外源性碳氮添加对北方半干旱草原土壤有机质矿化的影响

除了全球气候变化的直接影响,由其引起的土壤外源性碳(C)、氮(N)输入可通过激发效应深刻影响半干旱草原土壤有机碳(SOC)动态。为探究外源性C、N输入对内蒙古半干旱草原生态系统原有土壤有机质(SOM)矿化过程的影响,采用13C标记技术,通过室内培养实验将浓度为3 mg·kg^−1的葡萄糖(G)、0.3 mg·kg^−1的铵态氮(AM)或硝态氮(NT),以单独或C、N组合的形式(G;AM;NT;G+AM;G+NT)添加到半干旱草原土壤中,探究外源添加物对土壤C矿化的影响。以21℃培养土壤18 d并测量土壤C-CO2释放量。结果表明,单独添加葡萄糖C源(G)显著促进了土壤累积C-CO2释放量(P<0.05),并在第4天达到最大,为未添加外源物土壤累积释放量的2.04倍。而单独添加AM或NT对SOM矿化具有抑制作用(P>0.05),其累积C-CO2释放量分别为未添加N源土壤的82%和77%。同时添加碳源和氮源(G+AM或G+NT),土壤累积C-CO2释放量显著大于只添加G的土壤,且累积C-CO2释放量表现为G+NT>G+AM(P<0.05);并且在培养的第4天添加G+NT达到最大的激发效应即未添加外源物土壤累积C-CO2释放量的3.13倍;同时添加C源和N源不仅对土壤SOM矿化产生显著激发效应(P<0.05),在培养过程中还表现出增强的激发效应(正叠加效应),即同时添加C、N的激发效应显著大于只添加C源的激发效应(P<0.05)。因此,在半干旱草原土壤中,微生物的生长和代谢主要受可利用性碳C限制,外源性C、N输入激活了处于休眠状态的土壤微生物,从而加速了SOM的分解。