施肥对板栗林地土壤N2O通量动态变化的影响

张蛟蛟,李永夫,*,姜培坤,周国模,童雪峰,周高峰

(1. 浙江农林大学 浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室，临安 311300；2. 临安市板桥镇林业工作站，临安 311300； 3. 临安市岛石镇林业工作站，临安 311300)

施肥对板栗林地土壤N2O通量动态变化的影响

张蛟蛟1,李永夫1,*,姜培坤1,周国模1,童雪峰2,周高峰3

(1. 浙江农林大学 浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室，临安 311300；2. 临安市板桥镇林业工作站，临安 311300； 3. 临安市岛石镇林业工作站，临安 311300)

2011年6月—2012年6月期间, 在浙江省临安市典型板栗林地进行施肥对土壤N2O通量变化影响的试验研究。目的在于探明不同施肥处理下板栗林地土壤N2O通量的动态变化规律，并探讨土壤N2O通量和土壤环境因子之间的关系。试验设置4个处理:对照(不施肥)、无机肥、有机肥、有机无机混合肥。采用静态箱-气相色谱法测定了板栗林地土壤N2O通量，并测定了土壤温度、水分、水溶性有机碳(WSOC)和微生物量碳(MBC)含量。结果表明:板栗林土壤N2O通量呈显著季节性变化，最大值出现在夏季，最小值出现在冬季；而且，施肥处理显著提高土壤N2O年均通量和年累积量；在整个试验期间，无机肥、有机肥和有机无机混合肥处理下土壤N2O的排放系数分别达到0.96%、1.45%和1.29%。此外，施肥也显著增加了土壤WSOC和MBC的含量(Plt; 0.05)。不同施肥处理条件下，土壤N2O通量与土壤5 cm处温度、WSOC含量间均呈极显著正相关(Plt;0.01)，但与MBC含量之间的相关性不显著。土壤N2O排放与土壤含水量间除对照处理外均没有显著相关性。综上所述，施肥引起土壤WSOC含量的增加可能是施肥增加板栗林地土壤N2O排放速率的主要原因之一。

N2O通量；施肥；水溶性有机碳；微生物量碳

N2O是仅次于CO2和CH4的一种重要的温室气体，在大气中以痕量存在但十分稳定，且在百年尺度单位质量的全球增温潜势(GWP)是CO2的298倍左右[1]。大气中N2O可以参与多种光化学反应，破坏大气臭氧层，进而引起全球气候变暖[2- 3]。土壤通过硝化和反硝化过程向大气中排放N2O是全球N循环中最重要的生物过程，现今已受到国内外的广泛关注[1,3]。然而，土壤N2O排放受到施肥、土地利用方式和生态系统类型等多种因素的影响[4- 8]。例如，Liu等[3]报道，土壤N2O排放变化规律很大程度可以通过土壤底物(如DOC、TSN和MBC等)的有效性和土壤环境因子(如土壤温度、土壤水分和pH等)的变化来解释。

以往的不少研究者对不同生态系统的研究发现，施肥可通过改变土壤底物和土壤环境因子来控制影响土壤硝化作用和反硝化作用过程，进而影响土壤N2O排放[6, 9- 10]。然而，在各生态系统中施肥对土壤N2O的影响至今还没有统一的结论。在农田生态系统中，郑燕等[11]研究发现，施氮肥可以显著增加水稻土的N2O释放量；Wang等[12]和Lin[10]等分别在蔬菜地和油菜地中也发现，N肥施用显著增加了N2O排放，并且随着N肥施用量的增加而增加；但罗良国等[13]在稻田中的研究却发现，施肥对土壤N2O排放没有显著性差异。在草地生态系统中，Sawamoto等[14]的研究发现，粪肥和化肥处理对土壤N2O排放显著增加；而Mori等[15]在草地中的研究表明，施肥后第1年和第2年有机肥显著高于化肥处理下土壤N2O排放，但第4年和第5年却发现有机肥处理显著低于化肥处理。在森林生态系统中，Zhang等[16]在鼎湖山地区的研究表明:常绿阔叶林中N增加后土壤N2O排放显著提高(与CK相比，LN(50kg N·hm-2·a-1)、MN(100 N·hm-2·a-1)和HN(150 N·hm-2·a-1)分别增加了38%、41%和58%)；松树林中N增加后土壤N2O排放在MN下显著增加(35%)，而在LN下没有显著增加；松树和常绿阔叶混交林中N增加对N2O排放均没有显著影响。然而，Jassal等[9]在大西洋地区研究化肥对杉木林地N2O排放规律影响中发现，施肥后第1年土壤N2O排放增加，第2年施肥与不施肥林地没有显著差异，且土壤均没有明显的N2O排放甚至有少量吸收。因此，如何准确评价施肥对土壤N2O的影响机理作用还比较困难，具有很大的不确定性，而且前人在中国亚热带地区人工林中研究还比较少，特别是施肥对中国亚热带板栗林地土壤N2O排放的研究国内外还没见到相关报道。

板栗(Castaneamollissima)是中国重要的经济林种之一，分布广泛遍及全国26个省市，目前仅浙江省板栗林面积就达到7.80万hm2，占全省经济林面积的9.0%。随着产业化结构调整，板栗林普遍采用集约化经营模式，化肥施用不断增加投入尤为突出[17]，而施肥将对板栗林土壤N2O排放产生何种影响至今还尚不明确。鉴于此，在浙江临安集约化经营板栗林地设置了4种不同施肥处理，利用静态箱-气相色谱法进行全年土壤N2O通量的测定，同时测定了不同处理下土壤环境因子的变化规律。旨在探明板栗林土壤N2O排放的动态变化规律及其对不同施肥处理的响应规律，探讨施肥引起的土壤环境因子变化与土壤N2O排放变化规律的相互关系；研究结果将为深入评价和科学估算亚热带地区森林生态系统温室气体研究提供基础资料与科学依据。

1 研究区概况

图1 试验期间月累积降雨量和月平均温度 Fig.1 Monthly cumulative rainfall and mean air temperature during the experimental period

试验区位于浙江省临安市青山湖镇(119° 86′ E，30° 25′ N)。该地区为典型的亚热带季风气候，年平均温度16.4 ℃,年均降雨量为1629 mm, 年有效积温为5774 ℃,年日照时数为1774 h，地形为低山丘陵区，海拔为150—250 m，土壤类型为红壤土类(黄红壤亚类)。试验进行期间月累积降雨量和月平均温度如图1所示。试验样地是由常绿阔叶林改造而来的板栗林地，林龄为18 a，种植密度540 株/hm2，采用中等强度的集约经营模式。每年5月下旬左右对板栗林进行施肥，然后再作翻耕处理。2011年3月，通过野外调研，选择典型的板栗林样地，并在5月采集样地土壤进行基本理化性质测定。具体测定方法参照鲁如坤[18]，结果如下:pH值和容重分别为4.64和1.14 g/cm3，有机质和全氮含量分别为25.7和 1.84 g/kg，碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为98.32、9.86和101.2 mg/kg。

2 研究方法

2.1 试验设计

2011年5月，在板栗林地选择土壤类型、坡度(20°左右)与坡向等基本一致的区域作为试验样地。本试验共设4个处理:(1)对照(不施肥，CK)；(2)无机肥(IF)；(3)有机肥(OF)；(4)有机肥无机混合肥(1/2无机肥和1/2有机肥)(IOF)。肥料处理具体内容如表1所示。试验中所使用的有机肥为商品有机肥(N:3%；P2O5:1.8%；K2O:2.6%；C:35.1%)，无机肥分别为尿素(46.5% N)、过磷酸钙(12% P2O5)、氯化钾(60% K2O)。各施肥处理，肥料用量均以等氮量(87 kg N/hm2)计算，有机肥处理中，磷钾肥不足部分用化学肥料过磷酸钙和氯化钾进行补充。试验小区面积为256 m2(16 m × 16 m)，4次重复。按照相同坡位设置不同处理， 采用随机区组设计，目的是用区组来控制由于不同处理小区之间土壤本底值的差异对处理效应的影响。每个试验小区间隔距离为3 m。6月3日进行撒施施肥，并翻耕入土，同时进行静态箱的布置(每个小区布置1个静态箱)。试验采样在2011年6月到2012年6月进行，施肥后的第1个月采样2次，接下来每个月采样1次。

表1 试验各处理肥料用量

2.2 气体采样及测定方法

利用静态箱-气相色谱法对N2O通量进行测定。采样箱为组合式，即由顶箱和底座两部分构成，制作材料均为PVC板。静态箱的规格尺寸为30 cm × 30 cm × 30 cm。采样气袋采用大连光明化工设计研究院生产的铝箔采气袋。每次采样时间均安排在9:00—11:00之间[7]。采样前一天，利用充气法检查气袋密封性，选择气密性好的带去样地进行采样。采样时，将顶箱插入底座凹槽中，在底座凹槽中倒入适量的蒸馏水(2—3 cm左右)，接着盖上顶箱，蒸馏水起到密封作用。然后，用60 mL注射器分别于0、10、20、30 min进行取样。在气体取样的同时，测定土壤5 cm温度及大气温度，并在每个试验小区按照五点取样法采集0—20 cm土壤样品。将样品带回实验室，气样利用岛津GC-2014气相色谱仪进行N2O浓度测定[19]。土壤含水量用烘干法进行测定。土壤WSOC含量的测定方法参照Wu等[20]方法提取，然后用有机碳分析仪(TOC-VCPH，岛津公司)测定滤液中的有机碳含量。土壤微生物量碳参照Vance等[21]用氯仿熏蒸法- 0.5 mol/L K2SO4提取法提取进行测定。

2.3 数据计算

(1)土壤N2O通量的计算公式为[22]:

(1)

式中,F为被测气体的排放通量(μg N2O·m-2·h-1)；为标准状态下被测气体的浓度(μg/m3)；A为箱体底面积(m2)；V为箱体体积(m3)；为单位时间取样箱内被测气体浓度的变化量(h-1)；T0和P0分别为标准状态下的空气绝对温度(℃ )和气压(Pa)；P和T为取样时箱内的实际气压(Pa)和气温(℃)。土壤N2O排放量用插空法进行计算[7]。

(2)N2O排放系数(f)，即肥料中的氮素以N2O气体形式损失百分比，计算公式[23]如下:

F= (T-T0) × (28/44) /M×100%

(2)

式中，T为施肥处理试验观察期间N2O的累积排放量，kg/hm2；T0为空白处理生长季内N2O的累积排放量，kg/hm2；28/44为N2O中氮素的比例；M为试验观察期间总施氮量，kg/hm2。

(3)施加氮肥对N2O排放的贡献率(FC)，即由于施肥引起的土壤N2O排放量占施肥处理下N2O排放量的百分比[6]，计算公式如下:

FC=(N2Otreatment-N2Ocontrol)/ N2Otreatmen×100%

(3)

式中，N2O-Ntreatmen表示施肥处理下土壤N2O的年排放量(kg N2O·hm-2·a-1)，N2Ocontrol表示不施肥处理下土壤N2O的年排放量(kg N2O·hm-2·a-1)

2.4 数据处理

本文中所有数据处理均是利用Microsoft Excel 2003和SPSS 13.0软件上进行数据分析，图表所用数据均是4次重复的平均值，如土壤5cm温度、土壤水分、土壤N2O通量、WSOC含量和MBC含量。数据分析采取随机区组单因素方差分析(One-way ANOVA)，利用新复极差法(DMRT)在Plt; 0.05显著性水平下分析不同处理间的差异性。用一元线性回归分析法分析土壤N2O排放通量和土壤温度、土壤水分、WSOC与MBC之间的相关性。

3 结果与分析

3.1 不同施肥处理下土壤温度和土壤含水量的动态变化特征

图2 板栗林土壤温度(5 cm)及土壤含水量的年动态变化Fig.2 Season variation in soil temperature at 5 cm depth and soil moisture content of the 0—20cm depth in Chinese chestnut stands误差线表示标准差(n = 4)

由图2和图1可见，在试验研究期间，4种不同处理条件下，土壤温度与大气月平均温度都具有相似的季节性变化规律，均表现为6—8月温度较高，12—2月温度最低；同时，不同施肥处理间土壤温度没有明显的差异性。如图2所示，在试验研究期间，5种不同处理条件下，土壤含水量变化均呈一定的季节性规律。结合图2和图1可知，与对照处理相比，3种施肥处理下土壤含水量显著增加(Plt; 0.05)，但施肥处理间没有明显差异。同时，对照和有机肥处理下土壤含水量与月平均降雨量之间呈现显著的线性正相关(Plt; 0.05)，而添加无机肥处理下两者之间没有相关性。

3.2 不同施肥处理下土壤WSOC和MBC含量的动态变化特征

从图3可见，土壤WSOC含量呈现出明显的季节性特征，基本表现为7—8月含量较高，而2—3月含量较低。同时，CK、IF、OF和OIF处理下土壤WSOC含量的变化幅度分别为62.02—96.13、84.47—147.88、109.76—173.04和96.73—157.03 mg/kg。结合图3和表2可知，施肥虽然没有明显改变WSOC的季节性变化，但施肥显著增加了土壤WSOC的含量(Plt; 0.05)，表现为:IF、OF和OIF处理下土壤WSOC年平均含量分别比CK处理增加了37%、74%和58%。

图3 板栗林土壤WSOC和MBC含量的季节变化规律Fig.3 Seasonal variations in soil WSOC and MBC concentrations in Chinese chestnut standsWSOC: Water-soluble organic carbon; MBC: Microbial biomass carbon

处理TreatmentN2O通量N2Ofluxes年平均通量Meanannualflux/(μg·m-2·h-1)累积量Cumulative/(kgN2O·hm-2·a-1)WSOC/(mg/kg)MBC/(mg/kg)CK24.99c1.91a76.58d253.42dIF41.96b3.23b105.08c288.64cOF47.31a3.90a133.01a343.34bOIF46.54a3.68a121.17b366.36a

同一列数据带不同字母表示新复极差法多重比较差异显著(Plt; 0.05)

图4 不同施肥处理对板栗林地土壤N2O通量季节变化特征的影响Fig.4 Effect of different fertilizer treatments on seasonal variation of soil N2O efflux in Chinese chestnut stands

如图3所示，施肥处理没有改变土壤MBC变化的整体趋势，各处理均呈现出一定的季节性变化，基本上峰值出现在11—12月，最小值出现在2月份。CK、IF、OF和OIF处理下土壤MBC含量最小值分别为217.13、206.68、275.76和 289.00 mg/kg；最大值为316.73、379.41、480.04 和516.76 mg/kg。从表2中可知，与CK处理(MBC年平均值为253.42 mg/kg)相比，IF、OF和OIF处理分别增加了14%、35%和45%。

3.3不同施肥处理对土壤N2O通量变化的影响

如图4所示，板栗林土壤N2O通量呈现出明显的季节性变化特征，表现为最大值出现在6—8月，最小值在12—2月。CK、IF、OF和OIF处理下，土壤N2O通量范围分别为6.43—48.68、13.26—90.94、15.38—89.75和15.40—89.86 μg N2O·m-2·h-1。结合表2和图4可知，施肥显著增加了土壤N2O年平均通量和年累积量(Plt; 0.05)，具体表现为:与CK处理相比，IF、OF和OIF处理下，土壤N2O年平均通量分别增加了68%、89%和86%，而N2O累积量分别增加了69%、104%和93%。同时，施肥对土壤N2O累积量的贡献率表现为IF处理(41%)明显低于OF处理(51%)和OIF处理(48%)，且OF和OIF处理间没有明显的差异。此外，整个试验观察期间，IF、OF和OIF处理下，板栗林土壤N2O排放系数分别为 0.96%、1.45%和1.29%(表1和表2)。

3.4土壤N2O通量与土壤环境因子的相关性

从表3中可知，不同施肥处理条件下，土壤N2O通量与土壤5 cm温度、WSOC含量之间均有强烈的显著正相关性(Plt; 0.01)，而与MBC含量之间没有显著的相关性。在CK处理下，土壤N2O通量与土壤含水量之间呈现极显著正相关(Plt; 0.01)，而施肥处理下均没有相关性。

表3 土壤5cm温度、土壤含水量、WSOC和MBC含量与土壤N2O通量的相关性

**表示相关性极显著水平(Plt; 0.01)；NS:表示相关性不显著(Pgt; 0.05)

4 讨论

4.1板栗林地土壤N2O排放特征

本试验研究中，板栗林土壤表现为N2O净排放源，这与前人在森林生态系统中的研究结果一致[24- 28]。由表2可知，试验研究期间，板栗林土壤N2O年排放量(1.91—3.68 kg N2O·hm-2·a-1)显著高于Matson等[28]人在寒带森林中的土壤N2O年排放量(0.50—1.30 kg N2O·hm-2·a-1)，但低于热带雨林[24]和南亚热带[25]森林土壤N2O年排放量(分别为4.24—5.81和5.03 kg N2O·hm-2·a-1)。这说明土壤不同纬度森林土壤N2O的年排放量具有明显的差异性，并且随着纬度增加呈现逐渐降低的趋势，这主要是由于不同纬度气候气温和降雨量分布的差异性造成的[29]。与亚热带地区其他研究报道相比，本研究中板栗林土壤N2O排放量和苏王娟等[26]在湖南地区的研究结果相似，但低于Liu等[5]在浙江临安地区高度集约化毛竹林(氮肥施入量为209 kg N·hm-2·a-1)土壤N2O排放量(15.80 kg N2O·hm-2·a-1)。这说明即使同纬度条件下，施肥量、植被类型、土壤属性及测定方法和估算方法的差异均会对土壤N2O排放量造成显著影响。

本研究中，板栗林土壤N2O排放表现为夏季最高，春秋次之，冬季最低(图4)，这与前人的结果相似[5, 7, 10]。这可能是土壤温度和WSOC浓度的季节性变化引起的(图2和图3)。夏季高温多雨，一方面，微生物活动有了适宜的生长环境，微生物活性增强，特别是硝化细菌和反硝化细菌，硝化和反硝化作用加快最终导致N2O排放增加[5, 10]；另一方面，土壤中有机氮矿化速度快，土壤中无机氮增加，为硝化和反硝化反应提供了充足的底物，影响土壤N2O的排放[10]。相反，冬季低温少雨，硝化和反硝化细菌活性下降，进而造成土壤N2O排放速率减弱[10]。

4.2不同施肥处理下土壤环境因子对土壤N2O排放的影响

施肥可以引起土壤环境和生物因子的变化如土壤温度、土壤水分、WSOC和MBC等[9- 10]，而这些因子改变都会影响土壤微生物活性，进而影响硝化作用和反硝化作用，最终影响土壤N2O的排放[3, 7]。本研究表明，不同施肥处理下土壤温度没有显著差异(图1)，且土壤N2O排放随温度的升高而升高(表3)，这与前人[4- 5, 30]的研究结果一致。这主要是因为温度高导致微生物活性增强，特别是硝化和反硝化菌，进而促进N2O排放。但Lin等[10]和纪洋等[31]分别在施氮肥经营措施下的油菜地和水稻田中研究却发现，土壤温度对N2O排放没有明显的影响。Tang等[25]在华南地区3种森林生态系统也发现土壤温度与土壤N2O排放之间没有显著相关性的结果。而Mahmood等[32]在亚热带地区棉田的研究中发现，当温度较高时(22—38℃)，随着温度的升高土壤N2O排放速率显著降低。造成这些结果的差异可能是由于农耕措施(如施肥，耕作，灌溉等)，观测时间、土壤特性，土壤水分，植被类型不同改变了土壤温度对土壤N2O的影响规律。

土壤水分可以影响土壤的通气性和营养的有效性，进而影响硝化和反硝化过程[7,30]。Lin等[7]在中国中亚热带地区的研究报道，在林地和山地中土壤水分与N2O排放显著相关，而在施肥较多的稻田和果园中两者却没有显著的相关性。在本研究中也有类似的结论，土壤水分和N2O排放只在不施肥处理下具有显著的相关性(表3)。这一现象最可能原因是施肥改变了板栗林地林下植被的生长状况，从而引起了土壤水分的改变(图1)，进而改变了板栗林地土壤水分对土壤N2O排放的影响；或者可以说施肥对N2O排放的影响掩盖了水分状况对土壤N2O通量的影响。不同的结论其他林地研究也有报道，如李海防等[30]在厚荚相思林的研究中发现土壤湿度与N2O排放呈负相关关系；刘实等[33]在四种温带森林的研究中发现，土壤水分和N2O排放之间的关系在红松林中没有相关性，而在其他林型土壤中两者呈现显著正相关；不同林分下土壤N2O排放与土壤湿度之间关系的差异性在邓杰等[34]研究4种典型亚热带森林中的研究也有报道。这些结果差异表明，土壤水分与土壤N2O排放之间的关系不是单独存在的，而是林地类型，土壤特性，气候条件和人为经营等相互制约，相互影响的结果。

本研究中，施肥对土壤WSOC含量增加具有显著影响(表2)，这与[35- 36]前人大量的研究结果相似。以往研究发现[3, 7]，土壤N2O排放与WSOC有着密切的正相关关系，本试验中也验证了这一结论(表3)，而且施肥提高了土壤WSOC和土壤N2O之间的相关性(表3)。这是由于WSOC是土壤有效碳的重要来源，WSOC含量增加为微生物提供了充足的营养源，进而生长活性增强，反过来微生物活动加快，土壤N2O排放增加[3, 7]。

在本研究中，施肥显著提高了土壤MBC含量(表2)，这与马晓霞等[37]农田施肥管理下的研究结果一致。然而，在不同施肥处理条件下土壤N2O排放与MBC之间均没有显著相关性(表3)，这与李海防等[30]在森林生态系统中两者关系的报道一致。Lin等[7]在果园中发现土壤N2O排放与MBC没有明显的相关性，但在稻田、林地和山地中具有显著相关性。这主要是由于试验观察期间果园中水分较低(lt;32%)造成的。而本研究中板栗林水分基本都在34%以下(图2)，这可能也是本研究中土壤MBC和土壤N2O排放两者之间没有明显相关性的原因。本研究中出现的结果也可能是由于WSOC和土壤温度对土壤N2O排放的影响占主导地位(表3)，从而掩盖了MBC对土壤N2O排放的影响。

4.3不同施肥处理对板栗林地土壤N2O排放的影响

Zhang等[16]研究报道，不同水平N的增加均可以显著常绿阔叶林土壤N2O排放，并随着增加N量的增加而增加。这与本研究中施肥可显著增加土壤N2O排放(Plt; 0.05)的结果相似(表2和图4)。原因可能是:(1)施加氮肥为微生物提供了充足营养源，微生物生长繁殖加快，活性加强，对土壤氮的利用性加强，导致N2O排放增加；(2)施加氮肥直接为硝化和反硝化作用提供有效氮源，进而影响N2O排放；(3)施肥促进了作物生长，根系呼吸增强，消耗土壤中的O2，为反硝化细菌提供了局部厌氧环境，反硝化作用加快。然而，Jassal等[9]研究中却发现施肥第1年对杉木林土壤N2O排放有显著影响，而第2年施肥没有显著影响。施肥对土壤N2O排放没有影响的发现在罗良国等[13]在稻田中的研究也有报道。这说明施肥对土壤N2O排放的影响会因为施肥时间，肥料类型，土地利用和测定周期的不同而不同。

土壤N2O排放量占施氮量的比例不仅是计算某一地区一定施氮水平下N2O排放总量的重要参数，也是预测氮肥利用率的重要参数。本整个试验观察期间，无机肥、有机肥和有机无机混合肥处理下，土壤N2O排放系数分别为0.96%、1.45%和1.29%，这符合与Jassal等[9]在林地发现的土壤N2O排放系数1.3%—5.5%，而且也与ICPP报道的农田生态系统中N2O排放系数平均值为1.25%相一致[38]。同时，本研究中发现有机肥处理N2O排放系数显著高于无机肥处理。Mori等[15]也发现，等氮条件下有机肥处理N2O排放系数为2.5%，无机肥处理为2.2%。此外，Lin等[10]研究报道，N2O排放系数随着施氮量的增加而减少。这说明N2O排放系数会因肥料类型和施肥量的不同而不同。

施肥对N2O排放的贡献率是施肥影响土壤N2O排放通量的重要指标。本研究表明，施肥对土壤N2O累积量的贡献率，在施用有机肥(51%)或有机无机混合肥(48%)处理下显著高于无机肥处理(41%)，相似的结果在Zhai等[6]的研究中也有报道，他们发现在施等氮(300 kg N·hm-2·a-1)水平下，无机肥和有机肥处理下施肥对N2O的贡献率分别为55%和80%。但贡献率大小有一定的差异性，这可能是因为本研究中施氮水平(87 kg N·hm-2·a-1)和Zhai等[6]施氮水平(300 kg N·hm-2·a-1)存在差异所引起的。

总之，土壤N2O排放是众多影响因子综合的结果，规律比较复杂，只要可以影响到硝化和反硝化作用的因素均可以对土壤N2O排放造成不同的结果。因此，需要在今后研究中针对土壤硝化和反硝化微生物特性对施肥的响应做进一步的研究。

5 结论

(1) 板栗林地土壤N2O排放具有明显的季节性变化特征，表现为温度较高的夏季排放通量较大，温度较低的冬季排放通量较小；

(2) 3种施肥处理均显著提高了板栗林地土壤N2O排放通量，同时也提高了土壤WSOC和MBC的含量。

(3) 不同处理条件下，板栗土壤N2O排放与土壤5cm温度、土壤WSOC含量之间均呈极显著正相关，但土壤MBC含量没有相关性。而只有在不施肥情况下，土壤水分与土壤N2O排放通量才具有显著相关性。

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EffectoffertilizationonthedynamicofsoilN2OfluxesinChinesechestnutstands

ZHANG Jiaojiao1, LI Yongfu1 *, JIANG Peikun1, ZHOU Guomo1, TONG Xuefeng2, ZHOU Gaofeng3

1ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofCarbonCyclinginForestEcosystemsandCarbonSequestration,ZhejiangAamp;FUniversity,Lin′an311300,China2BanqiaoTownForestryWorkstationofLin′anCityLin′an311300,China3DaoshiTownForestryWorkstationofLin′anCityLin′an311300,China

Response of soil N2O emissions to inorganic fertilizer and organic fertilizer in the typicalCastaneamollissimawas studied from June 2011 to June 2012 in Lin′an, Zhejiang Province. The objectives were to evaluate the response of the soil N2O efflux to different fertilization and explore the relationships between the various environmental factors and N2O efflux. Four treatments were applied in this study: Control (CK), inorganic fertilizer (IF), organic fertilizer (OF), and half organic plus half inorganic fertilizer (OIF). Soil N2O emission were analyzed by static closed chamber-GC technique. Soil temperature, soil moisture, WSOC and MBC concentrations were determined as well. Our results showed that soil N2O emission exhibited a strong seasonal pattern, the highest rates observed in summer season and the lowest in winter season. The mean annual soil N2O flux and soil N2O annual accumulative in IF were significantly higher than that in CK, but lower than that in OF and OIF treatments (Plt; 0.05). Soil N2O emission factors of IF, OF, and OIF treatment were 0.96%, 1.45%, and 1.29%, respectively. Fertilization treatments significantly increased soil water-soluble organic carbon and microbial biomass carbon concentrations (Plt; 0.05). Soil N2O emission rates had a significant positive correlation with soil temperature at 5 cm depth and WSOC concentration (Plt; 0.01), but had no significant correlation with soil MBC concentration in all treatments. However, soil N2O emission did not correlate with soil moisture except in CK treatment. In conclusion, the increase of WSOC caused by fertilization was probably one of the important reasons for the increase in N2O emission in the soil of Chinese chestnut stands induced by fertilization.

fertilization; N2O efflux; water-soluble organic carbon (WSOC); microbial biomass carbon (MBC)

国家自然科学基金项目(31170576)；国家“973”重点基础研究发展规划项目基金(2011CB302705)；浙江省科技厅重点项目(2011C12019)；浙江省重点科技创新团队(2010R50030)

2013- 01- 24;

2013- 04- 18

*通讯作者Corresponding author.E-mail: yongfuli@zafu.edu.cn

10.5846/stxb201301240151

张蛟蛟,李永夫,姜培坤,周国模,童雪峰,周高峰.施肥对板栗林地土壤N2O通量动态变化的影响.生态学报,2013,33(16):4939- 4948.

Zhang J J, Li Y F, Jiang P K, Zhou G M, Tong X F, Zhou G F.Effect of fertilization on the dynamic of soil N2O fluxes in Chinese chestnut stands.Acta Ecologica Sinica,2013,33(16):4939- 4948.