戴云山自然保护区森林土壤氮转化特点研究

摘要：

利用15N稳定同位素成对标记法并结合MCMC数值模型,研究了戴云山国家级自然保护区天然毛竹林(BF)及其邻近黄山松–杉木林(NF)土壤氮素初级转化速率,以评估该地区森林生态系统土壤氮状态,并分析其保氮机制.结果表明:BF土壤NH4+-N的总产生速率(以N量计,13.16μg/(g·d))是NF土壤的2倍(6.25μg/(g·d)),其中黏土矿物对NH4+-N的解吸作用是BF产生NH4+-N的主要过程(55%),而NF主要以有机氮的矿化作用为主(56%).BF土壤氮素初级矿化速率为5.56μg/(g·d),显著高于NF的3.40μg/(g·d).土壤氮素初级矿化速率与土壤全氮含量显著正相关(P<0.05),而与C/N比表现显著负相关(P<0.05).BF与NF土壤NH4+-N总产生量的90%均被土壤微生物的同化作用以及黏土矿物的吸附作用所消耗.两种土壤的硝化作用微弱,BF土壤总硝化速率(以N量计,0.23μg/(g·d))与NF土壤(0.26μg/(g·d))相差不大.两种林地土壤硝化作用均以有机氮的异养硝化为主,自养硝化过程可忽略不计.BF与NF土壤中NO3–-N消耗速率均超过了产生速率,表明BF与NF土壤均能有效降低NO3–-N的潜在淋失风险,其中BF土壤中NO3–-N的消耗以微生物的同化作用为主(58%),而NF土壤以NO3–-N异化还原为NH4+-N过程为主(68%).戴云山国家级自然保护区两种亚热带森林土壤的氮转化过程均以NH4+-N转化为主,产生的绝大多数NH4+-N会迅速通过微生物对NH4+-N的同化作用以及黏土矿物对NH4+-N的吸附作用固持到有机氮库中;自养硝化过程微弱,使得无机氮主要以NH4+-N的形式保存于土壤中,同时酸性土壤环境有效削弱了NH4+-N的挥发损失.此外,相对较高的NO3–-N微生物同化速率以及异化还原为NH4+-N速率,进一步有效降低了NO3–-N的淋溶损失以及反硝化作用的气态损失风险,使该地区森林土壤能够在多雨的条件下有效保持氮素,满足植物的生长需求.

关键词：15N成对标记、MCMC数值优化模型、氮初级转化速率、保氮机制

所属期刊栏目：49

分类号：S158.3(土壤学)

资助基金：国家重大科学研究计划项目2014CB953803;江苏高校优势学科建设工程项目资助

在线出版日期：2017-05-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：240-247