沙拐枣凋落物矿化分解对风沙土温室气体排放的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fsddz
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沙拐枣作为塔克拉玛干沙漠公路防护林主要树种之一,其凋落物储量在各植被类型中最高,通过探究不同环境因素下凋落物分解的变化规律,为沙漠公路防护林的养分物质循环提供理论支持,对于准确估计该区域内的物质循环与能量转化有重要意义。本文通过室内培养试验探究了沙拐枣凋落物表面覆盖、原状混合处理在不同含水量(W1:25%田间持水量、W2:50%田间持水量)的淡水(S0:0 g·L-1)和咸水(S1:4 g·L-1、S2:8 g·L-1、S3:16 g·L-1)灌溉条件下风沙土CO2、N2O的排放过程,土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)、可溶性有机碳(DOC)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)、p H和EC的动态变化。主要结果如下:(1)随着土壤含水量的增加,凋落物分解速率、有机碳矿化率和全氮释放率提高。培养结束时W1处理凋落物质量剩余率比W2处理高7.49%~12.29%;增加土壤含水量在前中期(1~70 d)能增加有机碳矿化率,在第15 d和70 d W1处理有机碳矿化率相比W2处理均显著下降(p<0.05),降幅分别为10.85%~28.64%、23.38%~43.92%;培养结束时除处理S0外,在其他3个灌溉水矿化度处理W1的氮素释放率均低于W2,降幅为0.65%~3.08%。与表面覆盖相比,凋落物原状混合下的分解速率下降,有机碳矿化率和全氮释放率升高。原状混合处理的凋落物质量剩余率比表面覆盖处理高0.45%~5.55%;不同培养条件下原状混合处理比表面覆盖处理的凋落物有机碳矿化率和氮素释放率分别高5.10%~19.22%、0.42%~10.74%。(2)沙拐枣凋落物添加和土壤含水量的增加均提高了风沙土CO2的排放,而灌溉水矿化度的升高对CO2的排放有抑制作用。培养结束时在4个灌溉水矿化度和2个土壤含水量梯度下,凋落物表面覆盖处理的土壤CO2累积排放量是对照的11.60~27.58倍;在凋落物表面覆盖和对照下,培养结束时处理W2比处理W1的CO2累积排放量分别提高了4.14%~33.65%、51.20%~71.26%;对于不同灌溉水矿化度处理,处理T-W1S3、CK-W1S3、T-W2S3、CK-W2S3的CO2排放量最低。凋落物表面覆盖、土壤含水量的提高均能增加土壤N2O排放,而凋落物原状混合抑制了土壤N2O的排放。凋落物表面覆盖处理比对照处理的N2O累积排放量高3.47%~42.38%;在凋落物表面覆盖和对照条件下,W2处理比W1处理的N2O累积排放量分别增加15.90%~92.04%、27.25%~61.78%;在2个土壤含水量梯度及2个灌溉水矿化度梯度条件下,培养结束时表面覆盖处理的CO2和N2O累积排放量分别比原状混合处理高19.47%~31.25%、9.99%~96.17%。(3)凋落物表面覆盖能提高土壤SOC、DOC和NH4+-N含量。培养结束时除了处理T-W1S0低于对照处理SOC含量外,其余凋落物表面覆盖处理比对照处理高5.46%~19.41%;在整个培养时期,W1处理的DOC含量比W2处理平均高17.98%~31.61%;培养结束时除处理W2S3外其余凋落物表面覆盖处理比对照的NH4+-N含量高6.00%~13.20%。增加土壤含水量能提高土壤NO3--N和NH4+-N含量及土壤EC,降低了土壤SOC、DOC含量。培养结束时除处理T-W2S3外其余W2处理比W1处理的NO3--N含量高27.66%~153.47%;土壤NH4+-N含量随土壤含水量的增加而升高,在凋落物表面覆盖和对照条件下升幅分别为12.39%~26.88%、10.11%~34.67%;W1处理土壤有机碳含量整体上比W2处理高1.23%~10.04%;整个培养期W1处理的土壤可溶性有机碳含量比W2处理平均高17.98%~31.61%;咸水灌溉下W2处理比W1处理的土壤EC高0.26~1.13 m S·cm-1。随着灌溉水矿化度的升高,土壤EC增大。培养结束时,不同灌溉水矿化度处理间差异均达到显著水平(p<0.05),通过对灌溉水矿化度和土壤EC进行线性拟合发现二者呈显著线性关系。凋落物添加方式对土壤化学性质有重要影响。与表面覆盖处理相比,原状混合处理的土壤SOC、DOC、SIC、NO3--N、NH4+-N含量分别比表面覆盖增加16.14%~28.02%、88.54%~193.21%、16.14%~28.02%、54.69%~107.09%、55.08%~104.11%,p H提高了0.12~0.30。综上,增加土壤含水量的和凋落物原状混合均有利于提高凋落物有机碳矿化率和全氮释放率。凋落物添加能显著提高风沙土CO2排放,表面覆盖能增加N2O的排放,但原状混合对N2O的排放有抑制作用。
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