松嫩草地氧化亞氮排放對降雨及氮沉降脈衝的回響機制

《松嫩草地氧化亞氮排放對降雨及氮沉降脈衝的回響機制》是依託東北師範大學，由王俊鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：松嫩草地氧化亞氮排放對降雨及氮沉降脈衝的回響機制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王俊鋒
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

羊草草地作為歐亞大陸草原區東端的主要植被類型，在受到全球氣候變化影響的同時對全球氣候有巨大的反饋作用。氧化亞氮作為一種重要的溫室氣體，能夠大量的消耗臭氧並直接產生增溫效應，減少氧化亞氮的排放對於減輕全球溫室效應有重要意義。本項目以我國半乾旱區典型的多年生草地類型-羊草草地為研究對象，模擬研究在降雨及氮沉降脈衝變化條件下羊草草地氧化亞氮的排放機制。首先研究確定降雨及氮沉降脈衝變化條件下土壤中硝化和反硝化細菌生物活性與氧化亞氮的排放關係；其次，進一步研究影響硝化和反硝化細菌生物活性的外在關鍵因素如土壤微環境、土壤中不同形態含氮物質含量、土壤有機質含量等對其的影響，從而最終揭示降雨脈衝及氮沉降條件下草地氧化亞氮排放機制。本研究結果不僅可以為減少草地氧化亞氮排放提供理論依據，而且在生產實踐中可為減少氮素損失提供借鑑。

結題摘要

氧化亞氮作為一種重要的溫室氣體，能夠大量的消耗臭氧並直接產生增溫效應，因此減少氧化亞氮的排放對於減輕全球溫室效應有重要意義。本項目以我國半乾旱區典型的多年生草地類型-羊草草地為研究對象，模擬研究降雨及氮沉降脈衝變化條件下影響氧化亞氮排放的作用機制。研究結果表明：半乾旱區草原在氮沉降和降雨減少的條件下，N2O的排放量會明顯增加，且增加效應與土壤的水分狀態有耦合關係。氮沉降和乾旱導致的N2O排放增加與土壤硝化微生物（AOB）和反硝化微生物(nirK)的數量增加有關，微生物數量變化與N2O的排放量的變化規律一致。乾旱能夠導致土壤NH4+-N和NO3—N含量均顯著上升，而氮沉降只對NH4+-N的增加起作用。乾旱還導致土壤的淨氮礦化速率升高，淨硝化作用速率降低，而氮沉降對淨氮礦化速率和淨硝化作用速率沒有顯著影響。在氮沉降條件下，與降雨頻率減少、單次降雨量增加相比而言，降雨頻率的增加會促進N2O的排放，這與降雨頻次增加後表層土壤的能夠相對的保持濕潤，降低了表層土壤的結皮對土壤通透性的限制有關。氮沉降顯著地促進了羊草地上、地下部分的生長，而乾旱限制了二者，但分析表明，松嫩草地N2O的排放與土壤的溫度、碳氮比、植物生物量等沒有明顯的關係。 此外，通過比較有豆科植物生長和無豆科植物生長條件下N2O的排放量後發現，豆科植物的存在會明顯增加N2O的排放量。這暗示著N2O的排放可能與豆科植物根系分泌的有機態氮有直接的關係，即土壤中NH4+-N、NO3—-N、亞硝態氮，少量的有機態氮這些含氮底物共同作用於土壤硝化（AOB）和反硝化（nirK）微生物，進而在土壤水分的調節下影響N2O的排放。本研究結果不僅可以為減少草地氧化亞氮排放提供理論依據，而且在生產實踐中可為減少氮素損失提供借鑑。