短花针茅荒漠草原土壤氮素矿化对载畜率的响应

韩梦琪，潘占磊，靳宇曦，秦洁，李江文，王忠武，韩国栋

(内蒙古农业大学草原与资源环境学院， 内蒙古 呼和浩特 010010)

短花针茅荒漠草原土壤氮素矿化对载畜率的响应

韩梦琪，潘占磊，靳宇曦，秦洁，李江文，王忠武*，韩国栋*

(内蒙古农业大学草原与资源环境学院， 内蒙古 呼和浩特 010010)

氮矿化是决定土壤提供可利用性氮的关键生态环节，同时也是当今国内外土壤氮素循环的研究热点，荒漠草原作为草地生态系统中极特殊的一种草地类型，其资源贫乏，气候严酷，植被结构相对简单，因此研究荒漠草原氮素的可利用性对维持荒漠草原稳定发展十分必要。鉴于此，本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为对象，采用顶盖埋管培养法，通过在整个生长季的跟踪调查，主要探讨了净氮矿化速率对4个载畜率梯度[0(对照)、0.91(轻度放牧)、1.82(中度放牧)、2.71(重度放牧)羊/(hm2·a)]的响应，并结合土壤温湿度，分析其与土壤氮矿化的关系，旨在为荒漠草原生态系统氮素可持续利用的研究提供基础数据及管理参考。结果显示，土壤的净氮矿化速率在整个生长季呈现出先降后增的趋势，并且在生长高峰期7月及8月受载畜率的影响较大。4种载畜率梯度下中度放牧处理[1.82羊/(hm2· a)]具有最高的净氮矿化速率，重度放牧处理中[2.71羊/(hm2·a)]净氮矿化速率最低。皮尔森相关分析表明硝化速率与净氮矿化速率显著正相关，在整个生长季中净氮矿化速率受硝化作用影响较大。不同载畜率梯度下，土壤水分与净氮矿化速率极显著负相关，而土壤温度则与净氮矿化速率无显著相关性。综上所述中度载畜率水平[1.82羊/(hm2·a)]是维持荒漠草原稳定矿化速率的理想载畜率。

荒漠草原；氮矿化；载畜率

20世纪以来，随着化工业、畜牧业的大力发展，全球氮素格局发生了极大的变化，因此生物地球氮素循环成为了生态学研究的热点之一。作为陆地生态系统初级生产力的限制性养分元素，氮素既是植物不可缺少的组分，同时又对整个生态系统养分循环调控起着重要作用[1]。虽然大气中存在着高达78%的氮气，但其中可被植物吸收利用的无机氮仅占1%～5%，绝大部分以不可利用的有机氮形式存在。有机态氮转化为无机态氮的过程便称为土壤氮矿化。因此土壤氮矿化过程作为氮素内循环的关键转换环节，决定了氮素的可利用效率[2]，进而对生态系统的健康发展产生重要的影响。

草原占据了地表45%的面积，成为了世界第二大的陆地生态系统[3]。其可持续利用发展直接影响着整个陆地生态系统的综合测评。近年来，我国北方草地生态系统由于过度放牧和不合理经营管理方式，正在严重的退化，特别是在干旱与半干旱草原，在过去的几十年内，有30%～50%的天然草原都出现了不同等级的退化[4]。寻求恢复草地生产力的机理成为研究热点。氮素作为限制草地生态系统均衡发展的关键因子，其矿化转换的可利用效率对于揭示草原退化机理，恢复草地健康至关重要。氮矿化过程受多方面因素的影响，前人将其总结为生物和非生物因素两大类[5]。放牧作为干扰我国北方草地的主要非生物因素，其对土壤氮矿化存在重要影响。目前国内外学者主要得出的结论为：放牧对氮矿化没有影响[6]，放牧促进了氮矿化[7]、放牧抑制了氮矿化[8]以及普遍说法，适度放牧促进氮矿化，过度放牧抑制氮矿化[9]。造成以上争议的原因可能是由于草地生态系统本身的复杂性与特性不同，放牧对土壤氮矿化的影响受到载畜率水平、土壤质地、植被组成类型等多种因素的共同制约。

目前，草原生态系统土壤氮矿化的相关研究主要集中于氮素添加[10]、地形影响[11]以及凋落物方面[3]，关于不同载畜率对草地生态系统土壤氮素矿化的影响研究较少，且主要开展于内蒙古典型草原和草甸草原。荒漠草原作为天然草原中独特的一种类型，其处在一个对自然和人类活动的干扰较为敏感的地带，与其他草原类型相比，其状态转化的恢复力阈值很小，具有常年干燥的气象特征，植被特征更是种类贫乏且结构简单。作为荒漠草原的典型代表，短花针茅荒漠草原在草地生态系统中占据着极特殊的位置[12]。因此本研究以短花针茅荒漠草原为对象，在连续12年固定载畜率的样地上，从时间尺度入手，以期回答以下的几个问题：1)荒漠草原群落中的土壤氮矿化作用对4种载畜率梯度如何响应？进一步探究何种载畜率范围对于保持荒漠草原氮矿化的稳定最为合理。2)环境因子即土壤温度和土壤含水量与土壤氮矿化存在消极还是积极的作用？揭示出荒漠草原土壤氮矿化的变化机制，为科学、合理地利用干旱区荒漠草原提供一定依据。

1 材料与方法

1.1试验区概况

研究区位于内蒙古农牧业科学院综合试验示范中心四子王旗基地(N 41°47′17″，E 111°53′46″，海拔1450 m)。该区属于典型中温带大陆性气候，春季干旱多风，夏季炎热，冬季寒冷而多风。多年平均降水量为280 mm，其中80%以上的降水量集中在5―9月份。多年均温3.4 ℃，6、7和8月平均气温最高，无霜期90～120 d，年蒸发量2300 mm，年均风速4～5 m/s，年日照时数3117.7 h。土壤类型为淡栗钙土。

研究区植被草层稀疏低矮，种类匮乏，属短花针茅荒漠草原地带。平均高度为8 cm，平均盖度为12%～25%。建群种为短花针茅(Stipabreviflora)，优势种为冷蒿(Artemisiafrigida)和无芒隐子草(Cleistogenessongorica)。主要伴生种有银灰旋花(Convolvulusammannii)、阿尔泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)、栉叶蒿(Neopallasiapectinata)、木地肤(Kochiaprostrata)、狭叶锦鸡儿(Caraganastenophylla)、羊草(Leymuschinensis)和冰草(Agropyroncristatum)等。

1.2试验设计与样品采集

该试验为随机区组试验，开展于围封12年，约50 hm2天然草地，将试验小区分设3个区组，每个区组内设4个处理样地，分别为对照样地(CK)、轻度放牧(light grazing，LG)、中度放牧(moderate grazing，MG)和重度放牧(heavy grazing，HG)，每个处理3次重复，每个试验小区面积为4.4 hm2。根据卫智军等[13]提出的内蒙古短花针茅草原的载畜量，结合实地调查结果，设定不同的载畜率值分别为：0(CK)、0.91(LG)、1.82(MG)、2.71(HG)羊/(hm2·a)。

试验选用四子王旗当地的成年两岁羯羊，每年6至11月为放牧期。试验期间放牧小区的管理措施均一致，每天早6点将羊赶入放牧区，下午6点赶回棚圈，期间羊只自由采食。每日早晚两次饮水，以盐砖定期补盐。

采用顶盖埋管培养法，每个小区随机设5个取样点。清除取样点周边植物和枯落物，将内径5 cm 的PVC管插入土壤10 cm深，PVC顶端用聚乙烯膜封口，防止水渗透。经过30 d的培养，取出土样，测定土壤中铵态氮、硝态氮的含量。在距取样点约 5 cm 处，以内径为 5 cm 的土钻取 10 cm深的土壤，装入自封袋保存，作为该管土样培养前的初始值，同样测定铵态氮、硝态氮的含量。培养前后的铵态氮和硝态氮的差值之和即为土壤的净氮矿化值。取样时间为2016年5月至9月，每月取样一次。

1.3土样处理

将野外采集的土样带回实验室，除杂后过孔径为1 mm土壤筛，充分混合均匀后，称取 10 g土样置于100 mL塑料圆瓶中，加入 50 mL 2 mol/L KCl溶液，放置于振荡器上匀速振荡 1 h之后，静置约30 min，抽取上清液经中速定量滤纸过滤后，所得滤液在AA3全自动流动分析仪(SEAL Auto Analyzer 3)上测定NH4+-N与NO3--N含量。计算公式为：

Δti=ti+1-ti
Δc(NH4+-N)i=c(NH4+-N)i+1-c(NH4+-N)i
Δc(NO3--N)i=c(NO3--N)i+1-c(NO3--N)i

式中：Δti表示时间间隔；Δc(NH4+-N)i表示净铵态氮的增加量；c(NH4+-N)i+1表示培养后铵态氮的平均浓度，c(NH4+-N)i表示培养前样品铵态氮的平均浓度；Δc(NO3--N)i表示净硝态氮的增加量，c(NO3--N)i+1表示培养后硝态氮的平均浓度，c(NO3--N)i表示培养前样品硝态氮的平均浓度。

ΔNRamm=Δc(NH4+-N)i/Δti
ΔNRnit=Δc(NO3--N)i/Δti
ΔNmin=Δc(NH4+-N)i+Δc(NO3--N)i
ΔNRmin=(Δc(NH4+-N)i+Δc(NO3--N)i/Δti

式中：ΔNRamm表示铵化速率；ΔNRnit表示硝化速率；ΔNmin表示净矿化量；ΔNRmin表示净氮矿化速率。

土壤含水量的测定，采用铝盒法，在105 ℃下烘 24 h，取出用天平称重，进行3次重复。由下式计算土壤含水量：

PW(%)=[(w1-w2)/(w2-w0)]×100

式中：PW(%)为含水量(%)；w0为铝盒重量；w1为铝盒重量+鲜土样重量；w2为铝盒重量+烘干后土样重量。

采用地温计(W.E.T，UK)测定土壤温度。

1.4气象数据采集

气象数据由样地内设置的小型气象站(GroWeatherH version 1.2，Davis Instruments Corporation，Vernon Hills，IL)提供。该小型气象站主要监测气温、降水以及其他指标。气象站每隔1 h记录一次数据。

1.5数据分析

采用 Excel 2007进行前期数据整理，采用SAS 8.2进行分析。其中不同指标在不同载畜率下的月份动态分析利用单因子方差分析(ANOVA)和Duncan 多重比较法对其进行比较和差异显著性检验(P<0.05)。使用单因子方差分析(ANOVA)分析了不同载畜率梯度对铵化、硝化及净氮矿化速率的影响。应用Pearson相关分析分析了土壤温湿度与土壤氮矿化之间的相关性。利用Sigmaplot 10进行统计作图。

2 结果与分析

图1 降水量和温度的月际动态变化Fig.1 The monthly dynamic change of precipitation and temperature 降雨量和气温数据来源于气象站Precipitation and temperature data are from the weather station.

2.1月际间温度降水的动态变化

2016年的温度与降水的季节动态如图1所示，温度呈现单峰型曲线，生长季的平均温度为13.87 ℃，最高温度集中在7月份，2016年降水充沛，降水主要集中在6-7月，6月份的日最大降雨量达到38 mm。整个生长季的累积降水量为332.9 mm，高于多年平均降雨量。

2.2不同载畜率对铵态氮含量的影响

如图2所示，方差分析结果表明，NH4+-N(铵态氮含量)在5月、8月无显著差异(P>0.05)，6月、7月NH4+-N均表现出先增加后减少的趋势，6月MG的NH4+-N显著高于CK(P<0.05)。7月LG和MG区的NH4+-N显著高于CK、HG区(P<0.05)。9月则表现出HG显著低于CK、LG、MG处理(P<0.05)。2.3不同载畜率对硝态氮含量的影响

对同一月份不同载畜率的NO3--N(硝态氮含量)进行方差分析得出， 5月、8月、9月在4种载畜率水平下均无显著差异(P>0.05)，6月HG区的NO3--N显著低于CK、LG区(P<0.05)，7月的NO3--N在LG和MG区显著高于CK区(P<0.05)，大小依次为LG>MG>HG>CK(图3)。NO3--N变化趋势与NH4+-N相似，总体表现为在月际间先升高后降低的趋势并于6月达到峰值。

图2 不同载畜率下铵态氮的月份动态Fig.2 The monthly dynamic of ammonium nitrogen in different stocking rate

图3 不同载畜率下硝态氮的月份动态Fig.3 The monthly dynamic of nitrate nitrogen in different stocking rate

不同大写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。 The different capital letters mean the significant differences (P<0.05), the same below.

2.4不同载畜率对铵化速率的影响

对不同载畜率不同月份下的Ramm(铵化速率)进行分析，图4a显示出4种载畜率下的Ramm均呈现出先升高再降低的趋势，6月、9月的Ramm在各载畜率下均无显著差异(P>0.05)，7月的CK和MG区的Ramm显著高于LG及HG区(P<0.05)。8月CK区显著高于HG区(P<0.05)。在整个生长季中HG区的Ramm皆小于其他处理。Ramm对不同载畜率的响应进行统计分析，图4b显示4种载畜率水平下的Ramm无显著差异(P>0.05)，大小依次为MG>CK>LG>HG。

2.5不同载畜率对硝化速率的影响

如图5a所示，Rnit(硝化速率)在生长季中呈现出先升高后降低的趋势，6月及9月无显著性差异(P>0.05)，7月表现为MG显著高于CK、LG(P<0.05)，CK与LG又显著高于HG(P<0.05)。8月Rnit表现为MG显著高于HG(P<0.05)，大小顺序为MG> LG>CK>HG。图5b显示Rnit对不同载畜率的响应，结果表明，放牧处理中，LG、MG的Rnit显著高于HG(P<0.05)。

图4 不同载畜率下铵化速率的月份动态Fig.4 The monthly dynamic of ammonium rate in different stocking rate

图5 不同载畜率下硝化速率的月份动态Fig.5 The monthly dynamic of nitrification rate in different stocking rate

2.6不同载畜率对净矿化速率的影响

图6 不同载畜率下净矿化速率的月份动态Fig.6 The monthly dynamic of net mineralization rate in different stocking rate

对不同载畜率不同月份下的Rmin(净矿化速率)进行统计分析，图6a显示Rmin在月份间的变化趋势与Rnit大体相同，都表现为先升高后降低的趋势，同样在6，9月间无显著差异(P>0.05)，7月的Rmin表现为LG、MG显著高于HG与CK(P<0.05)，8月则MG显著高于HG(P<0.05)。经过方差分析，图6b显示出在整个生长季中，LG、MG区下的Rmin显著高于HG(P<0.05)。

2.7土壤温、湿度对净矿化速率的影响

皮尔森相关分析结果表明(表1)，NH4+-N、Ramm和Rmin显著相关(P<0.05)，NO3--N、Rnit和Rmin极显著相关(P<0.01)，但铵化作用对Rmin的相关系数仅为0.217，硝化作用对Rmin的相关系数却高达0.99以上，这说明土壤净矿化作用受土壤硝化作用的影响较大，两者极显著正相关(P<0.01)。此外，土壤水分与NO3--N显著相关(P<0.05)，土壤温度与NH4+-N显著相关(P<0.05)，土壤水分与Rmin表现为极显著相关(P<0.01)，土壤温度与Rmin无显著相关性(P>0.05)。

3 讨论

3.1放牧对土壤净氮矿化的影响

放牧是影响草地生态系统氮循环过程的重要因素，许多实验证明放牧对氮矿化的影响存在一个合理的范围[1]。在本试验中，放牧增加了短花针茅荒漠草原的净氮矿化速率，中度放牧处理在各载畜率梯度下具有最好的土壤氮矿化速率。这与赵宁等[14]在高寒草原以及Tracy等[15]在黄石公园的研究结果相一致，符合中度干扰假说，即适度放牧促进了土壤氮矿化进程。造成这样结果的原因可能有以下两个方面；第一，从微生物的角度来说，土壤氮矿化过程本就是微生物调控将有机氮转为无机氮的过程[16]，故微生物的活动是控制氮矿化进程的关键因素。在中度放牧的情况下可以通过刺激植物根际微生物活动来刺激土壤氮素循环进程，使得土壤中的微生物活性符合放牧优化假说，即中度载畜率水平下土壤各项营养指标均良好循环，土壤氮矿化速率在中度载畜率下达到峰值[17-18]。在本试验地中，高雪峰等[19]研究得出，荒漠草原土壤中的4类氮素转化细菌在轻、中度载畜率条件下生存繁殖情况最佳，原因可能是中度放牧为微生物提供了充足的能源物质，刺激微生物加快代谢，大量繁殖，从提高微生物群落物种数量和多度的方面加快氮素循环，刘天增[20]的研究结果也与其一致。本实验从侧面证明了以上试验的结论，即中度载畜率会加快氮素循环，促进氮矿化进程。第二，放牧对氮矿化进程的影响会受到土壤碳素含量的控制。中度放牧情况下，家畜通过对植物叶片的啃食作用减少了碳向地下的分配比例，以此进一步减少了根分泌供给微生物的碳，氮矿化能力随之增强。当碳氮配置不均匀时(碳小于氮)，氮的固定潜能降低，转化率增加，促进氮矿化作用[21]。此外，本实验得出整个生长季重度放牧区的氮矿化速率均低于其他放牧处理，这与陈懂懂等[22]在草甸草原、李春莉[23]在荒漠草原得出的结果均一致。究其原因，一方面是当载畜率超过一定合理水平后，导致植物的地上生长部分严重受损，根系分泌物相应减少，从而致使氮矿化速率下降[14]。另一方面，过度放牧家畜的啃食与踩踏使得地表凋落物大量减少，地表裸露，植物中的氮无法回归于土壤中，进而对土壤氮矿化作用产生不利影响。除此之外，重度载畜率水平下，家畜大量啃食植物的生长器官以及可以进行光合作用的部位，这既会造成植物向草地生态系统输送可利用氮素减少，同时也会使植物发生适应性行为，即产生大量难以降解的次级代谢物质[24]，进一步引发草原氮素的周转速率。目前科学家对放牧与氮矿化的关系仍存在争议，有部分研究表明土壤氮矿化随着载畜率的增加而增加，在重度放牧处理下达到最高[25]，本研究结果与此相悖，原因可能是由于土壤类型及实验设计等因素的影响造成的，另外，不同研究对于载畜率的界定标准间的差异也是造成结果不同的关键因素。

表1 土壤铵态氮含量、硝态氮含量、铵化速率、硝化速率、净氮矿化速率与土壤温湿度间的Pearson相关关系(r)Table 1 Pearson’s correlation coefficients (r) of soil ammonium，nitrate N contents，ammonium rate，nitrification rate，net N mineralization rate with soil temperature and soil moisture

注： *、**分别代表在P<0.05，P<0.01下显著相关。

Note：*, ** represent significant correlation atP<0.05 andP<0.01, respectively.

同时本研究中还发现，研究区矿化速率的变化趋势和硝化速率相同，经过皮尔森相关分析得出，硝化作用与矿化作用存在正相关关系，即土壤净矿化受硝化作用的影响较大，这与刘杏认等[26]在草地生态系统中的研究结果一致，而李贵才等[27]在森林生态系统中得出了相反的结论，他认为铵态氮是引发矿化速率变化的主要因素，产生差异的原因可能有以下几个方面，其一，由于研究地所处的生态系统不同，造成土壤质地、植被种类组成和微生物类别等方面都存在差异所致。其二，家畜尿素水解具有很明显的时滞性[18]，这种滞后性会导致家畜尿液排入土壤后，一部分以氨的形式挥发，大部分通过硝化作用转化为硝态氮。其三，虽然氮矿化首先是由异养微生物对土壤中铵根离子的释放开始，但是铵化过程中铵根离子既易被植物吸收，发生固持作用，又易转化为硝酸根离子[28]。以上几点综合解释了荒漠草原氮矿化主要是由硝化作用主导，这是硝化作用与氮矿化作用模式相同的原因。

综上所述，长期过度放牧会在很大程度上破坏草原可利用氮的保持与稳定，降低氮素在土壤植被中的周转速率，长此下去会进一步危及草地生态系统的健康状况，因此了解荒漠草原氮矿化运转情况、寻求一个适用于荒漠草原的合理的载畜率对于稳定或增加草原有效氮含量十分重要，只有保持限制性养分氮的优良运转，才能真正保持草原长久发展，达到人与自然和谐共处。

3.2土壤水分、温度对氮矿化的影响

土壤氮矿化受到多种因素的影响，但其中土壤温度和含水量被认为是影响土壤氮矿化的两个最重要环境因子[29]，国内外专家对于水热因子对氮素的影响做了大量的研究，但目前为止并没有统一定论，其中主要有以下3种观点：1)土壤温度对矿化的影响作用要强于湿度[30]。2)土壤湿度的影响要强于土壤温度[30]。3)两者作为重要的环境因子，共同控制着土壤氮矿化作用[31]。但是实际上，对于一些常年降雨的湿润生态系统而言，温度在氮素转化过程中起主要的作用，而对于例如荒漠草原这样的干旱和半干旱的生态系统来说，土壤含水量则是氮素转化的主要限制因素[32]。

本试验得出，土壤含水量与土壤氮矿化为负相关关系，而土壤温度则与土壤氮矿化并无相关性，这与王常慧等[5]在典型草原生态系统、吴建国等[33]在高寒草原生态系统以及周才平等[34]在森林生态系统得出的结论并不相同，造成结果不同的原因可能如下：

首先不同地区的生态环境不同，土壤本身的养分条件以及当地的植被类型存在差异，所以水热对于土壤氮矿化的影响各不相同。荒漠草原草地的土壤基质相对于典型草原、草甸草原等一些富饶的生态系统较差[35]，理应均衡考虑不同地点的气候地理差异来衡量土壤的氮矿化。土壤温度水分虽然普遍来说是对土壤氮矿化具有积极作用，但究其本质土壤氮矿化是以微生物酶促反应推动实现，是一个较为消耗能量的过程，然而微生物的数量种群类型以及活力在不同生长环境下存在巨大的差异，因此水热因子对于矿化的影响效果不能一概而论，会有极大的差异。

其次氮矿化有相对较强的季节性，一般来说春秋两季的氮转化速率较高，土壤中水的可利用性是植物生长季微生物活动过程中的重要限制因子，氮矿化作用会受到降水格局的影响[36]，有研究表明在干旱及半干旱草原中，降水变化是影响土壤氮素矿化速率、NH4+、NO3-的重要驱动因子[37]。试验区间皆在夏季生长季中，夏季短时间内降水的增加可能会影响氮通量[38]，使得土壤中充满水分，短期内反硝化作用增强，氮矿化作用因为土壤中氮素流失而显著减弱。这也进一步解释了本试验中土壤矿化速率随土壤含水量的增加而减少的结果。这与Abbasi等[39]对放牧草原施氮发现的结果相似，由于草原放牧强度较大加之年降水量的增大，致使草原表土层中无氧带与有氧带非常的接近，因此，反硝化作用便十分明显，氮流失量与流失速率会随土壤含水量增加而增加，这从反面证明了本结论中土壤氮矿化随含水量增加而减少的结果。

4 结论

不同载畜率下，土壤净矿化速率有显著差异(P<0.05)，短花针茅荒漠草原在中度放牧处理[1.82羊/(hm2·a)]下矿化速率最高，在重度放牧处理[2.71羊/(hm2·a)]矿化速率较低。土壤净矿化作用主要表现为土壤硝化作用，两者显著正相关(P<0.05)。土壤温度与土壤氮矿化无显著相关(P>0.05)，土壤含水量与氮矿化速率极显著负相关(P<0.01)。

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ResponseofsoilnitrogenmineralizationtodifferentstockingratesontheStipabrevifloradesertsteppe

HAN Meng-Qi, PAN Zhan-Lei, JIN Yu-Xi, QIN Jie, LI Jiang-Wen, WANG Zhong-Wu*, HAN Guo-Dong*

CollegeofGrasslandResourcesandEnvironmentalScience,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010010,China

Nitrogen mineralization is a key process affecting nitrogen availability and nitrogen cycling in soils. The desert steppe is a grassland ecosystem with poor resources, a harsh climate, and a relatively simple vegetation structure. Therefore, it is important to study nitrogen availability on the desert steppe to maintain the stable development of these grasslands. In this study, the net nitrogen mineralization rate was monitored over the whole growing season by using the top-buried tube culture method. We monitored the net nitrogen mineralization rate under four grazing treatments [0 (CK), 0.91 (light grazing), 1.82 (moderate grazing), 2.71 (heavy grazing) sheep/(hm2· a)], and analyzed the relationships between environmental factors (soil temperature and humidity) and soil nitrogen content and mineralization. The aim of these analyses was to provide reference data to develop strategies for the sustainable utilization of nitrogen in the desert grassland ecosystem. The soil net nitrogen mineralization rate first increased and then decreased during the growing season, and the effect of stocking rate was higher in July and August in the peak growth period. The net nitrogen mineralization rate was highest in the moderate grazing treatment [1.82 sheep/(hm2·a)] and lowest in the heavy grazing treatment [2.71 sheep/(hm2· a)]. Pearson’s correlation analyses showed that the nitrification rate was positively correlated with net nitrogen mineralization rate, and the net nitrogen mineralization rate was greatly affected by nitrification during the whole growing season. There was a significant negative correlation between soil water content and net nitrogen mineralization rate, but not between soil temperature and net nitrogen mineralization rate. In summary, the moderate grazing treatment [1.82 sheep/(hm2·a)] represents the ideal stocking rate to maintain a stable nitrogen mineralization rate in desert steppe grasslands.

desert grassland; net nitrogen mineralization rate; stocking rate

10.11686/cyxb2017118

http://cyxb.lzu.edu.cn

韩梦琪, 潘占磊, 靳宇曦, 秦洁, 李江文, 王忠武, 韩国栋. 短花针茅荒漠草原土壤氮素矿化对载畜率的响应. 草业学报, 2017, 26(9): 27-35.

HAN Meng-Qi, PAN Zhan-Lei, JIN Yu-Xi, QIN Jie, LI Jiang-Wen, WANG Zhong-Wu, HAN Guo-Dong. Response of soil nitrogen mineralization to different stocking rates on theStipabrevifloradesert steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(9): 27-35.

2017-03-16；改回日期：2017-05-05

国家自然科学

基金项目(31560140，31260124)和西部之光项目资助。

韩梦琪(1993-)，女，内蒙古锡林浩特人，在读硕士。E-mail: hanmengqi77@163.com*通信作者Corresponding author. E-mail：nmghanguodong@163.com, Zhongwuwang1979@163.com