【摘 要】
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氮（N）是生态系统生产力的限制性元素之一,土壤氮循环是生态系统氮循环的重要组成部分,包括生物固氮、矿化、硝化、反硝化和无机氮的同化等多个重要过程。其中生物固氮是自然生态系统中氮素来源的重要途径之一,而氮的矿化和硝化过程则是土壤有效氮供应与保持的两个关键过程,也是评价土壤氮素供应能力和氮素损失风险的常用指标,对生态系统生产力的维持及生态环境的保护具有重要意义。但目前对青藏高原土壤氮循环的空间分布特征
【基金项目】
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第二次青藏高原综合科学考察项目（2019QZKK0306）；
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氮（N）是生态系统生产力的限制性元素之一,土壤氮循环是生态系统氮循环的重要组成部分,包括生物固氮、矿化、硝化、反硝化和无机氮的同化等多个重要过程。其中生物固氮是自然生态系统中氮素来源的重要途径之一,而氮的矿化和硝化过程则是土壤有效氮供应与保持的两个关键过程,也是评价土壤氮素供应能力和氮素损失风险的常用指标,对生态系统生产力的维持及生态环境的保护具有重要意义。但目前对青藏高原土壤氮循环的空间分布特征尚不明确。基于此,本文以青藏高原藏东南地区和祁连山地区不同海拔梯度的森林土壤为研究对象,通过野外样品的分析并结合室内培养实验,研究了青藏高原典型森林土壤的固氮速率、净矿化与净硝化速率,及其与土壤理化性质、气候和植被等因素之间的关系,以期揭示青藏高原典型森林土壤氮循环的空间分布特征及关键驱动因子,为评估并预测青藏高原土壤供氮潜力以及气候变化背景下土壤氮素损失风险提供理论依据。主要研究结论如下。（1）藏东南地区三座雪山（梅里雪山、白马雪山和哈巴雪山）土壤的固氮速率均随海拔升高（1707 m～4312 m）呈上升趋势,从低海拔的0.05 nmol·g-1·d-1上升到高海拔的0.38 nmol·g-1·d-1,其中土壤有机质含量和含水量是影响固氮速率的主要因子,对固氮速率有着正向影响。土壤理化因子(WH2O、p H、SOM、TN、C/N)共能解释固氮速率80%的变化量（P＜0.01）。而净矿化速率和净硝化随海拔升高先上升后降低,二者呈极显著的正相关关系,且净矿化速率能解释净硝化速率81%的变化量（P＜0.01）。（2）梅里雪山和白马雪山在中低海拔区域（1707 m～3198 m）均以NO3--N含量占主导,NH4+-N与NO3--N含量的比值为0.11,高海拔区域（3215m～4312m）以NH4+-N含量占主导,NH4+-N与NO3--N含量的之比为60。对应地,梅里雪山和白马雪山高海拔区域土壤硝化速率显著较低,使得土壤中无机氮含量以NH4+-N含量占主导,这可能与植被类型发生变化有关,其形成机制有待进一步解析。（3）祁连山区域土壤的无机氮含量为49.47±4.28 mg·kg-1,比藏东南地区显著低54.9%,土壤净矿化速率、净硝化速率和固氮速率也显著比藏东南地区低68.0%,68.5%和50.0%,这种差异主要与两地之间的气候差异有关。其中净矿化速率和固氮速率与气候因子呈极显著的正相关关系（P＜0.001）,如年平均温度、年平均降水量、湿润指数,与土壤理化性质如有机质含量呈显著正相关关系,与p H呈显著负相关关系;而净硝化速率则主要依赖于土壤的净矿化速率,说明环境因子可能是通过影响土壤理化性质（如p H和有机质）进而影响土壤中的氮转化速率,最终决定了土壤中无机氮的含量和形态。以上结果表明,藏东南地区比祁连山地区具有相对更高的固氮速率和净矿化速率,表明藏东南地区森林土壤具有更高的供氮潜力。同时,藏东南地区气候相对温暖湿润,因此也面临着较高的氮素损失风险,特别是梅里雪山和白马雪山高海拔地区NH4+-N含量大量累积,在未来温度升高情景下可能导致氮素大量损失和N2O排放增多,应给予更多关注。
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