刈割和氮添加对黄土高原半干旱草地土壤碳、氮储量的影响

摘要

[目的]本文旨在研究刈割和氮添加对黄土高原半干旱草地不同土层土壤碳、氮储量的影响，以期为半干旱草地生态系统土壤碳、氮固持功能的调控提供参考。[方法]以黄土高原半干旱典型草地为研究对象，设置刈割（每年刈割1次）与氮添加(120 kg·hm^-2·a^-1)两因子交互控制试验，研究刈割和氮添加对0～60 cm土层的土壤总碳、总氮、无机碳和有机碳储量的影响。[结果]刈割降低了黄土高原半干旱草地0～60 cm不同土层土壤总碳、总氮以及有机碳储量，分别降低0.9%～12.8%、7.8%～12.4%和19.5%～24.7%,但刈割下土壤无机碳储量提高了76.6%～89.3%。结构方程模型显示，刈割处理下植物地上生物量、土壤水分和土壤微生物生物量的变化共同影响土壤有机碳和无机碳库。而氮添加处理显著增加各土层土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮，增幅分别达17.1%～59.4%和13.8%～95.0%,并增加30～45 cm土层土壤有机碳储量（48.1%）和0～15 cm土层土壤总氮储量（2.9%）,这些效应主要归因于氮添加条件下微生物活性的增强和养分有效性的提高。[结论]刈割下植物地上生物量移除和土壤含水量减少限制植物和微生物生长，是造成土壤碳、氮储量降低的主要原因。氮添加可以缓解刈割下土壤总氮和有机碳储量的降低，对草地生产力恢复和土壤肥力保持具有重要作用。

关键词

黄土高原 / 草地管理 / 人为干扰 / 土壤碳储量 / 土壤氮储量 / 剖面分布

基金资助

国家自然科学基金项目(32171553)