降水量对连古城自然保护区荒漠植被凋落物分解和氮状态的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00105

摘要/Abstract

摘要：

对连古城自然保护区不同降雨梯度（不截留和分别截留30%、50%、80%）下荒漠典型植被土壤无机氮和原位净氮矿化的凋落物分解和养分释放进行了连续的观测分析。结果表明：（1）随着水分输入减少，凋落物的分解速率减小，凋落物分解速率与年降水量正相关。与此相反，净氮矿化与降水量无关。（2）土壤NO $3 -$ 浓度随着降水输入的增加而显著降低，而土壤NH $4 +$ 浓度在不同降水截留处理条件下并无显著差异。（3）在连古城自然保护区，荒漠植被凋落物分解速率与实际降雨量密切相关，并且在不同控制条件下，随时间的变化凋落物中的碳和氮含量存在同时流失的现象。

关键词: 连古城自然保护区, 荒漠生态系统, 分解, 氮释放, 降水截留

Abstract:

Based on the rainfall interception experiment of four different rainfall gradients （control and three levels：interception of 30%， 50% and 80%） in Liangucheng National Nature Reserve， the litter decomposition and nutrient release of inorganic soil nitrogen and in-situ net nitrogen mineralization of typical desert vegetation were observed and analyzed in two consecutive years. The main results are：（1） With the decrease of water input， the decomposition rate of litter also decreased， and there was a positive correlation between litter decomposition rate and annual precipitation. On the contrary， net nitrogen mineralization has nothing to do with precipitation. （2） Soil NO $3 -$ significantly decreased with increasing precipitation input， whereas soil NH $4 +$ concentration did not differ among precipitation interception treatments. （3） In Liangucheng National Nature Reserve， the decomposition rate of desert vegetation litter is closely related to the actual rainfall， and under different control conditions， the content of carbon and nitrogen in the litter changes with time.

Key words: Liangucheng National Nature Reserve, desert ecosystem, decomposition, nitrogen release, rainfall interception

中图分类号:

S714.2

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图/表 7

图1 2018年1月至2019年12月连古城自然保护区月降水量及平均气温

Fig.1 Monthly precipitation and monthly average temperature in the Liangucheng Natural Reserves from January 2018 to December 2019

表1 2018—2020年不同截留条件下0—20 cm土壤含水量（%）

Table 1 Soil water content of 0-20 cm under the different experimental rainfall interception treatments in 2018-2020

处理	不同采集时间（年-月）土壤含水量/%
处理	2018-05	2018-08	2018-11	2019-02	2019-05	2019-08	2019-11	2020-01
对照（无截留）	2.34±0.04	3.70±0.03	2.81±0.06	1.58±0.03	2.56±0.11	3.18±0.05	2.51±0.02	1.38±0.04
截留降水30%	1.89±0.02	2.59±0.05	1.97±0.04	1.12±0.05	1.83±0.03	2.32±0.04	1.78±0.03	1.02±0.03
截留降水50%	1.49±0.03	1.75±0.03	1.54±0.04	0.97±0.03	1.33±0.04	1.62±0.04	1.31±0.04	0.79±0.04
截留降水80%	0.76±0.03	0.89±0.04	0.84±0.03	0.48±0.02	0.86±0.03	0.96±0.02	0.73±0.02	0.55±0.03

图2 不同降雨截留处理条件下荒漠灌丛凋落物质量随时间的变化

Fig. 2 Mass loss through time of leaf litter of the desert shrub for different experimental rainfall interception treatments

图3 不同降雨截留处理条件下荒漠灌丛凋落物分解过程中氮、磷含量的变化

Fig. 3 The change of desert shrub litter N and P content during decomposition for different experimental rainfall-interception treatments

图4 不同降雨截留处理条件下荒漠灌丛凋落物分解过程中土壤硝态氮和铵态氮含量的变化

Fig. 4 The change of desert shrub soil nitrate and ammonium during decomposition for different experimental rainfall-interception treatments

表2 不同降雨截留处理下的净氮矿化量

Table 2 Net N mineralization under the different rainfall interception treatments

年份	季节	净氮矿化量/（mg·m^-2）
年份	季节	对照	截留降水30%	截留降水50%	截留降水80%
2018	冬季	0.135±0.032	0.016±0.053	0.123±0.012	0.216±0.034
	春季	-0.253±0.086	0.116±0.312	-0.187±0.114	0.002±0.113
	夏季	0.794±0.043	1.043±0.154	0.987±0.252	1.076±0.074
	秋季	0.136±0.085	0.027±0.084	0.128±0.034	0.226±0.075
2019	冬季	-0.093±0.013	-0.072±0.015	-0.156±0.085	-0.146±0.046
	春季	0.448±0.032	0.063±0.113	0.756±0.033	1.132±0.073
	夏季	1.347±0.153	1.487±0.032	2.639±0.112	1.986±0.156
	秋季	-0.359±0.073	-0.254±0.145	-0.524±0.064	-0.352±0.113

图5 不同降雨截留处理条件下荒漠灌丛凋落物有机质残留率与凋落物氮、磷含量的关系

Fig. 5 Relationships between the percent organic matter remaining and the percent of initial litter N and P content of desert shrub for different experimental rainfall-interception treatments

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