施氮对沙质草地生物量以及土壤和系统呼吸的影响

• 作 者: 林力涛
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 沙质草地系统 生物量 土壤环境 呼吸速率

本研究以2008年围封的科尔沁沙质草地为研究对象，选用尿素(含氮46.46％)为氮素添加来源，设置0g·m-2·a-1（对照）和10g·m-2·a-1（施氮）2个处理，每处理设置4次重复。通过生长季（5-9月）观测，明确沙质草地不同时期根呼吸与微生物呼吸对土壤呼吸的贡献率;量化土壤与系统呼吸的关系;揭示草地生态系统施氮后物种组成及其时间生态位的变化。得出主要结果如下:　　(1)施氮显著增加沙质草地的土壤呼吸速率，在土壤呼吸日动态中施氮对昼间土壤呼吸速率的影响显著高于对夜间土壤呼吸速率的影响。施氮后土壤呼吸速率增量次序:7月＞8月＞9月。　　(2)土壤呼吸速率随温度的升高而增加，呈极显著指数相关关系。施氮影响土壤呼吸对温度变化的敏感程度，提高了Q10值和R10值。10℃条件下根系呼吸较之微生物呼吸对施氮响应更为敏感，施氮后根系呼吸变化25.4％，而微生物呼吸仅改变3.0％。　　(3)科尔沁沙质草地土壤呼吸中微生物呼吸占主导地位，其呼吸贡献率在55-100％;9月中旬之后，根系呼吸基本停止，呼吸贡献率接近0。　　(4)施氮对沙质草地系统呼吸速率日动态影响达到显著水平(p＜0.05)，施氮后系统呼吸速率增加了29.30％，且在昼间系统呼吸速率与对照相比提升31.13％。施氮对系统呼吸存在月份动态影响，在6月份系统呼吸速率提高比例最多达56.69％。　　(5)施氮降低了土壤呼吸在系统呼吸中所占比重，由58.66％降至44.16％;增加了系统呼吸速率对近地表气温的敏感度，Q10值由1.69变为1.71。在10℃近地表气温时，施氮后系统基础呼吸速率R10值由1.46增至1.79μmol·m-2·s-1。总生态系统生产力(GEP)是影响土壤呼吸速率变化的重要因素(r=0.79，p＜0.01)，能够解释48％土壤呼吸变化(R2＞0.48)。土壤呼吸与GEP、土壤温度多元回归拟合（R2=0.84）效果好于土壤呼吸与土壤温度单因素拟合（R2=0.57）。　　(6)施氮后促进地上生物量增加，8月份生物量210.35g·m-2较对照提高108.79％(p＜0.05)。施氮导致根系生物量升高3.86～11.98％，且各土壤层次根系生物量之间均差异不显著(p＞0.05)。施氮前后植物根冠比由1∶1.19降低至1∶2.38。施氮提高了优势种黄蒿的种群高度，降低其种群数量，但黄蒿种群生物量增加。施氮在生长季初期增加生物多样指数，在后期降低生物多样性指数。