【摘 要】
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人工草地不仅在农牧业生产和发展中占有重要地位,在环境保护和产业中也具有极其重要的意义。在温室气体中,N2O因其极强的增温潜势和重要程度,成为了近年来众多专家学者所关注的热点。本研究以阴山北麓农牧交错区人工草地为对象,在2019年至2021年间建植禾本科单播(老芒麦)、豆科单播(苜蓿)及禾-豆混播(老芒麦+苜蓿)3种不同类型人工草地,野外采用静态箱法测定全年N2O通量,取样分析试验期内土壤温度、含水
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人工草地不仅在农牧业生产和发展中占有重要地位,在环境保护和产业中也具有极其重要的意义。在温室气体中,N2O因其极强的增温潜势和重要程度,成为了近年来众多专家学者所关注的热点。本研究以阴山北麓农牧交错区人工草地为对象,在2019年至2021年间建植禾本科单播(老芒麦)、豆科单播(苜蓿)及禾-豆混播(老芒麦+苜蓿)3种不同类型人工草地,野外采用静态箱法测定全年N2O通量,取样分析试验期内土壤温度、含水量、pH、电导率、全碳、全氮、铵态氮、硝态氮及有机质等相关土壤理化性质指标,并采用实时荧光定量PCR检测土壤氨氧化菌功能基因的丰度,分析建植模式对N2O通量的影响及其调控因素,以期为人工草地合理利用提供依据。主要研究结果如下:1.建植三年,老芒麦、苜蓿单播和老芒麦-苜蓿混播草地在植物生长季均为N2O源,冬季土壤封冻期为N2O汇,由于生长季排放的N2O远高于土壤封冻期吸收的N2O,故阴山北麓雨养人工草地是N2O源。排放通量最高的为苜蓿单播,其次是老芒麦单播,老芒麦-苜蓿混播最低(P<0.05)。建植当年N2O排放通量最高,随着建植年限增加逐渐降低,且在建植当年的秋冬季冻融交替期以及第二年和第三年春季冻融交替期出现排放峰值。与两种单播草地相比,混播草地显著提高牧草产量,同时也显著降低了土壤N2O的累计排放量和单位牧草产量的排放量(P<0.05)。2.老芒麦、苜蓿单播人工草地土壤温度、土壤含水量、铵态氮均高于老芒麦-苜蓿混播草地,土壤硝态氮含量低于混播草地。老芒麦单播草地土壤N2O通量与土壤温度、土壤含水量、铵态氮、硝态氮呈显著正相关(P<0.05)。苜蓿单播草地土壤N2O通量与土壤含水量、土壤pH、铵态氮、硝态氮呈显著正相关(P<0.05),与土壤温度显著负相关关系(P<0.05)。老芒麦-苜蓿混播草地土壤N2O通量与土壤温度、土壤含水量、铵态氮、硝态氮呈显著正相关(P<0.05)。3.土壤氨氧化古菌(AOA)的丰度在建植当年和第二年的各类草地无显著变化(P>0.05),但第三年苜蓿单播草地的AOA基因丰度显著高于同年老芒麦单播和老芒麦-苜蓿混播(P<0.05)。氨氧化细菌(AOB)的丰度在建植的3年内均表现为苜蓿草地最高,其次为老芒麦,老芒麦+苜蓿草地最低,且三类草地的AOB基因丰度间存在显著性差异(P<0.05)。苜蓿单播草地AOA基因丰度与N2O通量呈现显著性线性正负相关关系,老芒麦单播与老芒麦+苜蓿混播草地的AOA基因丰度呈现极显著性线性正负相关关系(P<0.01);三种草地AOB的基因丰度均与N2O通量呈现出极显著正相关(P<0.01)。4.不同类型草地土壤N2O通量排放主要调控因素不同,老芒麦单播与苜蓿单播草地氨氧化菌细菌(AOB)基因丰度与土壤硝态氮含量是影响土壤N2O通量的主要因素;而老芒麦-苜蓿混播草地N2O通量主要调控因素为氨氧化菌细菌(AOB)基因丰度与土壤铵态氮含量。综上所述,阴山北麓不同类型雨养人工草地是温室气体N2O的源,禾-豆混播通过改变土壤理化性质,进而调控了氨氧化菌基因丰度,降低了N2O的排放。在阴山北麓雨养人工草地中,影响N2O排放的主导因子为氨氧化细菌(AOB)、铵态氮和硝态氮。合理的建植混播人工草地对的增产减排具有重要意义。
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