草甸草原外源无机氮向土壤有机氮组分转化的年际变化特征.pdf

摘要

外源无机氮在土壤中的转化是一个复杂的动态过程。土壤铵态氮和硝态氮通

过微生物的作用，发生一系列生物化学反应，包括氨化作用、硝化作用和反硝化

作用等。这些过程不仅改变了无机氮的形态，还促进了其向土壤有机氮组分的转

化。土壤有机氮组分的含量与留存受到多种因素影响。温湿度等环境因素的年际

变化，对无机氮向有机氮的转化与留存过程具有显著影响。本研究通过氮稳定性

同位素示踪技术，对比量化了不同形态外源无机氮输入和团聚体粒径对土壤氮组

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分含量与转化过程的影响，并结合不同氮组分δN值的变化推测有机氮组分的

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转化顺序、年际变化规律以及团聚体粒径的调控作用。土壤氮组分含量和δN值

的协同变化，导致了不同氮组分留存能力对降水、温度和团聚体粒径的差异响应。

本研究主要取得以下结果：

（1）通过对全土氮组分含量的测定及其与微生物生物量氮、植物地上-地下

生物量、环境因子（降水和温度）之间的相关分析，系统探讨了全土氮组分含量

的年际变化。结果表明，降水增加或温度下降使微生物生物量氮含量降低进而导

致水解成铵态氮含量增加。同时，地上地下生物量增加会导致微生物活性上升，

引起土壤有机氮组分含量升高。

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（2）通过分析全土有机氮组分δN值的变化，指征微生物残体的几丁质转

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化为氨基糖态氮，继而形成水解成铵态氮；氨基酸态氮较低的δN值是由于微

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生物残体的N部分留存于水解成铵态氮组分。通过对比不同氮组分的N丰度

发现，大（2000μm）、小（250-2000μm）、微团聚体（250μm）中氨基糖态

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氮的生成速率最高，水解成铵态氮的生成速率最低。在NH4NO3处理下，大团

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聚体总氮和非水解性全氮δN值最高，小团聚体次之，微团聚体最少。

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（3）通过各粒径土壤团聚体有机氮组分的N回收率与δN值之间的相关

性分析，研究了土壤氮留存能力随年际和团聚体粒径的变化机制。结果表明，年

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际（环境因子）变化和团聚体粒径对氮组分δN值的改变，是N回收率变化

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的重要原因。在NHNO处理下，降水量增加和温度升高均降低了各粒径团聚

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体水解性氮的N回收率，这表明强降水和升温不利于外源输入NH4在该草甸

草原生态系统的留存。在NH415NO3处理下，降水增加导致大、小、微团聚体水

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