中国东北样带森林和草地土壤反硝化势及产物组成

摘要

土壤反硝化作用是土壤氮素生物地球化学循环的重要环节，是平衡土壤中氮通量的重要过程，是导致土壤和肥料氮素损失的重要途径，对于土壤氮素的平衡、氮氧化物大气环境污染和温室效应具有重要的影响。本文采用淹水-充氮气严格厌氧密闭培养乙炔抑制法(试验中NO3--N含量均调至70mg·kg-1，恒温25℃条件下，培养5天)，研究了中国东北样带(NECT)森林和草地土壤反硝化势及气态产物(N2O、NO、N2)的比例，并分析了影响反硝化势及气态产物组成的影响因素。
　　 东北样带土壤的pH值从东到西逐渐升高，东部森林土壤呈现酸性，pH值在4.3～5.9之间，有机碳含量在32.0～54.7g·kg-1之间：西部草地土壤接近于中性，pH值在6.1～7.8之间，有机碳含量在14.8～32.2g·kg-1之间。分析表明，森林土壤全氮、硝态氮含量与草地土壤之间差异显著，森林土壤含量均高于草地土壤。
　　 研究结果表明，中国东北样带森林、草地土壤反硝化势差异很大(0.23～1.07mg·kg-1·h-1)，东北样带西部的草地土壤反硝化势显著大于东部森林土壤(r=0.70,p<0.01)。土壤反硝化势与pH值、NH4+-N增量有显著正相关关系(p<0.01)，表明土壤pH、NH4+-N增量是中国东北样带影响土壤反硝化势的重要因素。
　　 在中国东北样带供试土壤中，土壤反硝化气态产物中氮氧化物组成比例差异很大。东北样带东部森林土壤反硝化的主要气态产物是N2O，平均值达到62.6％；西部草地土壤反硝化的主要气态产物是N2，平均值达到69.4%。N2O占土壤反硝化气态产物的比例从东到西逐渐减少，N2占气态产物的比例从东到西逐渐增加。反硝化气态产物N2O排放量占气态产物总排放量的比例与土壤pH值有显著负相关性，而N2排放量占气态产物总排放量的比例与土壤pH值有显著正相关性(p<0.01)，表明土壤pH是影响东北样带土壤反硝化气态产物比例的重要因素。中国东北样带西部草地土壤能够有效地将有效氮转化为惰性氮，东部森林土壤则不能，而是主要生成温室气体N2O，对环境产生负面影响。因此东北样带森林土壤反硝化作用的环境影响需进一步加强研究。