水温变化对尕海湿地退化演替土壤氮矿化的影响

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土壤氮矿化过程是湿地生态系统氮循环的重要组成部分,调控着湿地土壤可利用氮的含量,决定了湿地土壤的氮素转化过程。探究不同退化阶段湿地土壤氮矿化特征有助于了解湿地退化机理,为湿地恢复过程中的氮素调控提供理论依据。为此,本文以甘南尕海湿地为研究对象,运用室内模拟培养法,研究了未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)及重度退化(HD)4个退化阶段湿地土壤在不同水分(20%FC、40%FC、60%FC、80%FC)、温度(15、25、35℃)条件下的土壤氮矿化特征,以期揭示高寒湿地土壤氮素的生物地球化学行为对全球气候变化的响应,为高寒湿地土壤质量演变及氮循环过程等研究提供基础数据。主要结论如下:(1)4种退化程度湿地土壤净氮矿化速率随温度的升高显著增大(P<0.05),4种退化程度湿地土壤的Q10值变化范围为1.00~3.21,温度敏感性(Q10)均表现为25℃/15℃>35℃/25℃,说明净氮矿化速率的增加倍数随温度的升高而降低;土壤硝化速率随温度的变化趋势与净氮矿化速率一致;土壤氨化速率随温度的变化具有一定差异:20%FC和80%FC条件下,土壤氨化速率呈先增后减的变化趋势,而在40%FC和60%FC条件下,4种退化程度土壤氨化速率均随温度增加而增加。适宜的水分范围内,温度升高对氨化速率具有促进作用,而水分过高或过低时,温度升高对氨化速率有抑制作用。(2)一定水分范围内(20%FC-60%FC),水分增加会促进土壤氮矿化过程,而当水分超过60%FC时,会抑制氮矿化过程。不同退化程度土壤氨化速率、硝化速率、净氮矿化速率对水分的适应能力不同,但整体都在40%FC-60%FC范围内最大,>60%FC速率呈逐渐减小趋势。(3)不同退化程度湿地对土壤氮矿化速率的影响程度不同,在同一温度和水分条件下,土壤氨化速率、净氮矿化速率均随退化程度的加剧逐渐下降;土壤硝化速率随退化程度的加剧逐渐增大,整体表现为HD>MD>UD、LD。(4)土壤氮矿化势(N0)可以用来反映土壤氮矿化潜力大小。40%FC-80%FC范围内,土壤氮矿化势(N0)整体表现为UD、LD>MD、HD;UD、LD、MD土壤氮矿化势(N0)随温度的升高显著增大(P<0.05),而HD土壤氮矿化势(N0)随温度的升高先增大后减小。因此,湿地中、重度退化降低了土壤氮矿化潜力,而重度退化改变了湿地氮矿化潜力对温度的响应。
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