论文部分内容阅读
近年来，降水格局改变和大气氮沉降加剧等全球变化现象改变着青藏高原高寒生态系统水、氮资源供给状况，从而影响着高原生态系统的结构和功能。本文以受水氮限制，平均海拔4500m以上的藏北高寒草原为研究对象，采集放牧和围栏禁牧样地土壤，分别设置4个水分(45％田间持水量(WHC)、60％WHC、75％WHC和90％WHC）和4个氮素添加水平（对照N0:0gN m-2a-1、低氮N2.5:2.5g N m-2a-1、中氮N5:5gN m-2a-1、高氮N10:10gNm-2a-1）进行室内培养和分析，探讨了不同梯度的水分和氮素添加及水氮交互作用对高寒草原土壤呼吸作用、土壤酶活性以及土壤微生物碳源利用的影响。主要研究结果如下: (1)藏北高寒草原土壤水分含量由45％WHC增加到75％WHC，土壤溶解性有机碳(DOC)、土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、脲酶、磷酸酶含量也随之增加，但提高土壤含水量抑制了无机氮矿化速率;氮添加对DOC没有显著影响，但显著降低了土壤酶活性，提高了无机氮矿化速率，而且氮添加量越高无机氮矿化率越大;水氮交互处理未对土壤DOC、MBC、MBN、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶产生显著影响。 (2)土壤CO2累积排放量与土壤DOC含量显著相关，土壤水分含量的增加抑制了土壤CO2累计排放量，90％WHC水分条件的土壤呼吸作用比45％WHC小32.23％;氮添加对藏北高寒草原土壤呼吸作用的影响依赖于土壤水分状况，低氮处理(2.5g N m-2a-1)能显著激发高寒草原＞60％WHC水分条件时的土壤CO2释放，而＜60％WHC水分土壤条件下的土壤呼吸对高氮处理(10gN m-2a-1)有积极响应。 (3)藏北高寒草原土壤微生物丰富度指数、优势度指数和均匀度指数分别介于1.59～3.20、0.70～0.96和0.92～1.51范围内。土壤微生物丰富度和优势度指数与高寒土壤溶解态有机物含量显著正相关，因此提高土壤水分含量(＜75％WHC)增加了土壤微生物丰富度和优势度指数;但氮添加、水氮交互作用对土壤微生物丰富度指数、优势度指数和均匀度指数没有显著影响。 (4)增加土壤水分含量提高了藏北高寒草原土壤微生物代谢活性(AWCD值），低氮处理(2.5gNm-2a-1)显著促进了放牧草原土壤微生物的代谢活性。水氮交互作用对土壤微生物代谢活性有显著影响，当土壤水分含量＜60％WHC时，施氮能促进土壤微生物代谢活性，当土壤水分＞60％WHC时，氮添加抑制了土壤微生物活性，并且氮添加量越高抑制作用越明显。 (5)藏北高寒草原土壤微生物利用的碳源种类以碳水化合物、氨基酸类、羧酸类和多聚物为主。增加土壤水分含量降低了土壤微生物碳源利用率，改变了碳源利用种类，随土壤水分含量增高，土壤微生物碳源利用种类由碳水化合物和氨基酸类碳源转变为胺类物质;氮添加能促进土壤微生物对胺类和多聚物类碳源的利用;水氮交互作用提高了土壤微生物对碳水化合物、氨基酸类和羧酸类碳源的利用。