草甸草原土壤不同粒级中碳库对氮素化合物添加的响应

The increasing nitrogen (N) deposition is influencing the composition and functioning of global terrestrial ecosystems, with consequences on global carbon cycling. Till now, there are no consistent results on the responses of soil carbon (C) pool to the increasing N deposition. Most of the related studies have examined the total soil C pool as a single pool and have not considered the different responses of various C pools in soil that associated with different soil particle-size fractions to the N deposition. Furthermore, most of the present studies which simulated N deposition always used only one kind of N compounds. In fact, the N compounds are various in the atmosphere and they may have different effects on the soil C pools. In this proposed project, we will use the soil particle-size fractionation method to study the different effects of five kinds of N compounds speciation with a series of additive dosages on the C pools in bulk soils and three soil particle-size fractions (sand, silt, and clay) on the hulunbeier grassland of northern China. The results from this project would add new knowledge on global C cycle and reveal the changes of the soil C sequestration in grassland under global change scenarios.

全球范围内大气氮沉降的持续增加已经给陆地生态系统造成了严重的影响。关于氮沉降增加对土壤碳库影响的方向和强度还未获得一致性的结果，且大多数的研究都是将土壤碳库看作一个整体，而忽略了土壤不同粒级中不同活性碳库对氮沉降响应的差异性。此外，已有的模拟氮沉降研究多是通过添加某一种氮素化合物进行的，忽略了大气氮沉降中含有多种氮素化合物这一事实。本项目拟以内蒙古呼伦贝尔草甸草原作为研究对象，利用额尔古纳草地不同氮素化合物添加野外控制实验平台，采用土壤颗粒分级方法，研究5种氮素化合物形态及其不同的添加剂量对全土及土壤各粒级（砂粒、粉粒和粘粒）中碳库的差异性影响，进而揭示氮沉降对草原土壤碳固持的潜在性影响，旨在为预测大气氮沉降增加背景下草甸草原土壤的碳固持能力提供依据。

全球范围内大气氮沉降的不断增加对草甸草原土壤碳库、氮和磷的影响还未获得一致性的研究结果。本研究采用土壤颗粒分级方法，以内蒙古呼伦贝尔草甸草原作为研究对象，研究5种氮素化合物（硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵、尿素和缓释尿素）及其不同的添加剂量（0，2，10，20，50 g N m-2 yr-1）对草原土壤全土及各粒级（砂粒、粉粒和粘粒）中碳、氮和磷的差异性影响。野外控制实验为随机区组设计，每个区组共计25个处理，设置5个区组作为重复，共计125个样方。研究结果表明：该草甸草原土壤中砂粒的含量远高于粉粒和粘粒的含量，粘粒的含量最低。施加五种不同形态及剂量的氮素化合物对土壤中的颗粒分布并未产生显著性影响；施加五种不同形态的氮素化合物及剂量对全土及各粒级碳含量、碳库及碳同位素自然丰度值影响不显著；施加不同形态的氮素化合物对全土及各粒级的氮含量影响不显著，不同剂量对全土及各粒级的影响不尽相同，施加不同剂量对全土氮含量有显著影响（p<0.05），对粘粒的氮含量有显著影响（p<0.01），而对砂粒和粉粒的氮含量影响均不显著；施加五种不同形态的氮素化合物对全土及各粒级的磷含量均未产生显著性影响，施加不同剂量对全土、砂粒和粉粒没有显著性影响，但对粘粒的磷含量具有显著性影响（p<0.05）。