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草地N2O通量对环境因子的响应及其机制

氧化亚氮（N₂O）是仅次于二氧化碳（CO₂）的第二大温室气体，增温潜势是CO₂的298倍。土壤N₂O主要由硝化和反硝化微生物产生，与水分和氮素等环境因子密切相关。本研究通过模拟氮沉降和降水格局变化，研究生长季及冻融期草地N₂O通量的变化。结果发现：1）氮沉降的模拟方式显著改变了草地N₂O通量，与降雨同时发生的脉冲式缓性氮沉降的模拟方式相比，传统的多次氮添加的模拟方法可能低估了半干旱草地N₂O的排放量。2）降水量减少导致以羊草为优势种的草地N₂O排放量升高，而氮沉降的影响相对较小。3）干旱时期显著影响草地N₂O排放量。与正常降水处理相比，持续干旱和前期干旱草地N₂O排放量分别增加了14.72%和35.50%，后期干旱无显著影响。4）秋季氮沉降和降水变化对冻融区草地非生长季（秋季、冬季和翌年春季）N₂O排放量有显著影响。草地N₂O在春季冻融期出现排放高峰（-2.41~32.37 μg m^-1 h^-1），秋季冻融期和冬季冻结期排放量较低（-1.11~20.89 μg m^-1 h^-1）。总体来看，秋季氮沉降显著提高非生长季N₂O排放量，氮沉降导致N₂O排放量增加53.60%，降雨量减少显著提高非生长季N₂O排放量（+5.62%）。5)草地N₂O排放与编码亚硝酸还原酶的功能基因nirK丰度密切相关；未进行氮添加条件下，降雨量和频率主要通过影响净氮矿化速率，进而影响土壤微生物，最终影响土壤N₂O排放；氮沉降条件下，降雨量和频率通过影响植物氮库，从而影响nirK，最终影响N₂O排放，同时，N₂O排放也与WFPS密切相关。总的来说,土壤N₂O排放对降雨和氮沉降的响应取决于水分和氮限制的相对强度，而后者受植物-微生物竞争的影响。因此，在评估全球变化因子对N₂O通量的影响时，应考虑氮沉降模拟的方式以及该生态系统水分和氮素限制的相对强度。