不同氮素形态对湿地小叶章氮吸收和N2O排放的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-1224

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (11): 15-21.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-1224

所属专题：生物技术

不同氮素形态对湿地小叶章氮吸收和N₂O排放的影响

付晓玲¹(), 倪红伟², 刘赢男¹, 王建波¹, 王继丰¹()

¹黑龙江省科学院自然与生态研究所,哈尔滨150040
²黑龙江省林业科学院,哈尔滨150081

收稿日期:2021-12-31 修回日期:2022-02-12 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-05-18
通讯作者: 王继丰
作者简介:付晓玲,女,1981年出生,黑龙江双城人,副研究员,硕士,研究方向：湿地生态学。通信地址：150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区哈平路103号,Tel：0451-86050152,E-mail： 49375060@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目“基于15N示踪技术的三江平原小叶章湿地N2O排放对氮素形态的短期响应”(31700424);黑龙江省科学院预研项目“三江平原小叶章湿地对氮形态的短期响应”(YY2019ZR02)

Effects of Different Nitrogen Forms on Nitrogen Uptake and N₂O Emission of Calamagrostis angustifolia in Wetland

FU Xiaoling¹(), NI Hongwei², LIU Yingnan¹, WANG Jianbo¹, WANG Jifeng¹()

¹Institute of Natural Resources and Ecology, Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin 150040
²Heilongjiang Academy of Forestry, Harbin 150081

Received:2021-12-31 Revised:2022-02-12 Online:2022-04-15 Published:2022-05-18
Contact: WANG Jifeng

摘要/Abstract

摘要：

氮素生物地球化学循环和减缓温室气体排放已成为全球（气候）变化研究的热点问题,氮素有效性是调控全球变化反馈机制的重要因子。本研究以东北三江平原小叶章湿地为研究对象,采用¹⁵N示踪技术,通过野外原位控制实验,研究湿地植物小叶章对不同氮素形态(NH⁺₄、NO^-₃、NH⁺₄-NO^-₃)的吸收及小叶章N₂O排放通量特征。结果表明：(1)不同氮素形态处理下,小叶章叶生物量表现为处理A>NA>N>CK;A处理,茎生物量最大,比对照提高了35.7%;NA处理,地下生物量显著高于A和CK(P<0.05);NA处理,根冠比最大,是对照的1.82倍。(2)不同氮素形态处理下,小叶章叶、茎、地上以及根氮含量显著高于对照(CK)(P<0.05),不同处理之间氮含量差异不显著(P<0.05)。(3)不同氮素形态处理下,小叶章叶、茎以及地上部分Ndff和¹⁵N含量均表现为处理A>N>NA>CK,并且各处理极显著高于对照(P<0.01),各处理之间达到显著差异(P<0.05)。(4)不同氮素形态处理下,处理N湿地N₂O排放量最多,且显著高于处理A和处理NA(P<0.05),处理N、A、NA显著高于对照(CK)(P<0.05)。阐释了不同形态氮素在植物-土壤-大气系统中周转与分配策略,以及对N₂O排放的影响,为湿地氮生物地球化学和温室气体排放研究提供基础数据。

关键词: 三江平原, 湿地, 氮素形态, 示踪技术

Abstract:

Nitrogen biogeochemical cycles and mitigation of greenhouse gas emission have become a hot topic in global climate change research. Nitrogen availability is an important factor in the feedback mechanism of global climate change regulation. This research used a small Calamagrostis angustifolia wetland in the Sanjiang Plain of northeast China as the research object and adopted ¹⁵N tracer technique to study the uptake of different nitrogen forms (NH₄⁺, NO₃^-, NH⁺₄-NO^-₃) by C. angustifolia and its N₂O emission flux through field in situ control experiments. The results showed as follows. (1) Under different nitrogen forms, the biomass of C. angustifolia leaf showed: A>NA>N>CK; the stem biomass of treatment A was the largest, which was 35.7% higher than that of CK; the underground biomass of treatment NA was significantly higher than that of treatment A and CK (P<0.05); the root-shoot ratio of treatment NA was the largest, which was 1.82 times that of CK. (2) Under different nitrogen forms, the nitrogen contents in leaf, stem, aboveground part and root were significantly higher than those of CK (P<0.05), but there was no significant difference in nitrogen contents among different treatments (P<0.05). (3) Under different nitrogen forms, the contents of Ndff and ¹⁵N in leaf, stem and aboveground part showed: A>N>NA>CK, and each treatment had significantly higher content than that of CK (P<0.01), and there was a significant difference among all the treatments (P<0.05). (4) Under different nitrogen forms, the N₂O emission was the highest in treatment N, significantly higher than that of treatment A and NA (P<0.05), and the N₂O emission of treatment N, A and NA were significantly higher than that of CK (P<0.05). This study discussed the cycling and distribution strategies of different nitrogen forms in the plant-soil-atmosphere system, as well as their effects on N₂O emission, it will provide basic data for the research on wetland nitrogen biogeochemistry and greenhouse gas emission.

Key words: Sanjiang Plain, wetland, nitrogen forms, tracer technique

中图分类号:

S610.30

付晓玲, 倪红伟, 刘赢男, 王建波, 王继丰. 不同氮素形态对湿地小叶章氮吸收和N₂O排放的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(11): 15-21.

FU Xiaoling, NI Hongwei, LIU Yingnan, WANG Jianbo, WANG Jifeng. Effects of Different Nitrogen Forms on Nitrogen Uptake and N₂O Emission of Calamagrostis angustifolia in Wetland[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(11): 15-21.

图/表 6

图1. 野外实验处理样地布设图

处理	叶生物量/g	茎生物量/g	地下生物量/g	根冠比
CK	226.00±9.18^a	253.05±14.86^a	1322.10±15.57^a	2.02±0.40^a
N	274.27±8.79^a	336.60±11.08^b	1807.67±18.25^b	2.96±0.75^b
A	317.92±10.05^b	343.35±10.43^b	1335.25±14.54^a	2.39±0.16^a
NA	277.15±9.45^a	327.70±12.26^b	1952.10±16.78^b	3.68±0.93^b

表1. 不同形态氮处理下小叶章茎、叶以及地下生物量

图2. 不同氮素形态处理对小叶章叶、茎、地上以及根氮含量的影响

图3. 不同氮素形态处理对小叶章叶、茎、地上以及根Ndff的影响

图4. 不同氮素形态处理对小叶章叶、茎、地上以及根15N含量的影响

图5. 不同氮素形态处理对湿地N2O排放的影响

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不同氮素形态对湿地小叶章氮吸收和N₂O排放的影响

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