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若尔盖泥炭地是我国最大的高海拔泥炭地分布区,对全球变化尤为敏感。牲畜(牦牛)放牧是若尔盖地区最为主要的土地利用方式,牲畜排泄物的输入将提高泥炭地生态系统的氮循环效率,从而极大地影响泥炭土壤氮循环过程。然而,当前牲畜排泄物对泥炭地影响的研究主要集中在植物生物量、分解者群落等方面,针对泥炭地土壤氮转化过程及温室气体排放的研究较为少见。本研究以若尔盖泥炭地土壤为研究对象,研究了(1)牦牛排泄物输入对两种微生境(草丘和洼地)土壤温室气体排放及无机氮矿化的潜在影响;(2)牦牛排泄物输入对泥炭地表层土壤氮素初级转化率的潜在影响。 主要研究结果如下: (1)牦牛排泄物输入对泥炭地土壤温室气体排放具有显著效应(P<0.01),且不同微生境间土壤温室气体排放也具有明显的差异。粪便输入极显著增加了草丘和洼地CH4和N2O的排放(P<0.001);而对于CO2,施粪仅显著促进了草丘的CO2排放(P<0.01),对洼地CO2排放无显著影响(P>0.05)。粪便输入后,草丘和洼地CO2累积排放量分别增加了1.29和0.08倍,CH4累积排放量分别增加了9.12mg C/kg和5.01mg C/kg,N2O累积排放量分别增加了1.99mg N/kg和0.80mg N/kg,因此粪便对草丘温室气体排放的促进作用要显著高于洼地(P<0.01)。但是,尿液对草丘土壤CO2和N2O排放的促进作用要显著低于洼地(P<0.01)。尿液输入后,洼地增加的CO2和N2O累积排放量分别是草丘的1.22和2.52倍。 (2)牦牛粪便和尿液添加显著促进了泥炭土壤总的温室气体排放(P<0.01),且施尿组显著高于施粪组(P<0.01)。三种温室气体对总的温室气体排放的贡献大小顺序为:CO2>N2O>CH4,其中,N2O和CO2的贡献分别为4.45%-10.52%和11.64%-27.35%。 (3)牦牛粪便输入对泥炭地土壤NH4+-N的平均净含量无显著效应(P>0.05),但对NO3--N平均净含量却产生显著效应(P<0.01)。粪便输入后,仅在培养期前4天发现NH4+-N净含量显著减少(草丘:P<0.01;洼地:P<0.05),粪便输入显著降低了草丘土壤NO3--N的净含量(P<0.05),增加了洼地土壤NO3--N的净含量,但效果不显著(P>0.05)。牦牛尿液添加极显著地增加了草丘和洼地土壤NH4+-N含量(P<0.001),显著降低了草丘NO3--N平均净生产量(P<0.01),显著增加了洼地NO3--N平均净生产量(P<0.01)。但在培养后期,草丘和洼地NO3--N含量均迅速增加。 (4)有机氮矿化是泥炭土壤中NH4+-N的主要来源方式,其中,约63%来源于易分解有机氮库。NH4+-N总消耗速率大于总生产速率,且总消耗量的70%被微生物固持于难分解有机氮库。粪便施加使泥炭土壤总氮矿化速率增加了2倍,约57%来源于难分解有机氮库。其NH4+-N总消耗速率同样大于总生产速率,主要用于微生物的同化作用将其固定在难分解有机氮库中(91%)。 (5)微生物的自养硝化作用是对照组和施粪组土壤中NO3--N的主要来源途径,自养硝化作用产生的NO3--N均占其总生产量的80%以上。但牦牛粪便添加组的自养硝化作用(2.13mg N/(kg.d))低于对照组(5.31mg N/(kg.d));对照组和粪便输入组土壤NO3--N的主要利用方式均为NO3--N的异化还原作用,其值分别为0.20mg N/(kg.d)和0.24mg N/(kg.d),微生物对NO3--N的固定作用十分微弱。 该研究结果可为当地牧业管理及维护若尔盖泥炭地土壤碳库稳定性提供依据。但室内模拟实验与野外实际状况有一定差距,未来应加强野外原位条件下的长期监测,并结合室内控制实验分析,以期为我国泥炭地恢复与保育政策制定、积极应对气候变化提供科学依据。