论文部分内容阅读
全球变暖和氮沉降对生态系统的结构和功能影响日益严重,青藏高原作为脆弱生态系统之一,在全球气候变化下高寒草地土壤团聚体稳定性及养分积累作用机制尚不十分清楚。本文通过野外采样和室内测试分析,以青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站长期定位实验样地(21年增温和9年施肥)土壤团聚体为研究对象,分析了不同粒级土壤团聚体碳(SOC)氮(TN)磷(TP)、碳组分、球囊霉素相关蛋白(GRSP)含量及酶活性,初步阐明了长期增温和施肥条件下土壤团聚体的稳定性及养分积累作用机制,主要得出以下结论:(1)长期增温处理显著降低了高寒灌丛的土壤团聚体稳定性,但对草地无显著影响。增温处理下草地不同粒径土壤团聚体SOC、TN、活性碳和GRSP含量降低,惰性碳和TP含量无显著影响,活性碳和GRSP含量的降低不利于草地土壤碳库的固存。然而,长期增温处理促进了高寒灌丛土壤碳库固定,增大了灌丛土壤团聚体SOC及不同活性碳组分(C1、C3、C4)含量。同时,增温处理下易提取球囊霉素(GRSP-EE)/总球囊霉素(GRSP-T)值的显著增大,提升了灌丛土壤团聚体的固碳潜力。增温处理对高活性易氧化碳在土壤团聚体中的分布具有显著影响,草地和灌丛微团聚体中C1含量显著高于大团聚体。不同粒级土壤团聚体影响着草地和灌丛GRSP含量,其含量随团聚体粒径增大而减小。长期增温处理不会破坏草地土壤的化学计量平衡,但显著增大了灌丛土壤团聚体C:N和C:P值。增温处理下高寒草地土壤团聚体粒级影响着养分分布及化学计量特征,微团聚体中SOC、TN含量和C:N、C:P、N:P值显著高于大团聚体。(2)长期增温处理对高寒草地和灌丛土壤团聚体酶(BG,NAG,LAP和AP)活性无显著影响,酶活性随土壤团聚体粒级的增大而减小。整体而言,草地土壤团聚体酶活性高于灌丛。酶化学计量学特征表明,青藏高原微生物P限制普遍(矢量角A>45°),长期增温处理加强了灌丛微生物P限制。同时,长期的增温处理缓解了灌丛中的C限制,土壤微团聚体C限制强于大团聚体,对草地影响较小,不同粒径间无显著性差异。(3)长期施肥促进了土壤团聚体养分的积累,对高寒草地土壤团聚体稳定性无显著性影响。长期施肥处理下C1、C2、GRSP-EE和GRSP-T含量增大,促进土壤碳库的固存,P添加具有显著性差异,N添加和NP添加无显著性差异,对C3、C4含量影响较小。不同粒径团聚体对土壤养分的分布具有显著影响,SOC、TN、C1、GRSP-EE和GRSP-T含量随土壤团聚体粒径的增大而减小,微团聚体中含量显著高于大团聚体。长期施肥处理对土壤团聚体化学计量平衡影响较大,N添加和NP添加降低了C:N,NP添加和P添加显著降低了C:P和N:P。不同粒径土壤团聚体对C、N、P化学计量影响较小。(4)长期施肥处理对土壤酶的活性具有显著影响,NP添加和N添加降低了LAP酶活性,在微团聚体具有显著性差异。NP添加和P添加显著降低了土壤团聚体AP酶活性。NAG酶和BG酶活性受长期施肥处理影响较小。酶化学计量特征表明长期施肥通过外源氮磷的输入改变微生物营养限制情况,NP添加下微生物C限制增强,N添加和P添加无显著影响。微生物P限制普遍存在,P添加缓解了微生物P限制,但P限制依然存在,矢量角A>45°,N添加加剧了微生物P限制,NP添加对其影响较小。