论文部分内容阅读
森林生态系统的养分平衡和生物地球化学循环受冻融过程影响,但现有研究冻融期间土壤总N矿化过程缺乏定量描述,矿化速率和转化情况对冻融过程响应尚不明确。前人探讨冻融对土壤总N矿化的影响往往局限于在较短时间尺度上的室内实验,并多针对于温带森林、草原等,少见涵盖干旱区森林土壤季节尺度上总N矿化动态研究。因此,本文在天山北坡林区设置不同类型植被样方,根据测定数据分析土壤N矿化动态及与水、热环境因子的关系。本文采用土壤原位及室内培养的方法,利用15N同位素稀释技术,分析了冻融期间天山林区乔木林地、灌丛、草地三种类型群落土壤总N矿化动态过程及转化累积量,以及土壤总N矿化速率与土壤温度、含水率及微生物量N（MBN）含量的关系。冻融过程对于森林生态系统N素转换的各个环节的变化具有重要影响,在冻融过程中相关N素转换机理的定性和定量研究可以提升对生态系统N过程的更好地认识,同时也可为干旱区森林的生态过程奠定理论基础,为后续研究提供基础资料和研究过程。结果表明:（1）在整个冻融时期（2017.11.01～2018.04.15）,林地、灌丛和草地群落土壤总氨化累积量分别为163.9、88.3和103.4kg N ha-1 a-1,冻融期累积量占整个时期的比值均约为66%;总硝化累积量为55.4、41.6和47.1 kg N ha-1 a-1,冻融期占比均约为77.4%;（2）冻融过程及群落类型对总N矿化速率、净N矿化速率和MBN含量极显著的影响（P<0.01）;秋、春季冻融期的总N矿化速率相比冻结期更高;乔木林地土壤总N矿化速率和MBN速率均大于灌丛和草地;（3）土壤温度和含水率显著影响总N矿化速率、净N矿化速率和MBN速率。随着土壤温度上升,总氨化速率（林地和灌丛）、净氨化速率（林地）和净矿化速率（林地）上升,而净硝化速率（灌丛）、净N矿化速率（草地）和MBN速率（林地和草地）下降,其与土壤温度呈负显著相关关系（P<0.05）;当土壤含水率上升时,净氨化速率（灌丛）、净硝化速率（灌丛）和净矿化速率（灌丛）随之下降,其与土壤含水率呈显著负相关关系（P<0.05）。可见,天山林区土壤总N矿化速率（总氨化速率和总硝化速率动态变化及转化累积量）对冻融过程有响应、并与温度、水分和MBN具有密切关系,为解释天山森林土壤生物地球化学过程提供了理论基础。