生态学杂志 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (8): 2621-2632.doi: 10.13292/j.1000-4890.202608.036
魏欢欢1,2,蒋历行3,谭月臣4,5*,吴迪1,2
WEI Huanhuan1,2, JIANG Lixing3, TAN Yuechen4,5*, WU Di1,2
摘要: 我国东北黑土区正面临土壤结构恶化、耕层变薄和肥力下降等问题,黑土物理结构障碍可能对土壤氮素转化造成影响。为探究土壤容重和粒径改变对黑土氮循环途径及气态氮损失的影响,本研究采用土壤反硝化氮气排放自动监测系统(Roflow)开展试验,设置两组处理,一组为不同容重处理(1.0、1.2、1.4、1.6 g·cm-3),另一组为不同粒径处理(不过筛、过1、2、4 mm筛),两组处理分别在好氧(20%O2+80%He)与厌氧(100%He)条件下进行土壤N2O和N2排放速率的在线监测,探究土壤结构对硝化速率、反硝化速率及N2O和N2排放的调控机制。研究发现,容重和粒径均显著影响N2O和N2排放。1.4 g·cm-3处理(BD1.4)在好氧阶段N2O排放最高,而1.6 g·cm-3处理(BD1.6)在厌氧阶段N2O累积排放量比其他处理高55.1%。中等粒径(1~2 mm)处理的N2O排放峰和累积排放量最高,且抑制了N2O向N2的还原途径。中等容重会促进硝化过程产生的N2O,高容重则会在厌氧条件下导致反硝化途径N2O排放量增加;粗粒径(M4)和原状土(M0)处理通气性较好,有较高的净硝化速率,而细粒径的硝化能力最弱。不同容重处理中,N2O排放与净硝化速率呈显著正相关,而在不同粒径处理中则为负相关关系(P<0.01),反映出土壤物理结构的微环境对硝化反应及N2O还原过程具有重要的调控作用。本研究揭示了东北黑土区土壤物理结构调控氮素转化与N2O排放路径的差异机制,为土壤物理结构改良与氮素转化调控途径提供了理论依据。