| 冻融循环期间土壤氧化亚氮排放影响因素 |
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| 引用本文： | 高德才,白娥. 冻融循环期间土壤氧化亚氮排放影响因素[J]. 植物生态学报, 2021, 45(9): 1006-1023. DOI: 10.17521/cjpe.2021.0040 |
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| 作者姓名： | 高德才 白娥 |
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| 作者单位： | 长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室, 东北师范大学地理科学学院, 长春 130024 |
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| 基金项目： | 国家重点研发项目(2019YFA0607301);国家自然科学基金(31901157);国家自然科学基金(41971058);中国博士后科学基金(2020T130088);吉林省自然科学基金(YDZJ202101ZYTS104);吉林省自然科学基金(20180520087JH) |
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| 摘 要： | 全球气候变化可能会提高冻融循环时间、强度以及频率, 从而可能显著影响土壤氧化亚氮(N2O)排放。N2O是一种重要的温室气体, 但目前对冻融循环期间土壤N2O排放规律以及影响因素的了解还有限。为此, 该研究采用整合分析方法, 从已发表文献中收集了30篇关于冻融循环对土壤N2O通量和累积排放量影响的文献, 探究冻融循环在不同生态系统对N2O排放的影响, 从试验设置、土壤基本理化性质以及冻融循环格局等角度全面综合地探究其排放影响因素。该研究得出, 冻融循环能显著增加N2O通量、N2O累积排放量和硝化作用速率, 全球平均增幅分别为72.34%、143.25%和124.63%; 冻融循环也可增加反硝化作用速率, 全球平均增幅为162.56%; 与之相反, 冻融循环显著减少微生物生物量氮含量, 全球平均减幅为6.39%。不同生态系统土壤水热条件和基本理化性质差异可显著影响冻融循环对N2O排放的影响。当年平均气温超过5 ℃时, 冻融循环作用可显著提高N2O通量104.13%, 显著高于年平均气温为0-5 ℃ (25.56%)和小于0 ℃ (55.29%)时; 土壤湿度大于70%时, N2O通量增加109.17%, 显著高于土壤湿度为50%-70% (65.67%)和小于50% (20.37%)时的通量。土壤黏粒和养分含量越高的土壤区域, 冻融循环对N2O排放的提高幅度越大。在有植物存在时, 冻融循环可显著提高土壤N2O通量达91.21%, 高于无植物存在时的54.43%。土壤过筛和在冻融循环期间采集土壤都会增加冻融循环对N2O排放的影响。另外, 融化时间长, 冻结强度大和冻融循环频率高均可显著提高土壤N2O累积排放量对冻融循环的响应。当冻结温度低于-10 ℃时, 冻融循环对土壤N2O排放通量的增幅可达100.73%, 显著高于在冻结温度为-10- -5 ℃ (47.74%)和高于-5 ℃ (70.25%)时。主要原因是冻结强度高可促进土壤微生物和土壤结构释放更多的养分, 从而提高N2O的产生和排放。该研究结果有助于更好地理解土壤N2O对冻融循环的响应及其影响因素, 为更准确地预测未来全球气候变化对N2O排放影响提供科学数据支撑。
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| 关 键 词： | 冻融 氧化亚氮(N2O) 微生物生物量 全球气候变化 反硝化作用 |
| 收稿时间： | 2021-01-29 |
Influencing factors of soil nitrous oxide emission during freeze-thaw cycles |
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| GAO De-Cai,BAI E. Influencing factors of soil nitrous oxide emission during freeze-thaw cycles[J]. Acta Phytoecologica Sinica, 2021, 45(9): 1006-1023. DOI: 10.17521/cjpe.2021.0040 |
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| Authors: | GAO De-Cai BAI E |
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| Affiliation: | Key Laboratory of Geographical Processes and Ecological Security of Changbai Mountains, Ministry of Education, School of Geographical Sciences, Northeast Normal University, Changchun 130024, China |
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| Abstract: | Aims Enhanced duration, intensity, and frequency of freeze-thaw cycles owing to global climate change may significantly affect soil nitrous oxide (N2O) emission. N2O is an important greenhouse gas, but our current understanding of soil N2O emission and its influencing factors during freeze-thaw cycles is still limited. |
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| Keywords: | freeze-thaw nitrous oxide (N2O) microbial biomass global climate change denitrification |
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