温度和水分对华西雨屏区毛竹林土壤氮矿化的影响

doi:10.16036/j.issn.1000-2650.2018.06.007

四川农业大学学报 ›› 2018, Vol. 36 ›› Issue (06): 758-764.doi: 10.16036/j.issn.1000-2650.2018.06.007

温度和水分对华西雨屏区毛竹林土壤氮矿化的影响

桂慧颖^{1, 2}, 李雪江³, 王景燕^{1, 2}, 龚伟^{1, *}, 黄帅¹, 唐海龙¹, 周于波¹

1. 四川农业大学林学院/林业生态工程四川省重点实验室,成都 611130;
2. 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 210008;
3. 剑阁县翠云廊古柏自然保护区管理局,四川广元 628317

收稿日期:2018-07-10 出版日期:2018-12-28 发布日期:2021-03-01
通讯作者: 龚伟, 博士, 教授, 主要从事经济林培育与土壤生态研究研究, E-mail：gongwei@sicau.edu.cn。
作者简介:桂慧颖,硕士研究生。
基金资助:
国家自然科学基金项目（41201296）；土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放课题（Y412201424）。

Effects of Temperature and Moisture on Soil Nitrogen Mineralization of Phyllostachys heterocycla Plantation in the Rainy Area of Western China

GUI Huiying^{1, 2}, LI Xuejiang³, WANG Jingyan^{1, 2}, GONG Wei^{1, *}, HUANG Shuai¹, TANG Hailong¹, ZHOU Yubo¹

1. College of Forestry, Sichuan Agricultural University/Sichuan Provincial Key Laboratory of Ecological Forestry Engineering, Chengdu 611130, China;
2. State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;
3. Nature Reserve Bureau of Jiange Cuiyunlang Old Cypress in Sichuan, Guangyuan 628317, Sichuan, China

Received:2018-07-10 Online:2018-12-28 Published:2021-03-01

摘要/Abstract

摘要： 【目的】探究毛竹林土壤在不同温度和水分处理条件下的氮矿化特征及氮矿化与温度和水分的关系。【方法】采用全因子试验设计,设置4个温度水平（5、15、25和35 ℃）和4个田间持水量（20%、40%、60%和80% FWC）共16组处理,于培养箱中培养30 d后测定各项指标。【结果】在各温度处理条件下,净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率均随土壤含水量的增加而增加,高于60% FWC后随含水量增加而降低;在5~25 ℃温度范围内,净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率随温度的升高而增加,高于25 ℃后呈降低趋势。最有利于毛竹林土壤氮净矿化作用的温度条件为26.2 ℃,含水量条件为60.0% FWC。土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率的Q₁₀值为0.857~1.904,15 ℃/5 ℃的Q₁₀值显著高于25 ℃/15 ℃和35 ℃/25 ℃的Q₁₀值,毛竹林土壤氮矿化在5~15 ℃范围内最敏感。各处理土壤净硝化速率占氮矿化速率的43.9%~49.1%。【结论】温度和水分变化显著影响毛竹林土壤氮矿化;毛竹林土壤氮矿化过程中形成的硝态氮比例较高,易在该区多雨条件下被淋失或在厌氧条件下被反硝化。

关键词: 温度, 水分, 毛竹林, 氮矿化, Q₁₀

Abstract: 【Objective】 The purpose of this study was to investigate soil nitrogen mineralization of P. heterocycla plantation under different temperature and moisture conditions and to examine relationships between nitrogen mineralization and temperature and moisture.【Method】 A full-factor experimental design (16 groups), including 4 temperature levels (5, 15, 25 and 35 ℃) and 4 field capacity (20%, 40%, 60% and 80% FWC), was used in this study. All indexes were measured after 30 days of incubation. 【Result】 Under each condition of temperature, net ammonification, nitrification and mineralization rates generally increased with increasing soil moisture, but decreased after 60% FWC. Soil net ammonification , nitrification and mineralization rates increased from 5 ℃ to 25 ℃, but decreased after 25 ℃. The optimal temperature of soil net mineralization of P. heterocycla plantation was 26.2 ℃, and the optimal moisture was 60.0% FWC. The Q₁₀ value of soil net ammonification, nitrification and mineralization rates was ranged from 0.857 to 1.904, and the Q₁₀ values at 15 ℃ or 5 ℃ were remarkably higher than those at 35 ℃ or 25 ℃. The nitrogen mineralization of P. heterocycla plantation was sensitive in the range of 5~15 ℃. The net nitrification accounted for 43.9% ~ 49.1% of nitrogen mineralization. 【Conclusion】 Temperature and moisture significantly affected soil net nitrogen mineralization of P. heterocycla plantation. Nitrate nitrogen was the main inorganic nitrogen form during mineralization process, implying that it could be leached and denitrified in this specific area.

Key words: temperature, moisture, Phyllostachys heterocycla plantation, soil N mineralization, Q₁₀

中图分类号:

S158.5

桂慧颖, 李雪江, 王景燕, 龚伟, 黄帅, 唐海龙, 周于波. 温度和水分对华西雨屏区毛竹林土壤氮矿化的影响[J]. 四川农业大学学报, 2018, 36(06): 758-764.

GUI Huiying, LI Xuejiang, WANG Jingyan, GONG Wei, HUANG Shuai, TANG Hailong, ZHOU Yubo. Effects of Temperature and Moisture on Soil Nitrogen Mineralization of Phyllostachys heterocycla Plantation in the Rainy Area of Western China[J]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2018, 36(06): 758-764.

参考文献 33

[1]	李志杰, 杨万勤, 岳楷, 等. 温度对川西亚高山3种森林土壤氮矿化的影响[J]. 生态学报, 2017, 37(12): 4045-4052.
[2]	李贵才, 韩兴国, 黄建辉, 等. 森林生态系统土壤氮矿化影响因素研究进展[J]. 生态学报, 2001, 21(7): 1187-1195.
[3]	赵晶, 田红灯, 闫文德, 等. 森林生态系统土壤氮素矿化影响因子分析及及其研究趋势[J]. 2012, 32(11): 110-114.
[4]	石薇, 王景燕, 魏有波, 等. 水热条件对华西雨屛区柳杉人工林土壤氮矿化的影响[J]. 土壤通报, 2014, 45(6): 1025-1031.
[5]	周才平, 欧阳华. 温度和湿度对暖温带落叶阔叶林土壤氮矿化的影响[J]. 植物生态学报, 2001, 25(2): 204-209.
[6]	周才平, 欧阳华. 长白山两种主要林型下土壤氮矿化速率与温度的关系[J]. 生态学报, 2001, 21(9): 1469-1473.
[7]	孙宇贺, 傅民杰. 不同施肥方式对北方稻田土壤氮矿化的影响[J]. 湖北农业科学, 2014, 53(16): 3765-3769.
[8]	贾伟, 王丽英, 陈清华. 北平原菜田有机氮素净矿化速率的季节性差异[J]. 华北农学报, 2013, 28(5): 198-205.
[9]	陈静, 李玉霖, 冯静, 等. 温度和水分对科尔沁沙质草地土壤氮矿化的影响[J]. 中国沙漠, 2016, 36(1): 103-110.
[10]	刘颖慧, 牛磊, 李悦, 等. 温度和湿度对内蒙古草原土壤氮矿化的影响[J]. 草业科学, 2014, 31(3): 349-354.
[11]	王常慧, 邢雪荣, 韩兴国. 温度和湿度对我国内蒙古羊草草原土壤净氮矿化的影响[J]. 生态学报, 2004, 24(11): 2472-2476.
[12]	赵琦齐, 沈玉娟, 李平, 等. 温度对太湖湖滨带不同水分梯度土壤氮矿化的影响[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2011, 35(6): 147-150.
[13]	KNOEPP J D, SWANK W T.Using soil temperature and moisture to predict forest soil nitrogen mineralization[J]. Biology and Fertility of Soils, 2002, 36(3): 177-182.
[14]	ABER J, MELILLO J. Terrestrial Ecosystem (Second Edition)[M]. San Diego, California, USA: Harcourt Academic Press, 2001: 132.
[15]	涂利华, 胡红玲, 胡庭兴, 等. 华西雨屏区亮叶桦凋落叶分解对模拟氮沉降的响应[J]. 植物生态学报, 2012, 36(2): 99-108.
[16]	向元彬, 周世兴, 肖永翔, 等. 模拟氮沉降和降雨对华西雨屏区常绿阔叶林凋落物分解的影响[J]. 生态学报, 2017, 37(2): 455-463.
[17]	王景燕, 龚伟, 胡庭兴. 川南坡地不同退耕模式对土壤腐殖质及团聚体碳和氮的影响[J]. 水土保持学报, 2012, 26(2): 155-160, 164.
[18]	鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社, 2000: 75-186.
[19]	孙向阳. 土壤学[M]. 北京: 中国林业出版社, 2011: 136-137.
[20]	ZHANG X L, WANG Q B, LI L H, et al.Seasonal variations in nitrogen mineralization under three land use types in a grassland landscape[J]. Acta Oecologica, 2008, 34(3): 322-330.
[21]	王光军, 田大伦, 朱凡等. 湖南省4种森林群落土壤氮的矿化研究[J]. 生态学报, 2009, 29(3): 1607-1615.
[22]	CHENG W G, CHANDER K, INUBUSHI K.Effect of elevated CO2 and temperature on microbial biomass nitrogen and nitrogen mineralization in submerged soil microcosms[J]. Soil Microorganisms, 2000, 54(1): 51-59.
[23]	ZAMAN M, CHANG S X.Substrate type, temperature, and moisture content affect gross and net N mineralization and nitrification rates in agroforestry systems[J]. Biology and Fertile Soils, 2004, 39(4): 269-279.
[24]	陈伏生. 城乡梯度森林生态过程研究[M]. 北京: 中国林业出版社, 2013: 48.
[25]	刘天增, 南志标. 草地硝化微生物与硝化作用研究进展[J]. 草业科学, 2011, 28(6): 951-958.
[26]	吴建国, 苌伟, 艾丽, 等. 祁连山中部四种典型生态系统土壤氮矿化的研究[J]. 生态环境, 2007, 16(3): 1000-1006.
[27]	赵宁, 赵小宁, 于贵瑞, 等. 放牧对若尔盖高寒草甸土壤氮矿化及其温度敏感性的影响[J]. 生态学报, 2014, 34(15): 4234-4241.
[28]	黄鹤凤, 江洪, 谭有靖, 等. 不同经营措施下雷竹林土壤呼吸的研究[J]. 浙江林业科技, 2014, 34(5): 1-7.
[29]	DALIAS P, ANDERSON J M, BOTTNER P, et al.Temperature responses of net nitrogen mineralization and nitrification in conifer forest soils incubated under standard laboratory conditions[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2002, 34(5): 691-701.
[30]	吴建国, 韩梅, 艾丽, 等. 祁连山中部高寒草甸土壤氮矿化及其影响因素研究[J]. 草业学报, 2007, 16(6): 39-46.
[31]	徐宪根, 周焱, 阮宏华, 等. 武夷山不同海拔高度土壤氮矿化对温度变化的响应[J]. 生态学杂志, 2009, 28(7): 1298-1302.
[32]	黄进. 武夷山丹霞地貌[M]. 北京: 科学出版社, 2010: 92-93.
[33]	高俊琴, 欧阳华, 张锋, 等. 若尔盖高寒湿地土壤氮矿化对温度和湿度的响应[J]. 湿地科学, 2008, 6(2): 229-234.

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[1]	徐雅洁, 郭月峰, 姚云峰, 祁伟, 王鑫, 刘晓宇. 不同林分配置对土壤水分物理性质的影响[J]. 四川农业大学学报, 2021, 39(3): 370-377.
[2]	钦鹏, 张国华, 胡彬华, 李仕贵. 脱落酸长距离运输的生物学意义和分子机制解析[J]. 四川农业大学学报, 2021, 39(1): 1-3.
[3]	龚静, 郑顺林, 熊湖, 黄强, 马海艳. 马铃薯种薯播前温度处理对苗期抗旱能力的影响[J]. 四川农业大学学报, 2020, 38(03): 251-256.
[4]	刘杨, 王小沁, 沈丹杰, 孙辉, 唐文英. 水分梯度下川西高寒湿地土壤酶活性变化特征[J]. 四川农业大学学报, 2019, 37(04): 517-524.
[5]	罗梦娇, 艾宁, 刘长海, 刘广全, 强大宏, 李阳. 半干旱黄土区不同植被类型对土壤水分的影响[J]. 四川农业大学学报, 2019, 37(02): 177-184.
[6]	沈会涛, 张万军, 赵艳霞, 曹建生. 秸秆覆盖对冀北山区夏玉米土壤呼吸的影响[J]. 四川农业大学学报, 2016, 34(02): 131-136.
[7]	高贵宾, 钟浩, 田新立, 潘雁红, 杨慧敏, 袁娜. 不同覆盖雷竹林出笋规律及其与温度的相关性[J]. 四川农业大学学报, 2015, 33(03): 270-274.
[8]	铁烈华, 张林成, 冯茂松, 白文玉, 王玲, 何沛. 烘虫温度和时间对中小型土壤动物烘虫分离效果的影响[J]. 四川农业大学学报, 2015, 33(01): 45-50.
[9]	李素清, 秦文, 王家梅, 贾雪娇. 贮藏温度对热处理楠竹笋保鲜效果的影响[J]. 四川农业大学学报, 2014, 32(04): 413-417.
[10]	张玉托, 堵晶晶, 刘海峰. 温度、基质对喙尾琵琶甲产卵量的影响[J]. 四川农业大学学报, 2014, 32(02): 213-217.
[11]	杨开宝, 吴发启. 黄土高原不同农业技术措施的土壤水分效应评价[J]. 四川农业大学学报, 2014, 32(01): 46-52.
[12]	范少辉, 唐晓鹿, 漆良华, 刘广路, 官凤英, 杜满义. 不同经营措施对毛竹林土壤呼吸温度敏感性的影响[J]. 四川农业大学学报, 2012, 30(03): 300-307.
[13]	翁玉臻, 范少辉, 刘广路, 漆良华, 杜满义, 郑宏. 不同管护类型毛竹林生物量分配格局及土壤理化特征[J]. 四川农业大学学报, 2011, 29(04): 477-481,498.
[14]	范少辉, 刘广路, 官凤英, 蒋俊明, 郑宏. 不同劈草时间毛竹林的生长特征[J]. 四川农业大学学报, 2011, 29(03): 322-326.
[15]	孙歆, 曾富春, 胡攀. 水分胁迫下水杨酸对大麦幼苗抗氧化能力的影响[J]. 四川农业大学学报, 2011, 29(02): 160-163,206.