论文部分内容阅读
氮在生态系统中起着举足轻重的作用,它是整个生态循环过程中最重要的元素之一。氮循环释放的N2O是重要的温室气体之一,而硝化和反硝化作用是土壤中产生N2O的主要生物化学过程,是氮循环中的重要环节,针对干旱区硝酸盐氮分布与迁移转化规律及硝化反硝化作用过程研究较弱的问题,选取生态环境脆弱而对气候变化极为敏感的我国西北部的石羊河流域以及邻近的巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠地区典型土壤为研究对象,利用气压过程分离法(BaPS技术)对荒漠地区不同植被覆盖类型的土壤的总硝化速率、反硝化速率以及呼吸速率进行了测定,研究不同深度土壤的总硝化速率与影响因素。为探讨荒漠地区土壤硝酸盐的分布特征以及硝化反硝化作用的变化规律,为防止和治理荒漠化提供一定的理论依据,也为为全球环境和生态系统的变化提供一个新的研究方法。主要研究成果如下：(1)干旱区强烈的蒸散发作用使土壤中Cl-、NO3-呈活塞式分布。由于土壤中的NO3-被植物优先吸收,因此表现出在表层土壤附近出现极大值,随后逐渐减小的分布特征。靠近表层土壤NO3--N峰值和较高的NO3-/Cl-原子比率反映了活跃的蓝藻菌的固氮作用,相对较大的NO3-/Cl-原子比率伴随着较低的Cl-充分表明在干旱地区稀疏的植被覆盖条件限制了对NO3-的吸收作用。不同的土壤类型使NO3-、NO3-在土壤中表现出不同的分布特征,NO3-、NO3-在具有较好导水性和较差的持水性的沙性土壤中表现出活塞式分布特征,在粘性土壤中出现NO3-、Cl-浓度随含水率的减小而减小的分布特征。(2)BaPS测定结果表明,研究区土壤总硝化速率有一定的变化规律,不同植被覆盖类型的土壤的总硝化速率有较大的差别,但由于荒漠区干旱少雨,植被覆盖率较低的原因,土壤的总硝化速率值偏低；深层土壤的总硝化速率明显低于表层土壤；黑垆土的总硝化速率明显高于荒漠土。而反硝化作用及其微弱,测定值接近仪器的测定极限,主要是因为研究区含水率极低,通气性较大,不能提供反硝化作用发生所需要的环境条件。(3)在影响土壤总硝化速率和反硝化速率的各个因素中,水分含量是最主要因素,与总硝化速率呈显著线性相关；温度在该研究区的影响作用并不明显；速效磷对总硝化速率也有很大的影响。荒漠地区土壤硝化作用和呼吸作用密切相关,总硝化速率和呼吸速率间呈显著非线性正相关,土壤的总硝化速率随着呼吸速率的增高而呈指数增长。