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氮素是构成活体生物组织最基本的化学元素,持续的氮沉降使土壤中的氮输入显著增加,而过量的氮输入可能会改变土壤性质,影响植物生长、凋落物分解等,进而造成生物多样性降低,生产力下降等不利影响。草地作为我国面积最大的陆地生态系统,在调节气候、涵养水源、水土保持等方面具有重要意义,因此草地生态系统的研究在我国生态系统评价方面有十分重要的作用。目前针对氮沉降已有较为广泛而深入的研究,普遍通过添加速效氮肥的方式模拟氮沉降,但氮沉降本身是一个相对稳定数量的活性氮的持续输入过程,即便是周期性输入速效氮肥的方式跟实际的氮沉降过程也有所偏差。农业生产中常运用包膜缓释尿素来实现氮肥向土壤缓慢并持续的释放,氮源的这一输入方式与大气氮沉降过程较为相似。本研究依托中国科学院额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站野外长期缓释氮肥添加实验平台,在缓释尿素和普通尿素两种模拟氮沉降的方式下分别设置8个氮添加水平:对照CK(0kg ha-1yr-1)、N25(25kg ha-1yr-1)、N50(50kg ha-1yr-1)、N75(75kg ha-1yr-1)、N100(100kg ha-1yr-1)、N150(150kg ha1yr-1)、N200(200kg ha-1yr-1)、N300(300kg ha1yr-1),以其土壤为供试对象,测定土壤中的碳氮磷及转化相关的酶活性(β-1,4-葡糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡糖苷酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶),从氮沉降模拟方式和氮沉降水平两个方面探讨草地土壤生物学性质对氮沉降的响应,比较两种氮沉降模拟方式的差异,并通过冗余分析探讨草地土壤碳氮磷及其相关酶活性之间的关系,以期探明草地生态系统对氮沉降的响应机理,并为采用缓释尿素模拟氮沉降提供理论依据。本文的研究结果如下: 1.氮沉降水平的增加显著降低了草地土壤pH,与普通尿素相比,缓释尿素模拟氮沉降可减缓氮输入造成的土壤酸化。氮沉降均增加了土壤中的可溶性养分,缓释尿素由于其缓释特性,可溶性养分均低于普通尿素。 2.普通尿素和缓释尿素两种氮沉降模拟方式下,随着氮沉降水平的增加微生物量碳先增加后降低,且缓释尿素条件下微生物量碳低于普通尿素;N<200kg ha-1yr-1时,两种氮沉降模拟条件下,土壤微生物量氮均先增加后降低,N>200kgha-1yr-1时,缓释尿素条件下微生物量氮显著高于普通尿素;在两种氮沉降模拟方式下,随着氮沉降水平的增加,脱氢酶活性均显著降低。 3.在两种氮沉降模拟方式下,普通尿素模拟氮沉降对β-1,4-葡糖苷酶活性无显著影响,中水平(N75、N100、N150)的缓释尿素显著增加了β-1,4-葡糖苷酶活性;N<150kg ha-1yr-1时,两种氮沉降模拟方式下,随着氮沉降水平的增加,N-乙酰-β-D-氨基葡糖苷酶活性均先增加后降低,N>150kg ha-1yr-1时,N-乙酰-β-D-氨基葡糖苷酶活性逐渐增加;高水平(N>150)的普通尿素显著增加了酸性磷酸酶活性,而高水平的缓释尿素显著降低了酸性磷酸酶活性;中低水平(N25、N50、N75)的氮沉降显著增加了碱性磷酸酶活性。