红壤氮转化对土壤水分变化的响应

[目的]土壤水分变化会影响微生物介导的氮转化。探明土壤氮初级转化速率,反映土壤内部氮素动态变化,探索氮转化对土壤水分变化的响应机制。[方法]采用^(15)N成对标记技术,利用数值优化模型,量化不同水分条件(最大持水量的20%、60%、80%、100%)下,有机氮矿化、铵态氮(NH_(4)^(+))微生物同化、自养硝化、异养硝化和硝态氮(NO_(3)^(-))消耗等主要氮转化过程的初级转化速率。[结果]土壤不同氮转化过程对水分变化的响应不同。随土壤含水量上升(从最大持水量的20%升至100%),土壤中易分解有机氮库初级矿化速率(M_(Nlab))从1.757 mg·kg^(-1)·d^(-1)增加到2.598 mg·kg^(-1)·d^(-1),难分解有机氮库初级矿化速率(M_(Nrec))变化不显著,总初级矿化速率(M,即M_(Nlab)和M_(Nrec))显著上升。初级自养硝化速率(ONH_(4))随土壤含水量增加而增加,在最大持水量为100%时达到最大值(0.266 mg·kg^(-1)·d^(-1));初级异养硝化速率(O_(Nrec))随土壤含水量增加先上升后下降,在最大持水量为60%时达到最大值(0.115 mg·kg^(-1)·d^(-1));土壤在最大持水量为80%和100%时ONH_(4)显著大于O_(Nrec),总初级硝化速率(N,即ONH_(4)和O_(Nrec))随土壤含水量增加而增大。总初级NH_(4)^(+)微生物同化速率(INH_(4))随土壤含水量增加线性上升,土壤在最大持水量的100%时达到最大值(1.941 mg·kg^(-1)·d^(-1));初级NO_(3)^(-)消耗速率(C_(NO_(3)))在最大持水量的80%和100%时明显增加,总无机氮消耗速率(I_(NH_(4))和C_(NO_(3)))随土壤含水量增加显著增大,并在最大持水量的80%时超过总氮初级矿化速率。因此,随含水量增加土壤氮净矿化速率先上升到最大值,然后迅速下降为负值。[结论]红壤不同无机氮产生和消耗过程对水分变化的响应不同;适当增加土壤含水量可提高红壤氮素的可利用性。