孙翼飞,沈菊培,*,张翠景,韩国栋,红 梅,赵巴音那木拉,贺纪正

1 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京 100085 2 中国科学院大学,北京 100049 3 内蒙古农业大学生态环境学院,呼和浩特 010019

放牧是草地生态系统主要的土地利用方式之一,动物的采食、践踏和排泄等行为直接或间接的影响草地植物群落组成。有研究表明,放牧显著降低了植物地上生物量,进而影响植物对土壤氮素的吸收,降低生态系统生产力[1],且不同放牧强度下地上植物生产力及植物群落组成有显著变化[2]。植物是生态系统物质循环的纽带,地上植物生物量、丰度及多样性的变化势必会影响地下生态系统功能及元素循环过程[3-4]。因此,放牧会直接或间接的影响土壤微生物代谢、生长和养分转化等。Xie和Wittig研究发现,随着放牧强度的增加,土壤有机质、有机氮含量显著降低[5]。轻度放牧会增加土壤总氮含量,促进土壤氮素循环,有利于提高土壤肥力,而重度放牧会降低土壤有效氮含量,从而影响植物氮吸收[6]。放牧对植物生产力、土壤环境及氮素循环的影响已有大量的研究[7-8],而参与氮循环的土壤微生物对放牧强度的响应机制还不十分明确[9]。

氨氧化作用是土壤硝化作用的限速步骤,是氮循环过程的关键环节[10];氨氧化过程的产物硝酸盐通过反硝化作用还原为一系列氮氧化气体和氮气,进而导致土壤氮素的损失及温室气体排放增加[11-12],加剧全球气候变化。土壤硝化及反硝化功能微生物在氮素可利用性、硝酸盐淋溶和氮氧化气体排放等方面起着关键作用。……