模擬氮沉降對(duì)藏北高寒草甸溫室氣體排放的影響.pdf

1、近年來(lái)，大氣氮沉降顯著增加，明顯改變了陸地生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)，進(jìn)而影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。草地是分布最廣的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型之一，對(duì)氮沉降增加較為敏感，也是目前人類活動(dòng)影響較為嚴(yán)重的區(qū)域，并通過(guò)一系列生理生態(tài)活動(dòng)調(diào)節(jié)溫室氣體排放，進(jìn)而對(duì)氣候變化產(chǎn)生重要的反饋?zhàn)饔?。藏北地區(qū)高寒缺氧、自然條件嚴(yán)酷、生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱。草地是該地區(qū)面積最大的生態(tài)系統(tǒng)，大氣氮沉降的增加必將對(duì)藏北高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。研究氮沉降增加對(duì)藏北高寒草甸溫室氣體

2、排放的影響，探討氮沉降增加條件下高寒草甸群落生產(chǎn)力與土壤養(yǎng)分有效性以及溫室氣體排放量之間的關(guān)系，進(jìn)而掌握在未來(lái)氮沉降增加條件下高寒草甸氮素利用方式及適應(yīng)性，有助于為高寒草甸適應(yīng)未來(lái)氣候變化提供科學(xué)基礎(chǔ)，并為青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管理以及防止草地退化等方面提供理論依據(jù)，為高寒草地減排政策的制定提供數(shù)據(jù)支撐。
　　本文以藏北高寒草甸為研究對(duì)象，利用人工添加氮素的方法，通過(guò)設(shè)置4個(gè)不同氮添加梯度（0 kg N·hm-2·a-1（

3、CK）、7 kg N·hm-2·a-1（N7）、20 kg N·hm-2·a-1（N20）和40 kg N·hm-2·a-1（N40）），利用靜態(tài)箱法測(cè)定三種溫室氣體（CO2、CH4和 N2O）全年排放通量，并測(cè)定了模擬氮沉降條件下土壤養(yǎng)分特征變化，探討了氮沉降增加條件下高寒草甸群落生產(chǎn)力與土壤養(yǎng)分有效性以及溫室氣體排放通量之間的關(guān)系，主要結(jié)論如下：
　?。?）添加氮素對(duì)藏北高寒草甸CO2的排放具有顯著促進(jìn)作用，且CO2排放具有明

4、顯的季節(jié)變化特征，生長(zhǎng)季CO2排放量顯著高于非生長(zhǎng)季；高寒草甸地上生物量的生長(zhǎng)、土壤NO3--N和NH4+-N含量增加、土壤有機(jī)碳和全氮含量增加、凋落物分解增加以及高寒草甸5 cm土壤溫度升高均顯著促進(jìn)CO2排放，而凋落物C含量及5 cm土壤濕度增加會(huì)抑制CO2排放，高寒草甸土壤微生物量C、N含量及凋落物N含量均與CO2排放通量不相關(guān)。
　?。?）氮素添加對(duì)CH4排放無(wú)顯著影響，且無(wú)明顯的季節(jié)變化特征，生長(zhǎng)季與非生長(zhǎng)季CH4排放量

5、無(wú)顯著差異。高寒草甸NH4+-N含量、凋落物N含量、5 cm土壤濕度增加顯著促進(jìn)CH4排放，而土壤NO3--N含量增加顯著抑制CH4排放。此外，高寒草甸地上生物量的生長(zhǎng)、土壤有機(jī)碳和全氮含量、土壤微生物量C、N含量、凋落物分解量、凋落物C含量、5 cm土壤溫度均與CH4排放無(wú)顯著相關(guān)性。
　?。?）添加氮素對(duì)N2O排放無(wú)顯著影響，且N2O排放無(wú)明顯的季節(jié)變化特征，生長(zhǎng)季與非生長(zhǎng)季N2O排放量無(wú)顯著差異。高寒草甸土壤有機(jī)碳、全氮和N

6、O3--N含量增加顯著促進(jìn)N2O排放，而地上生產(chǎn)力、凋落物 C含量及5 cm土壤濕度增加顯著抑制N2O排放。除此之外，高寒草甸NH4+-N含量、土壤微生物量C、N含量、凋落物分解、凋落物N含量增加及5 cm土壤溫度升高對(duì)N2O排放的影響均不顯著。
　?。?）生長(zhǎng)季，添加氮素后10天內(nèi)CO2排放顯著升高。添加氮素后CH4吸收波動(dòng)較大，并無(wú)顯著升高或降低趨勢(shì)。6月，添加氮素后前6天N2O排放顯著增加，但之后則顯著降低。7月，添加氮素后

7、N2O排放呈降低趨勢(shì)，與8月正好相反。
　?。?）經(jīng)過(guò)2年的氮素添加處理，藏北高寒草甸地上生物量顯著增加。只有在6月和11月， N40處理下土壤有機(jī)碳和全氮含量均顯著高于對(duì)照樣地。高寒草甸NH4+-N含量顯著高于NO3--N含量，因此高寒草甸土壤無(wú)機(jī)氮以NH4+-N為主。施氮對(duì)藏北高寒草甸土壤微生物量C和微生物量N具有不同程度的影響。其中，在N20處理下土壤微生物量C顯著低于CK樣地，而各施氮處理中土壤微生物量N含量較CK樣地均有

8、所增加，但并未達(dá)到顯著水平。生長(zhǎng)季開(kāi)始前，各處理間凋落物殘留量均無(wú)顯著差異；生長(zhǎng)旺季，N7和N20處理下高寒草甸凋落物殘留量顯著低于CK；生長(zhǎng)季末，高寒草甸凋落物殘留量在不同施氮處理中均出現(xiàn)了顯著降低。凋落物經(jīng)過(guò)一整年的分解，其C、N含量均表現(xiàn)為不同程度的升高。
　　綜上所述，施氮顯著增加了CO2季節(jié)排放通量，但對(duì)CH4和N2O季節(jié)排放通量無(wú)顯著影響。氮沉降增加條件下，溫室氣體年排放總量顯著增加，其中CO2排放量對(duì)溫室氣體年排放總