温度和湿度变化对祁连山中部四种典型生态系统土壤氮-生态环境学报.DOC

PAGE 1002 生态环境 第16卷第3期（2007年5月） 吴建国等：祁连山中部四种典型生态系统土壤氮矿化的研究 PAGE 1003 生态环境 2007, 16(3): 1000-1006 Ecology and Environment E-mail: editor@ 基金项目：国家自然科学基金项目 作者简介：吴建国（1971－），男，博士，副研究员，本文通讯作者，主要研究土壤碳氮循环和气候变化影响。Tel: +86-10E-mail: wujg@ 收稿日期：200 祁连山中部四种典型生态系统土壤氮矿化的研究 吴建国1，苌 伟1, 2，艾 丽1, 3，常学向4 1. 中国环境科学研究院，北京 100012；2. 北京林业大学，北京100083；3. 北京科技大学，北京100083； 4. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃 兰州 730000 摘要：水热因素对土壤氮矿化的影响直接关系到陆地生态系统功能对气候变化的响应趋势。祁连山是青藏高原北沿的典型山地，对气候变化影响十分敏感和脆弱，为了定量确定祁连山土壤氮分解对水热因素变化的响应趋势，在人工气候箱内以正交试验设计方法培养土壤，分析了祁连山高寒草甸、山地森林、荒漠草原和干草原土壤氮矿化及其与温度、湿度和土层的关系。结果显示：以土壤氮矿化量极差计，海拔高度影响最大，其次是温度和湿度；以土壤氮矿化比例极差计，温度和海拔高度影响较大。海拔高度对土壤氮矿化量的影响显著(p0.05)。除湿度外，其它因素对土壤氮矿化比例影响也达到显著程度（p0.10）。35 ℃下土壤氮矿化比例显著比5 ℃下高，而不同湿度下土壤氮矿化及其矿化比例差异不显著（p0.05）。海拔高度3000 m和3300 m处土壤氮矿化量比2800 m和2200 m处高，2800 m处比2200 m处高,3000 m处土壤氮矿化比例显著比2200 m和3300 m处高（p0.05）。森林和干旱草原土壤中氮矿化比例较高，荒漠草原和高寒草甸中较低。以土壤氮矿化速率计，5℃升高到15 ℃下和15 ℃升到25 ℃，Q10较低 关键词：祁连山；土壤氮矿化；高寒草甸；山地森林；干旱草原；荒漠草原 中图分类号：S153.6+1 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）03-1000-07 土壤中氮是植物生长最主要影响因素，也是陆地植被生产力的最主要影响因素。土壤中氮主要以有机氮的形式存在，植物吸收的氮几乎都是无机的形式，所以土壤氮必须不断地通过微生物矿化作用将有机氮转化为植物可吸收的有效氮，才能影响植物生长和植被生产力，且植被地上净生产力随每年氮净矿化率呈现线性增加的关系[1]。基于此，土壤氮矿化被认为是土壤氮影响植物生长和陆地植被生产力的关键[2]。土壤氮矿化受多种因素的影响，特别是受水热要素和植被的影响，土壤氮对植物和植被生产力的影响也与这些因素有关[3]。自19世纪初，土壤氮矿化已被认为是土壤氮循环核心和控制植物有效氮的主要过程[2]。随着对气候变化和陆地生态系统碳循环研究的深入，对土壤氮矿化及其影响因素的研究倍受关注[4]。一方面考虑气候变化后，土壤氮矿化如何影响植被生产力和土壤有机碳动态[5]。另一方面，考虑气候变化和CO2浓度增加后，土壤氮矿化是否改变，对植被生产力和土壤有机碳又将产生什么影响，进而对陆地生态系统碳汇功能将产生什么影响[6-8]。基于对这些问题的关注，土壤氮矿化及其影响因素又成为目前陆地生态系统碳氮循环研究的热点。 在国外，对土壤氮矿化研究已经广泛展开，包括土壤氮矿化动态、不同因素影响[9-10]、森林土壤氮矿化速率及其影响因素[11]、水热因素对农林系统土壤氮矿化影响[12]、土壤氮矿化对气候变化响应[5]、植物对土壤氮矿化影响等[13]。尽管已经开展了大量研究,但直到现在对土壤氮动态的认识还有许多不确定性，尤其是对土壤氮矿化影响因素及不同自然生态系统中的研究结果还很不一致[4]。在我国对土壤氮矿化的研究也受到重视，但多集中在农田[14]、森林[15-17]、内蒙古草原 [18-19] 土壤，对西北高山不同生态系统土壤氮矿化的研究还非常少[20]