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氮素作为系统营养水平的指示剂之一,常常是湿地土壤的主要限制性元素,湿地土壤中氮素的含量直接影响着湿地生态系统的生产力,而氮的生物地球化学过程受全球气候变化的影响。全球和区域气候变暖会导致冬季地表积雪深度和时间的减少,提高土壤冻融事件的发生。论文系统分析了积雪及冻融过程对湿地土壤氮素生物地球化学过程的影响,以三江平原典型草甸小叶章湿地为研究对象,通过野外小区试验、定位观测和室内模拟,探究了积雪及冻融过程对湿地的氮素生物地球化学过程的影响,为全面了解北方沼泽湿地氮素生物地球化学过程和揭示湿地氮素循环与全球变化的关系提供基础资料。主要结论如下:(1)三江地区冬季气温、降水量和积雪深度呈增加趋势,积雪主要冬季降水量决定。积雪对冬季不同深度土壤具有保温作用,对20 cm内的不同深度土壤温度影响明显。冻融次数对土壤团聚体影响明显,而压实和起始土壤含水量对团聚体影响较小。(2)非生长季小叶章湿地N2O排放表现为“吸收-排放”特征,N2O排放受温度和冻融的影响,非生长季小叶章湿地的N2O“汇”的作用使湿地N2O的GWP降低13.12%。(3)三江平原降雪中各形态氮的浓度有明显的季节变化,降雪初期和未期氮的浓度较高,这主要与人类活动、降水强度与频次、风向、地理位置以及降雪时的温度和下垫面有关;冬季降雪中TIN、TON和TN沉降量分别为0.375kg·hm2、0.591 kg·hm2和0.966 kg·hm2,降雪量是氮沉降量的主要影响因素;湿地表层(0-10cm)土壤对积雪融水氮截留主要以TIN为主,而NO3--N被完全吸收:-TIN、TON和TN的截留量分别为1.53 kg·hm2、0.1 kg·hm2和1.63 kg·hm2。降雪中氮输入是湿地植物和微生物生长的一个重要氮源,对植物生长有直接生态意义。(4)按三江平原气候特点,可将全年气候划分为冻融期和生长期。在冻融期内,铵态氮、硝态氮和碱解氮存在累积现象。对照处理和积雪处理土壤有效氮的季节变化趋势基本一致,但由于积雪处理的冬季土壤温度比对照处理低,影响土壤微生物活性和生长期植物生长,是两种处理有效氮差异的重要因素。(5)冻结温度和冻融次数影响影响土壤中可溶性碳、氮(SOC、SON)含量和氮矿化过程;冻融过程促进了土壤有机氮的矿化,对春季植物生长有重要意义;土-水系统中NO3--N消失特征符合指数衰减规律,冻融过程促进了土-水系统的脱氮作用。(6)土壤是淋溶液的源,冻融过程提高了土壤淋溶液中TN和NH4+-N浓度,促进了氮素流失。枯落物是生态系统中一个重要的营养库,枯落物显著提高淋溶液中TN和NO3--N浓度,枯落物促使湿地土壤从营养源“源”转化为营养“汇”。(7)短期冻融过程中,冻融促进了土壤呼吸,但没有提高N2O排放;长期冻融过程中,土壤呼吸和N2O排放受冻结温度、含水量以及冻融次数影响;高含水量条件下,冻融促进了N2O排放,而低含水量条件下,冻融对N2O排放不明显。(8)地表积雪影响地下根的生长在时间、生长量及养分含量;小叶章枯落物第一年分解中,积雪对干重损失率的贡献为14.11%,对C、N和P损失量的贡献分别约为3.03%、115.12%和18.45%;淋洗过程是小叶章枯落物分解和养分释放的重要阶段,28 d时间内,枯落物干重损失率达8.11%,促进了枯落物中C、N和P养分的释放;在淋洗阶段,物理淋洗作用是枯落物干重及养分损失的主要影响因素;冻融作用降低了枯落物干物质的失重率,但促进了枯落物中N和P的释放。