温度对尕海退化湿地土壤硝化潜力的影响

温度是影响土壤中微生物活性最重要环境因素之一,是湿地土壤硝化过程的主要调控因子。以甘南尕海湿地为研究对象,通过室内98 d的好气培养,研究4种退化程度（未退化UD、轻度退化LD、中度退化MD及重度退化HD）湿地土壤在不同土层（0~10 cm,10~20 cm和20~40 cm）、温度（15℃,25℃,35℃）条件下的土壤硝化过程特征。结果表明：各温度条件下,土壤硝态氮含量随培养时间的延长先增加后减小,而随湿地退化程度的增加而增加;土壤净硝化速率在0～10 cm土层随温度的升高而增加,而在10～20 cm和20～40 cm土层随温度的升高呈先增加后减小趋势;4种退化程度各土层土壤15℃升高到25℃的Q₁₀值（温度每升高10℃土壤净硝化速率增加的倍数）高于25℃升高到35℃,说明土壤净硝化在15℃～25℃最敏感。综上所述,湿地退化增加了土壤硝化作用,同时温度升高促进了土壤氮硝化过程。     

若尔盖不同退化程度高寒沼泽湿地土壤氮矿化特征及温度效应

为明晰退化高寒沼泽湿地土壤氮矿化及其对气候变暖的响应，本研究采用淹水培养法研究相对原生沼泽（RPM）向轻度退化沼泽（LDM）、中度退化沼泽（MDM）、重度退化沼泽（HDM）退化过程中土壤氮矿化特征及温度效应。结果表明：不同退化程度土壤铵态氮累积量、氨化速率和氮矿化势的大小都是MDM>RPM>LDM>HDM；退化沼泽土壤氨化速率相较于RPM在5~15℃时减慢，在20~25℃时加快；4种湿地土壤铵态氮累积量和氨化速率均随温度升高而增大；沼泽退化降低了氮矿化的温度敏感系数，且HDM显著高于LDM和MDM。因此，在若尔盖多年月均气温低于15℃的条件下，高寒沼泽湿地退化降低了土壤氨化速率、供氮潜力和氨化作用的温度敏感性，减小了土壤氮的可利用性。     

祁连山中部高寒草甸土壤氮矿化及其影响因素研究

分析了温湿度变化对祁连山海拔3500,3600,3700和3800 m处高寒草甸土壤氮矿化的影响。结果显示,以土壤氮矿化量极差计,温度和湿度对土壤氮矿化影响最大,土层和温湿度交互作用影响较小;以土壤氮矿化比例极差计,温度和海拔影响最大,湿度其次,土层影响较小。温度对土壤氮的矿化影响显著(P<0.05)。35℃下土壤氮矿化量最高,25℃下显著比5℃下高(P<0.05);不同温度下土壤氮矿化比例差异不显著(P>0.05)。土壤含水量为20%和40%下土壤氮矿化量较高,60%和80%下较低(P<0.05),不同湿度下土壤氮矿化比例差异不显著(P>0.05)。海拔3800 m处土壤氮矿化比例最低。以土壤氮矿化速率计,5℃升高到15℃,Q10较高,15℃升高到25℃及25℃升高到35℃,Q10接近;以土壤氮矿化比例计,5℃升高到15℃,Q10较低,15℃升高到25℃以及25℃升高到35℃,Q10都接近2。结果说明在20%~80%土壤湿度范围内,温度升高将使祁连山高寒草甸土壤氮的矿化速率增加。     

祁连山北坡云杉林和草甸土壤有机碳矿化及其影响因素

为确定祁连山典型生态系统土壤有机碳分解对水热因素变化的响应趋势,在人工气候箱内以正交试验好气培养土壤,应用差异性检验和一阶动态方程方法分析了祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林和高寒草甸土壤有机碳矿化及其与温度、湿度、土层和海拔的关系。结果显示:温度对土壤有机碳矿化量、矿化速率及其比例的影响最大,其次是土壤湿度;这些变量在35℃下最高(P<0.01),土壤含水量为10%时最低,不同海拔间差异不显著;土壤有机碳矿化量在0~15cm比15~35cm土层高,但矿化比例差异不显著;土壤有机碳矿化势随温度的升高而增加,土壤含水量为10%时较低,矿化速率系数在35℃下最高(P<0.05);从05℃升到15℃,Q10为1.5~7.5,15℃升到25℃,为1~2,25℃升到35℃,为1.5~3.5。结果说明温度从5℃升高到35℃,土壤含水量在20%~40%,祁连山中部山地森林和高寒草甸土壤有机碳矿化速率将可能增加3~10倍以上。     

温度和湿度对紫花苜蓿土壤氮矿化的影响

为确定温度和水分对土壤氮矿化特征的影响,以取自甘肃庆阳黄土高原4年龄(4a)和8年龄(8a)紫花苜蓿草地0~10cm土壤为对象,在不同的温度(5,15和25℃)和水分(30%,50%和70%田间持水量)组合下进行了室内培养。结果表明温度是影响黄土高原紫花苜蓿草地土壤净氮矿化速率的主效因素,培养14d后净硝化率和净矿化率最大值均出现在25℃/70FC下,分别为0.481μg/(g·d)(4a)和0.942μg/(g·d)(8a),0.293μg/(g·d)(4a)和0.632μg/(g·d)(8a);在5℃/30FC下4a土壤的净氮固持率最大,为0.232μg/(g·d),8a土壤则在5℃/70FC下净氮固持率最大,为0.127μg/(g·d);8a苜蓿土壤培养后微生物碳含量显著高于4a苜蓿土壤,在15℃/50FC的组合下8a土壤是4a的1.44倍。土壤有机质含量不同是导致2个年龄苜蓿土壤净硝化率、净矿化率和微生物生物量碳差异的主要原因。     

三江源区不同退化梯度高寒草原土壤重金属含量及其与养分和酶活性的变化特征

为了探讨不同退化梯度高寒草地土壤重金属含量对土壤养分和酶活性的影响,本试验以三江源区玛多县周边高寒草地未退化（Non-degraded grassland,ND）、轻度退化（Light degraded grassland,LD）、中度退化（Moderate degraded grassland,MD）以及重度退化（Heavy degraded grassland,HD）4种不同退化梯度为研究对象,分别采取高寒草地0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm的土样,对土壤理化性质（全氮、全磷、全钾和全碳等）、酶活性（脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶）和重金属含量（铜Cu、铬Cr、铅Pb、锌Zn和镉Cd）进行测定和分析。试验结果表明,土壤理化性质、酶活性和重金属含量随着高寒草地退化程度的加剧呈先降低后上升再降低的趋势。土壤理化性质中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤全碳、硝态氮和pH差异显著（P<0.05）;10~20 cm土层土壤全氮、硝态氮、全碳和pH差异显著（P<0.05）;20~30 cm土层土壤全氮和全碳差异显著（P<0.05）。土壤酶中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶,差异显著（P<0.05）;10~20 cm和20~30 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶差异显著（P<0.05）。土壤重金属元素含量中,不同退化程度草地0~10 cm和10~20 cm土层土壤Cu,Cd,Zn以及20~30 cm土层Cu,Cr,Cd差异显著（P<0.05）。同一退化程度随土层加深重金属含量具富集趋势。相关性分析显示5种重金属含量与土壤理化性质和土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶以及过氧化氢酶显著相关（P<0.05）。根据土壤污染负荷指数法计算,各退化梯度土壤均属于重金属中度污染。综上所述,本试验分析了不同退化草地土壤物理变化、酶活性变化及重金属含量变化,可为三江源高寒草地土壤健康、资源可持续利用、防止土壤退化提供参考。     

祁连山中部高山草甸土壤有机碳矿化及其影响因素研究

分析了室内培养土壤温湿度变化对祁连山海拔3500,3600,3700和3800 m处高寒草甸土壤有机碳矿化的影响。结果显示土壤有机碳累积矿化量及其比例为35℃下最高,土壤含水量为30%和40%下比10%和20%下高,0~15 cm土层比15~35 cm土层中高。土壤有机碳矿化速率及其占有机碳含量比例随培养时间延长而递减。土壤有机碳矿化速率及其比例为35℃下最高,土壤含水量为30%和40%下比10%和20%下高,0~15 cm土层比15~35 cm土层中高。一阶动态方程拟合土壤有机碳矿化动态效果较好。5℃下分解率系数和活性有机碳库较低。5℃升高到15℃,Q10为1~6,15℃升高到25℃,Q10为1~2。结果表明祁连山高寒草甸表层土壤有机碳分解受温湿度变化的影响较大。     

青藏高原东缘高寒草甸土壤氮矿化初探

通过对甘南州境内高寒草甸在4个放牧强度(禁牧、轻牧、中牧和重牧)和5个海拔梯度(3050,3180,3570,3600,3910 m)下的土壤氮矿化速率分析测定,并对室内和原位培养所得净氮矿化率进行比较,以期为确定该区合理的草地放牧管理措施,以及深入研究和系统评价高寒草甸生态系统碳、氮循环提供基础依据。结果表明:原位培养下,放牧强度的增强促进了土壤氮的矿化;室内培养所得土壤净氮矿化率大于原位培养净氮矿化速率,说明在适宜温度和湿度(22℃和40%~60%的田间持水量)条件下,氮矿化速率较高;作为土壤质量的一种度量,土壤氮矿化潜力在禁牧处理下较高(0.53 mg·kg^-1·d^-1),而在重牧处理下较低(0.36 mg·kg^-1·d^-1);随着海拔升高,氮矿化潜力呈"V"字型变化,而原位培养下的氮矿化率与海拔梯度呈显著负相关关系(R=-0.672,P<0.01)。处于强度放牧下的草地土壤氮素周转加快,造成土壤氮素水平下降;现阶段高海拔区土壤可看作养分的储存库,如果气候变化加剧,该养分库可能变成温室气体的源。     

温湿度对不同管理方式高寒草甸土壤氮矿化的影响

对那曲地区高寒草甸禁牧样地与放牧样地的土壤进行取样,并在室内培养,设置了5个温度梯度(5、10、15、20、25℃)和2个湿度梯度(40%、60%土壤饱和含水量),培养41 d,期间取样3次测定土壤无机氮及其他养分含量指标。那曲高寒草甸土壤无机氮的主要组成为硝态氮,硝态氮占无机氮的比例在不同培养阶段分别为80.2%,94.5%和95.9%;两种管理方式下土壤氮矿化量与温度均呈显著正相关,禁牧条件下与湿度呈较弱正相关,放牧条件下与湿度呈显著负相关。随着培养时间的变化,土壤氮矿化量与温度的相关性均增强,与湿度相关性减弱。土壤净氮矿化速率与温度均呈显著正相关,25℃时均值为1.91 mg/(kg·d),分别比20、15、10、5℃时高70.7%、174.3%、168.6%、308.3%;土壤净氮矿化速率与湿度的相关性较弱。温度与湿度在禁牧条件培养前期对土壤净氮矿化速率有显著交互作用,此条件下的最适温湿度响应模型为N=-14.905-0.011T+62.247M+0.005T2-60.02M2-0.145TM。     

不同有机/无机氮添加对草原土壤氮素分配和转化特征的影响

氮沉降增加已成为全球变化的重要现象之一，已显著影响草地土壤氮素循环。以内蒙古额尔古纳草甸草原为研究对象，进行了6年不同形式氮添加试验，设置无机氮和有机氮比例分别为：10∶0 （N₁），7∶3 （N₂），5∶5 （N₃），3∶7 （N₄），0∶10 （N₅）和对照处理0∶0 （CK）。通过土壤有机质物理分组及室内矿化培养的方法，从氮素形态、氮素组分及氮素潜在矿化三方面研究不同比例有机、无机氮添加对草原土壤氮素分配和转化特征的影响。结果表明，土壤全氮含量未受氮素添加形式的影响；氮添加显著提高了0~20 cm土层矿质氮含量，尤其是土壤硝态氮，其中N₄（无机氮∶有机氮=3∶7）混合氮肥处理下硝态氮含量增幅最大，较对照处理增加1332%。不同形式氮添加没有影响氮素在土壤颗粒态有机氮（轻组）及矿物结合态有机氮（重组）中的占比；N₁（无机氮∶有机氮=10∶0）处理显著提高了0~10 cm土层颗粒态有机氮（轻组）及0~20 cm土层矿物结合态有机氮（重组）中的氮素相对含量，较对照分别增加了91%和44%。氮添加增加了10~20 cm次表层土壤硝化速率的同时降低了氨化速率，但土壤净氮矿化速率不受氮添加形式的影响。因此，有机/无机氮添加比例变化对草原土壤氮素形态和周转的影响也更加复杂。     

青藏高原退化高寒草地土壤氮矿化特征以及影响因素研究

为了明确青藏高原退化高寒草地土壤氮矿化特点以及影响因素,以高寒草甸和高寒草原为研究对象,运用原位培养法对健康与退化条件下2类型草地中土壤硝化速率、氨化速率以及氮素转化微生物、植物和土壤等因子进行了研究。结果表明:1)草地退化显著降低了高寒草甸和草原土壤净硝化速率和净氨化速率;2)草地退化降低了2类高寒草地土壤硝化细菌和氨化细菌数量,降低了土壤蛋白酶、脲酶活性;3)草地退化显著降低了NH₄-N和NO₃-N含量,降低了微生物生物量氮含量。相关分析表明,高寒草地中土壤硝化速率和氨化速率与土壤硝化细菌和氨化细菌的数量以及蛋白酶和脲酶密切相关。植物生物量、土壤含水量、有机碳、全氮含量通过影响微生物数量、微生物生物量及酶活性而成为影响土壤氮素转化的主要因素。因此,草地退化通过降低高寒草地硝化细菌和氨化细菌、土壤酶活性而降低土壤氮素转化速率和土壤有效氮的供给。     

短花针茅荒漠草原土壤氮素矿化对载畜率的响应

氮矿化是决定土壤提供可利用性氮的关键生态环节,同时也是当今国内外土壤氮素循环的研究热点,荒漠草原作为草地生态系统中极特殊的一种草地类型,其资源贫乏,气候严酷,植被结构相对简单,因此研究荒漠草原氮素的可利用性对维持荒漠草原稳定发展十分必要。鉴于此,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为对象,采用顶盖埋管培养法,通过在整个生长季的跟踪调查,主要探讨了净氮矿化速率对4个载畜率梯度[0(对照)、0.91(轻度放牧)、1.82(中度放牧)、2.71(重度放牧)羊/(hm²·a)]的响应,并结合土壤温湿度,分析其与土壤氮矿化的关系,旨在为荒漠草原生态系统氮素可持续利用的研究提供基础数据及管理参考。结果显示,土壤的净氮矿化速率在整个生长季呈现出先降后增的趋势,并且在生长高峰期7月及8月受载畜率的影响较大。4种载畜率梯度下中度放牧处理[1.82羊/(hm²· a)]具有最高的净氮矿化速率,重度放牧处理中[2.71羊/(hm²·a)]净氮矿化速率最低。皮尔森相关分析表明硝化速率与净氮矿化速率显著正相关,在整个生长季中净氮矿化速率受硝化作用影响较大。不同载畜率梯度下,土壤水分与净氮矿化速率极显著负相关,而土壤温度则与净氮矿化速率无显著相关性。综上所述中度载畜率水平[1.82羊/(hm²·a)]是维持荒漠草原稳定矿化速率的理想载畜率。     

高寒草地不同利用方式对植被生物量和土壤氮矿化的影响

研究了天然草地、恢复草地和人工燕麦3种不同草地利用方式植被生物量与土壤氮矿化的变化。结果表明：3种土地利用方式,地上生物量大小依次为恢复草地〉燕麦〉天然草地,分别为424.02,381.72和307.26g/m^2,地下生物量主要集中在0-10cm土层,为天然草地〉恢复草地〉燕麦,总生物量地下地上比的大小也是天然草地〉恢复草地〉燕麦;植物种类及扰动大小是3种草地利用方式生物量差异的主要原因。随草地利用方式变化,植被构成、生物量发生变化,土壤氮素矿化作用也随之改变。3种草地利用方式,土壤净氮矿化速率大小为恢复草地〉天然草地〉燕麦。土壤氮矿化以硝化作用为主,硝态氮是形成生物量的有效氮素。天然草地的地下生物量最大,与其土壤净硝化速率最高有关,燕麦的土壤净氮矿化速率为负值,为植物生长提供的氮素较少,使其生物量最小。     

单宁在植物-土壤氮循环中作用的研究进展

单宁是高等植物产生的次级代谢产物。单宁和单宁-有机氮络合物在植物与土壤间的氮循环过程中扮演着重要的角色。单宁参与氮素循环的机制主要包括络合有机氮、影响土壤微生物活性以及影响土壤酶活性。以往的研究并未深入探讨单宁对各种有机氮的络合能力,以及菌根真菌和腐生真菌对单宁-有机氮络合物的降解机制。因此,本研究着重讨论了单宁对各种有机氮的络合能力、络合物的降解机制、单宁对土壤酶活性的抑制作用以及单宁对土壤微生物的影响,并综述了单宁在氮循环过程中的作用,如减缓凋落物分解,抑制净氮矿化,影响净硝化和氮固持等。结果表明:单宁能够络合大部分有机氮;单宁的结构和浓度可显著影响其对土壤酶活性和净氮矿化的抑制效果以及对土壤微生物活性和多样性的作用,该结论可为进一步理解单宁在植物与土壤间氮循环过程中的角色奠定基础。     

北方农牧交错带赖草草地土壤氮矿化对不同放牧强度的响应

北方农牧交错带的草地是我国重要的畜牧业基地，但长期不合理的放牧使其土壤氮素的供应能力发生变化，草地生态和生产功能受到影响。因此，为探究不同放牧强度对土壤氮矿化的影响，本试验于2016年设置4个放牧强度，分别为不放牧（No Grazing，NG）、轻度放牧（2.35 Sheep Unit （SU） hm^-2·生长季；Light Grazing，LG）、中度放牧（4.80 SU hm^-2·生长季；Medium Grazing，MG）和重度放牧（7.35 SU hm^-2·生长季；Heavy Grazing，HG），分别在2017年和2018年采用顶盖埋管培养法测定土壤净氮矿化速率。结果表明：不同放牧强度对土壤无机氮含量有显著影响（P<0.05），生长季不同月份土壤无机氮含量存在极显著差异（P<0.01）；重度放牧的净氮矿化速率最大，轻度放牧最低；放牧主要通过影响土壤温度和水分的变化进而影响土壤净氮矿化速率。可见，短期内重度放牧会使土壤无机氮累积，提高植被可利用氮含量，显著提高土壤的净氮矿化速率，但造成地上生物量减少，地表裸露，草地有退化的风险，因此，为更好地维持北方农牧交错带草地生态系统的稳定，还需进行长期的试验监测来确定适宜的放牧强度。