水盐因素对塔里木绿洲荒漠交错带土壤氮素矿化的影响机理

土壤氮素矿化研究对生态系统氮素平衡和干旱区环境演替具有重要意义，对生态系统功能维护和持续发展至关重要，干旱、积盐是影响塔里木干旱区土壤氮矿化的重要因素。因此，本研究拟以塔里木绿洲荒漠交错带为研究对象，探索剖面(0-100cm)不同层次土壤氮素矿化机理；研究方案设计，采用野外树脂芯原位土壤氮素矿化培养试验和水、盐梯度室内模拟好气生物培养试验同步进行的思路，分析水、盐及水盐交互效应对绿洲荒漠交错带土壤氮素矿化的影响机理，结合样区土壤温度变化、有机质、生物总量等环境因素，综合验证获取模型参数，构建适合研究区自然生态环境条件下土壤氮素矿化的水、盐和水盐交互作用的机理模型；拟揭示塔里木干旱区水盐对绿洲荒漠交错带土壤氮素矿化的影响机理。为日益退化严重的绿洲荒漠自然生态交错带的恢复、重建和正向演替，提供重要的科学理论依据，对塔里木绿洲生态可持续发展具有一定的理论意义和明显的实践指导意义。

【摘要】水分、盐分是塔里木绿洲荒漠交错带土壤氮矿化的重要影响因子。本项目以南疆塔里木河流域典型绿洲荒漠过渡带局域土壤为研究对象，针对水分、盐分为主导因子的土壤氮矿化过程，定量测定其对矿质氮运移过程的影响及简单模型构建进行了深入研究。通过对比荒漠绿洲交错带3种不同植被覆盖度（LCD：0～0.2；MCD：0.2～0.4；HCD：0.4～0.6）土壤氮矿化特征，确定水分、盐分对土壤氮矿化有明显影响，且随植被盖度的递增，土壤氮矿化影响因素也明显多元化，从某个单一因子讨论土壤氮矿化已经不足以表征土壤氮矿化过程，并发现土壤有机质、土壤质地、土壤温度等对土壤氮矿化有明显影响。经分析水分对土壤氮矿化作用有明显影响，土壤净氮矿化速率与土壤水分有明显相关性，3种植被覆盖度类型的剖面水分变化和净氮矿化速率呈正相关，相关系数LCD是0.8669（P＜0.01）、MCD是0.6479（P＜0.05）、HCD是0.5940（P＜0.05）；测定周期内绿洲荒漠过渡带土壤平均净氮矿化速率，LCD为0.334，MCD为1.010，HCD为0.998 kg·(hm2·d)-1，随植被盖度的增加，水分对土壤氮矿化影响明显减弱。采用连续去除数据建立了水分、盐分、有机质与土壤氮矿化的最小二乘回归（PLSR）模型，利用野外原位技术采集土样原位土壤水分、盐分的测定，研究塔里木荒漠绿洲过渡带土壤含水量、盐分与有机质氮矿化之间的定量关系，构建了一元线性回归与多元逐步回归的土壤氮矿化与土壤水分、分和有机质氮矿化量之间的预测模型，确定三种不同植被覆盖度LCD、MCD、HCD，在不同土层深度0～10、10～20、20～30、30～50、50～80和80～100cm水分、盐分和有机质对土壤氮矿化的多元逐步回归模型为荒漠绿洲就过渡带的演替提供了直接预测，并对不植被覆盖下土壤微生物分布、土壤温度对土壤氮矿化的影响进行了室内培养研究。结果表明，在植被覆盖度较低的研究区土壤水分对土壤氮的有效化过程有显著相关性，随植被盖度的递增土壤氮矿化影响因素发生较大变化，与土壤水分、盐分和有机质的相关性逐渐减弱。