论文摘要
本文模拟大气氮沉降对黄土高原典型草原进行了为期两年4个水平的人工氮素添加试验,通过野外和实验室试验以及数据分析,研究了土壤全氮含量（TN）、铵态氮含量（NH4+-N）、硝态氮含量（NO3--N）、微生物氮含量（Micro-N）、有机氮矿化作用,以及草地植物氮积累量和植物氮利用率对氮素添加的响应,分析了无机氮变化量与植物氮积累量以及土壤有机氮矿化作用与植物生物量之间的关系。初步探讨了氮素添加对该草地类型土壤-植物系统氮特征的影响,主要结论如下：（1）两年的结果表明,土壤全氮含量年度间对氮添加的响应基本一致。2009年7月和9月各土层各处理TN含量无显著差异；2010年除9月10-20cm土层TN随氮添加量的增加显著增加外（N3比NO高11.7%）,其他与2009年表现一致。（2）土壤NH4+-N含量对氮添加的响应年度间不完全一致。2009年7月,NH4+-N含量随氮添加量的增加而显著增加,并表现出明显的剖面特征,除NO外各处理均随土层深度的加深而降低；9月各处理各土层间NH4+-N含量差异均不显著。2010年除7月0-10cm NH4+-N含量N3显著高于其他处理以外,其余各月份各处理各土层均无显著差异。且2009年7月到9月NH4+-N含量显著降低,而2010年则略有升高；2009年7月各氮添加处理NH4+-N含量显著高于其他各测定时间。（3）氮添加对土壤NO3--N含量有显著影响。随氮添加量的增加,2009和2010年7月NO3--N含量均显著增加,且随土层的加深其含量显著降低；2009年9月各处理间NO3--N含量差异不显著,且显著低于7月；而2010年9月NO3--N含量则随氮添加量的增加而显著增加,且10-20cm和20-40cm高于7月,N2、N3处理NO3--N的剖面分布特征为10-20cm>0-10cm>20-40cm。氮添加增加了NO3--N淋溶的可能性。（4）土壤有机氮矿化速率均随氮添加量的增加而显著增加。两年的变化范围分别为0.087mg/kg/d-0.234mg/kg/d和0.097mg/kg/d-0.424mg/kg/d。并且,该研究区矿化作用以硝化作用为主,氮添加使硝化作用增强。此外,研究表明氮添加能增强水分对矿化作用的影响。（5）氮添加显著增加了植物地上生物量,2009年和2010的变化范围分别为85.98 g/m2-154.96 g/m2和101.80 g/m2-177.98 g/m2。两年地下生物量随氮添加的变化规律不一致,2009年为逐渐增加而2010年则为先增加后降低,变化范围分别为161.34g/m2-236.63g/m2和198.83 g/m2-345.32 g/m2。经过两年的试验,氮添加使根冠比随氮添加梯度降低。（6）氮添加显著增加了植物氮的积累量,2009年和2010年植物地上部分氮的积累量分别为1.75g/m2-4.30g/m2和1.33 g/m2-3.32 g/m2,地下部分变化范围为1.16 g/m2-3.00 g/m2和1.85 g/m2-4.00 g/m2,总的氮的积累量分别为3.37g/m2-7.71 g/m2和4.23 g/m2-7.33 g/m2。植物氮利用率随氮添加量的增大而逐渐降低。（7）土壤无机氮从7月到9月的变化量与植物氮积累量的关系在两年则表现为不同,2009年二者呈显著正相关（p<0.05,R2=0.6687）,2010年相关性不显著。矿化速率和地上生物量及总生物量呈极显著（p<0.01）的正相关关系,NO3--N含量与地上生物量和总生物量分别呈极显著（p<0.01）和显著正相关（p<0.05）,NH4+-N含量与生物量之间无显著相关性。