增温施氮对高寒湿草甸土壤氮矿化的影响

摘要

【目的】探究气候变暖和氮沉降对高寒湿草甸土壤氮矿化的影响，为高寒湿草甸氮素变化的研究提供理论支撑。【方法】以青藏高原东缘尕海高寒湿草甸为研究区，于2021年5月-2024年6月，以自然生长草甸为对照（CK），设置增温（W）、施氮(N1(20 kg/（hm² ·a） N)、N2(30 kg/（hm² ·a） N))、增温施氮(WN1(W+20 kg/（hm² ·a）N)、WN2(W+30 kg/（hm² ·a） N))5个处理，于2024年5月在样地中进行30 d的野外原位矿化培养试验，测定了不同处理的土壤理化性状、微生物生物量碳氮含量、酶活性及氮矿化速率，并对以上指标进行了相关性分析和冗余分析。【结果】与CK相比，增温施氮对土壤全氮（TN）、有机碳（SOC）、土壤含水量（SM）、土壤温度（ST）、pH有明显影响。与CK相比，增温条件下，随着施氮量的增加，高寒湿草甸土壤中的微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）含量显著增加。不同处理对土壤硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（NIR）、蔗糖酶（SUC）和脲酶（UR）活性有明显影响。与CK相比，WN1、N1、N2处理NR和NIR活性显著增加；W处理SUC活性显著降低，UR活性显著增加，其他处理SUC和UR活性无显著变化。与CK相比，W、WN1处理土壤净氨化速率、净硝化速率、净氮矿化速率均显著提高，WN2、N2处理以上3个指标均明显降低。增温、施氮及其交互作用均极显著影响了土壤氮矿化速率。相关性分析结果显示，增温施氮条件下，土壤氮矿化过程与pH呈显著正相关，与TN、SOC、SM呈显著负相关。冗余分析结果表明，TN、SOC和SM对土壤净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率在前两轴的累计贡献率为74.41%，其中TN和SOC解释率分别为64.4%,18.4%。【结论】连续增温施氮改变了高寒湿草甸的土壤理化性质、微生物生物量碳氮含量、酶活性以及土壤氮矿化过程，其中TN和SOC是土壤氮矿化的主要影响因素。

关键词

高寒湿草甸 / 增温 / 施氮 / 土壤氮矿化 / 土壤酶