松嫩草地氧化亚氮排放对降雨及氮沉降脉冲的响应机制

Leymus chinensis Grassland is a dominant vegetation type in the eastern region of the Eurasian steppes, and it is each ecological processes was severely affected by the global climate change, meanwhile,these processes have a huge feedback impact on global climate. Nitrous oxide as an important gresshouse gas, it is not only largely depleting ozone but also driectly attributting to the gresshouse effect. Therefore, reduce nitrous oxide emissions is important to mitigate global warming. The project, using Leymus chinensis grassland as a model system, aims to reveal the relationships between artifical rainfall pulse intensity and duration as well as nitrogen deposit by rainfall pulse and nitrous oxide emission. Furthermore,we aims to: 1)uncover the relationship between soil nitrification and denitrification ability and nitrous oxide emissions,the influence of soil micro-environment; 2)the content of the different forms nitrogen in soil, and the content of soil organic matter on nitrificantion and denitrificantion capacity under the changed rainfall pulse and nitrogen deposit condition; 3) and evently to clarify the nitrous oxide emission mechanism in semi-arid grassland. The results of the project will provide a theoretical basis for reduce grassl nitrous oxide emissions, and provide a reference to reduce nitrogen loss in agronomical practice.

羊草草地作为欧亚大陆草原区东端的主要植被类型，在受到全球气候变化影响的同时对全球气候有巨大的反馈作用。氧化亚氮作为一种重要的温室气体，能够大量的消耗臭氧并直接产生增温效应，减少氧化亚氮的排放对于减轻全球温室效应有重要意义。本项目以我国半干旱区典型的多年生草地类型-羊草草地为研究对象，模拟研究在降雨及氮沉降脉冲变化条件下羊草草地氧化亚氮的排放机制。首先研究确定降雨及氮沉降脉冲变化条件下土壤中硝化和反硝化细菌生物活性与氧化亚氮的排放关系；其次，进一步研究影响硝化和反硝化细菌生物活性的外在关键因素如土壤微环境、土壤中不同形态含氮物质含量、土壤有机质含量等对其的影响，从而最终揭示降雨脉冲及氮沉降条件下草地氧化亚氮排放机制。本研究结果不仅可以为减少草地氧化亚氮排放提供理论依据，而且在生产实践中可为减少氮素损失提供借鉴。

氧化亚氮作为一种重要的温室气体，能够大量的消耗臭氧并直接产生增温效应，因此减少氧化亚氮的排放对于减轻全球温室效应有重要意义。本项目以我国半干旱区典型的多年生草地类型-羊草草地为研究对象，模拟研究降雨及氮沉降脉冲变化条件下影响氧化亚氮排放的作用机制。研究结果表明：半干旱区草原在氮沉降和降雨减少的条件下，N2O的排放量会明显增加，且增加效应与土壤的水分状态有耦合关系。氮沉降和干旱导致的N2O排放增加与土壤硝化微生物（AOB）和反硝化微生物(nirK)的数量增加有关，微生物数量变化与N2O的排放量的变化规律一致。干旱能够导致土壤NH4+-N和NO3—N含量均显著上升，而氮沉降只对NH4+-N的增加起作用。干旱还导致土壤的净氮矿化速率升高，净硝化作用速率降低，而氮沉降对净氮矿化速率和净硝化作用速率没有显著影响。在氮沉降条件下，与降雨频率减少、单次降雨量增加相比而言，降雨频率的增加会促进N2O的排放，这与降雨频次增加后表层土壤的能够相对的保持湿润，降低了表层土壤的结皮对土壤通透性的限制有关。氮沉降显著地促进了羊草地上、地下部分的生长，而干旱限制了二者，但分析表明，松嫩草地N2O的排放与土壤的温度、碳氮比、植物生物量等没有明显的关系。.此外，通过比较有豆科植物生长和无豆科植物生长条件下N2O的排放量后发现，豆科植物的存在会明显增加N2O的排放量。这暗示着N2O的排放可能与豆科植物根系分泌的有机态氮有直接的关系，即土壤中NH4+-N、NO3—-N、亚硝态氮，少量的有机态氮这些含氮底物共同作用于土壤硝化（AOB）和反硝化（nirK）微生物，进而在土壤水分的调节下影响N2O的排放。本研究结果不仅可以为减少草地氧化亚氮排放提供理论依据，而且在生产实践中可为减少氮素损失提供借鉴。