一份用于土壤含水量以及铵态氮、硝态氮的提取测定, 另一份荫蔽处自然风干, 用于测定土壤的各项理化性质。
通过双因素方差分析发现年际效应和不同氮添加水平会显著影响铵化速率(p < 0.05, p< 0.001;表2)、硝化速率(p < 0.001)以及净氮矿化速率(p < 0.05, p < 0.001), 同时年份和氮添加处理的交互作用对铵化速率(p < 0.05)、硝化速率(p < 0.001)以及净氮矿化速率(p < 0.05)也具有显著影响。
本文的其它图/表
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