草甸草原土壤碳/氮矿化潜力及土壤微生物水分敏感性对极端干旱的响应

作     者：李磊 王岩 胡姝娅 李阳 申颜 庾强 黄建辉 王常慧 LI Lei;WANG Yan;HU Shu-ya;LI Yang;SHEN Yan;YU qiang;HUANG Jian-hui;WANG Chang-hui

作者机构：中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 中国科学院大学资源环境学院北京100049 河南科技大学河南洛阳471000 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 

出 版 物：《应用生态学报》 (Chinese Journal of Applied Ecology)

年 卷 期：2020年第31卷第3期

页      面：814-820页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31572452,41573063) 国家重点研发计划项目(2017YFA0604802)资助 

主　　题：极端干旱 草甸草原 微生物水分敏感性 碳/氮矿化潜力 土壤含水量 

摘      要：土壤碳、氮矿化是生态系统养分循环的关键过程,受到水分供给的强烈影响。本研究对极端干旱处理(连续3年生长季减少66%降水)的内蒙古草甸草原野外取土,采用超低温冻干后再调节土壤水分至3%、8%、13%、18%、25%和35%6个水平进行室内培养,研究极端干旱处理后土壤碳/氮矿化潜力以及土壤微生物对水分变化的敏感性。结果表明:与对照(自然降雨)相比,极端干旱处理后,6个培养水平的平均土壤氮矿化潜力显著提高14.2%,但未显著影响土壤碳矿化潜力。极端干旱显著提高土壤微生物生物量氮和土壤可溶性有机碳26.8%和26.9%。无论是对照还是极端干旱处理,土壤氮矿化潜力、碳矿化潜力和微生物生物量碳和氮均随着土壤含水量增加而增加,而可溶性有机碳从较低水分的培养水平(3%和8%)到较高水分的培养水平(13%)显著降低,表明底物的扩散起到重要作用。极端干旱处理显著提高了碳矿化初始脉冲强度,表明极端干旱提高了土壤微生物对水分的敏感性。极端干旱显著降低了土壤碳矿化潜力/氮矿化潜力的比值,表明长期干旱可能会降低土壤碳、氮循环过程的耦合作用。极端干旱对土壤碳矿化和氮矿化过程的影响存在差异,激发了土壤微生物对水分的敏感性,弱化了碳、氮循环过程的耦合关系,并进一步影响中国北方草甸草原生态系统的生物地球化学循环过程及草地生产力。