降雨强度和时间频次对内蒙古典型草原土壤氮矿化的影响

Abstract

为了深入地理解和认识全球变化背景下草原生态系统土壤氮矿化的变化动态及其对气候变化的响应机制,以内蒙古典型草原不同围封年限样地(1999年围封和2013年围封)为研究对象,通过改变降雨量(增加降雨50%和减少降雨50%)和降雨时间频次(连续3年降雨处理;连续2年降雨处理,然后自然恢复1年;降雨1年处理,然后自然恢复1年),共设置7个降雨处理,研究不同降雨强度和时间频次对内蒙古典型草原土壤氮矿化的影响及其调控因子。研究结果表明:1)随着减雨或增雨时间频次的增加(由1年减雨或增雨至连续3年减雨或增雨处理),土壤净氮矿化速率和净硝化速率会降低,且土壤净氮矿化速率和净硝化速率的最大值发生在增雨或减雨1年恢复1年处理中,表明较高的降雨强度和时间频次对土壤净氮矿化速率和净硝化速率会产生抑制作用,而适宜的土壤水分和温度条件更有利于土壤氮矿化作用。2)与2013年围封样地相比,1999年围封样地的土壤净氮矿化速率和净硝化速率、土壤累积氮矿化量和硝化量更高,表明长期的自然封育有利于养分储存和土壤质量恢复。3)长期的连续性增雨或减雨处理会显著影响土壤含水量和土壤温度(短期的间断性增雨或减雨处理则无显著影响),但二者对土壤氮矿化的影响在两块样地的表现不同,如在2013年围封样地,土壤无机氮和净氮矿化速率主要受土壤水分的影响,而在1999年围封样地,土壤无机氮和净氮矿化速率主要受土壤温度的影响,土壤水分甚至对净氮矿化速率产生了明显的负效应。研究表明,降雨强度和时间频次对内蒙古典型草原土壤氮矿化具有重要影响,但影响大小因样地而异,与土壤质地、群落组成和干扰程度等因素有关