摘要：為探究降水變化對(duì)干旱荒漠區(qū)凋落物分解下土壤化學(xué)計(jì)量特征的影響，本研究以紅砂（Reaumuria soongorica）凋落物下的土壤為研究對(duì)象，設(shè)置了自然降水、降水增加30%和降水減少30%三種降水處理，測定與分析了不同處理下土壤的有機(jī)碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量以及化學(xué)計(jì)量特征。結(jié)果表明：與自然降水相比，紅砂凋落物分解15個(gè)月后0～5 cm土層下降水增加30%顯著提高了SOC含量，而降水減少30%顯著降低了SOC，TN和TP含量。對(duì)于5～15 cm土層而言，降水增加和減少30%處理均顯著降低了TP含量。降水減少30%下0～5 cm土層的C∶P和N∶P均顯著降低；5～15 cm土層下降水增加和減少30%處理對(duì)土壤的N∶P影響顯著。因此，未來降水格局變化下，降水增加有助于干旱荒漠區(qū)表層土壤有機(jī)碳的積累，對(duì)化學(xué)計(jì)量特征的影響不顯著，但降水減少可降低土壤的養(yǎng)分和化學(xué)計(jì)量特征。

關(guān)鍵詞：紅砂凋落物；降水變化；凋落物分解；碳氮磷含量；化學(xué)計(jì)量特征

中圖分類號(hào)：S154.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-0435（2023）05-1445-09

Effects of Precipitation Changes on Soil Stoichiometric Characteristics under

Reaumuria soongorica Litter Decomposition

ZHANG Ya-qiang XIE Ting-ting LIANG Guan-jun

（1. College of Forestry， Gansu Agricultural University， Lanzhou， Gansu Province 730070， China;

2. School of Forestry， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang Province 150040， China）

Abstract：In order to explore the effects of different precipitation on soil stoichiometric characteristics under Reaumuria soongorica litters in arid desert region，the soil under litter layer of R. soongorica in arid desert region were selected as the research objective in this study. There were three precipitation treatments：the normal precipitation，precipitation increased by 30% and decreased by 30% which were designed and set up in our experiment. The soil organic carbon （SOC），total nitrogen （TN），total phosphorus （TP） content and stoichiometric characteristics during the decomposition period of R. soongorica litter under those different precipitation conditions were measured and analyzed. The results showed that：compared to the normal precipitation，the SOC contents of 0～5 cm soil layer were significantly enhanced after 15 month of litter decomposition under the treatment of precipitation increased by 30%，but the SOC，TN and TP contents were significantly reduced under the precipitation decreased by 30%. The TP content of 5～15 cm soil layer reduced significantly both under the precipitation increased and decreased by 30%. The C∶P and N∶P ratio in 0～5 cm soil layer were significantly reduced under the precipitation decreased by 30% treatment，but the N∶P ratio in 5～15 cm soil layer was enhanced significantly under the both precipitation increased and decreased by 30% treatments. In general，under the precipitation pattern change in the future，the increased precipitation would contribute to the accumulation of soil organic carbon in the soil surface layer under R. soongorica litter layer in arid desert regions，but the decreased precipitation would reduce the soil nutrients and stoichiometric characteristics.

Key words：Reaumuria soongorica litters;Precipitation change;Litter decomposition;Nutrient content;Stoichiometric characteristics

凋落物作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是聯(lián)系生產(chǎn)者和分解者的紐帶。凋落物的分解可作為分解者重要的物質(zhì)和能量來源，同時(shí)也決定著土壤有效養(yǎng)分的供應(yīng)狀況，進(jìn)而影響植物的養(yǎng)分吸收［1-2］。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，植物吸收的氮和磷約有90%以上來自于凋落物分解釋放到土壤中的養(yǎng)分［3］，因此，凋落物的分解對(duì)于維持土壤的養(yǎng)分平衡具有重要的作用。然而，凋落物分解釋放的養(yǎng)分又受環(huán)境因素、凋落物基質(zhì)和分解者的組成與活性這三因素的影響［4］，其中，降水作為影響凋落物分解的主要環(huán)境因素之一，已成為近代生態(tài)學(xué)研究中的熱點(diǎn)問題［5］。因此，開展降水變化下凋落物分解對(duì)土壤化學(xué)計(jì)量特征的影響的研究對(duì)揭示氣候變化背景下不同群落對(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)具有重要意義。

土壤的化學(xué)計(jì)量特征是指土壤中C，N和P元素的含量以及C∶N，N∶P和C∶P的比值等，可以作為反映土壤C、N和P三種元素循環(huán)的主要指標(biāo)。土壤化學(xué)計(jì)量特征綜合了生態(tài)系統(tǒng)功能的變異性，因此，開展全球氣候變化背景下降水變化對(duì)土壤化學(xué)計(jì)量特征影響的研究有助于確定生態(tài)系統(tǒng)過程對(duì)全球變化的響應(yīng)［6］。目前，已有研究表明降水量的增加顯著降低了荒漠草原土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon，SOC）和全氮（Total nitrogen，TN）［7］，但也有研究認(rèn)為土壤C和N含量隨降雨量的增加顯著增加［8-9］，或?qū)ν寥烙袡C(jī)碳（SOC），全氮（TN）和全磷（Total phosphorus，TP）含量的影響不顯著［10-11］。降水量不同，不同生態(tài)系統(tǒng)下土壤化學(xué)計(jì)量特征的變化也不同［12］，這與降水變化后淋溶作用的大小有關(guān)，也與凋落物和根系分泌物的輸入有關(guān)［13］。因此，雖然降水變化對(duì)不同植被類型下或不同生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)土壤化學(xué)計(jì)量特征的影響不同，但總體表現(xiàn)為C、N、P的關(guān)系趨于解耦。目前研究多關(guān)注于草原生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)中某一成分對(duì)降水變化的響應(yīng)，但是干旱荒漠區(qū)凋落物分解過程中土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的研究還未見報(bào)道。因此，開展降水變化下凋落物分解過程中土壤養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量特征的研究，對(duì)明確凋落物分解對(duì)土壤養(yǎng)分的影響以及其響應(yīng)氣候變化的機(jī)制具有重要意義。

紅砂（Reaumuria soongorica）為我國干旱和半干旱區(qū)廣泛分布的優(yōu)勢種，是保護(hù)干旱荒漠化土地的重要生物屏障，同時(shí)，其凋落物的分解對(duì)于改善土壤的養(yǎng)分狀況、促進(jìn)有機(jī)物的形成和維持生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡具有重要意義。近年來，關(guān)于紅砂在人工控制降水條件下的幼苗生長［14-15］、化學(xué)計(jì)量特征［16］、光合生理特性［17-19］、生物量［20］以及其分解特征［21］等方面均有一定的研究，但關(guān)于紅砂凋落物分解層下土壤養(yǎng)分以及相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量特征的研究還較少，因此，本研究以干旱荒漠區(qū)紅砂凋落物分解下的土壤為研究對(duì)象，擬探討以下科學(xué)問題：降水變化對(duì)紅砂凋落物分解過程中土壤有機(jī)碳（SOC）、全氮（TN）和全磷（TP）含量的影響是否一致？降水改變是否會(huì)改變紅砂凋落物分解下土壤的化學(xué)計(jì)量特征？本研究以期為全球變化背景下土壤的碳氮循環(huán)的研究提供一定的參考。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河西走廊中部的典型干旱荒漠區(qū)中國科學(xué)院臨澤內(nèi)陸河流域綜合研究站荒漠生態(tài)系統(tǒng)綜合觀測場（39°41′N，100°12′E）內(nèi)，屬典型大陸性干旱荒漠氣候，年平均氣溫7.6℃，年平均降水量117 mm，冬季降雪約占全年降水量的7%，夏季降水約占全年降水的93%，年平均蒸發(fā)量高達(dá)2 000～3 000 mm。該樣地于2003年實(shí)施圍封，樣地面積約10 000 m2，樣地內(nèi)半灌木以紅砂，珍珠豬毛菜（Salsola passerina Bunge）和泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa Maxim.）為主；草本以堿蓬（Suaeda glauca （Bunge） Bunge）、白莖鹽生草（Halogeton arachnoideus Moq.）和小畫眉草（Eragrostis minor）為主。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究對(duì)近50年氣象數(shù)據(jù)的分析，試驗(yàn)區(qū)最濕潤和最干旱年份的降水量均在平均降水量的正負(fù)30％范圍內(nèi)變化［22］，因此，分別設(shè)置自然降水（對(duì)照，Control，CK）、降水增加30%處理（Increased precipitation，IP）和降水減少30%處理（Decreased precipitation，DP）。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)6次，每個(gè)處理為1塊樣方，樣方內(nèi)無植被生長，共計(jì)18塊樣方，每塊樣方為2 m×2 m的正方形，樣地間隔3 m。降水減少處理采用遮雨棚減少樣地降水量，遮雨棚的材料選用高透光性、低泛黃度指數(shù)、高UV穿透的V形透明丙烯酸塑料板，V形板條呈柵格狀排列在白鋼框架上，V形槽所遮擋的面積比例即為降水減少比例。遮雨棚面積為2 m×2 m，高度為1.0 m，以保證近地表空氣流通，減少對(duì)樣方內(nèi)微氣候的影響。遮雨棚支架放置時(shí)形成一個(gè)小的坡度，以利于截留的降水流入集水槽內(nèi)，進(jìn)而流入降水收集器中，同時(shí)，每隔5—7天擦拭上面的塵土，保證其透光性；每次降水事件發(fā)生后，將減水處理所收集的降水在8小時(shí)內(nèi)由人工利用噴壺均勻地噴灑到增水處理樣方內(nèi)。除了降水減少的樣方，在其他樣方上均只放置白鋼框架，不設(shè)遮雨槽。

1.3凋落物的收集與布設(shè)

2018年10月，在紅砂生長季結(jié)束或臨近結(jié)束時(shí)，在圍封樣地內(nèi)，分別選擇立地條件、高度和冠幅相對(duì)一致的紅砂灌叢收集新鮮的凋落葉，將收集的凋落物帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然風(fēng)干。凋落物分解試驗(yàn)采用分解袋法，將風(fēng)干后的紅砂凋落葉稱取15 g分別裝入10 cm×10 cm的尼龍袋（0.1 mm），于2019年6月在每個(gè)樣方的土壤表面隨機(jī)布設(shè)紅砂凋落物各5袋，共5次×3個(gè)處理×6個(gè)重復(fù)=90袋；同時(shí)用鐵絲將網(wǎng)袋固定于地表，以免被風(fēng)吹走。經(jīng)過15個(gè)月的分解后發(fā)現(xiàn)：紅砂凋落物分解過程中，降水增加30%顯著提高了其凋落物的分解速率，加速了C和N養(yǎng)分的釋放［21］。

1.4土壤采樣與測定

試驗(yàn)于6月15日開始后，分別于凋落物分解的3（9月15日）、6（12月15日）、9（3月15日）、12（6月15日）和15（第二年的9月15日）個(gè)月時(shí)，在取走凋落物袋的位置用內(nèi)徑5 cm的土鉆，鉆取0～5 cm和5～15 cm的土壤。將所取的土樣自然風(fēng)干后過2 mm篩，用于土壤有機(jī)碳（SOC）、全氮（TN）和全磷（TP）含量的測定。土壤有機(jī)碳和全氮采用元素分析儀測定（varioMacrocube，Elementar，Germany），首先稱取2 g的土壤樣品置于燒杯中，然后加入5 mL的HCL（1 mol·L-1）溶液，待土壤溶液無氣泡產(chǎn)生時(shí)將燒杯置于105℃的電熱板上加熱至溶液近干，然后將燒杯移至烘箱中105℃烘干至恒重，稱量。將土壤再次研細(xì)，最后稱取25 mg處理后的土壤樣品進(jìn)行測定；全磷采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法測定［23］，首先稱取0.25 g風(fēng)干土樣放入坩堝底部，然后加入無水乙醇3～4滴濕潤樣品，并在樣品上平鋪2.0 g的氫氧化鈉。將坩堝放入高溫電爐逐漸升溫至720℃后取出冷卻。接下來用3 mol·L-1的硫酸溶液和水進(jìn)行定容，最后利用分光光度計(jì)進(jìn)行比色測定。

1.5數(shù)據(jù)處理

所有的數(shù)據(jù)均采用Excel 2007進(jìn)行整理，并且利用Spss 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，對(duì)不同降水處理下土壤的SOC、TN和TP以及相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量特征的差異性比較采用單因素方差分析，采用三因素方差分析對(duì)不同降水處理，取樣時(shí)間和土層深度的交互作用進(jìn)行了分析，顯著性水平為Plt;0.05。采用Origin 2022進(jìn)行作圖，圖中誤差棒均為標(biāo)準(zhǔn)誤差。

2結(jié)果與分析

2.1降水量變化下紅砂凋落物分解過程中土壤有機(jī)碳含量的變化特征

由表1可知，降水處理、分解時(shí)間和土層深度以及三者的交互作用（土層深度除外）均對(duì)土壤有機(jī)碳（SOC）含量具有極顯著的影響。圖1可知，不同降水處理下，0～5 cm土層的SOC含量在紅砂凋落物分解過程中均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。紅砂凋落物分解9個(gè)月時(shí)，0～5 cm土層下對(duì)照和降水減少30%處理下的SOC含量顯著高于降水增加30%處理（Plt;0.05），但5～15 cm土層下三種降水處理下的SOC含量均無顯著差異。分解12個(gè)月時(shí)，0～5 cm土層下三種降水處理下土壤的SOC含量均存在顯著差異，而5～15 cm土層下對(duì)照和降水減少30%處理的SOC含量顯著高于降水增加30%處理（Plt;0.05）。分解15個(gè)月后，0～5 cm土層降水增加30%處理下的SOC含量顯著高于其他兩個(gè)降水處理（Plt;0.05），而5～15 cm土層三種降水處理間的SOC含量均不存在顯著差異。

2.2降水量變化下紅砂凋落物分解過程土壤全氮含量的變化特征

由表1可知，降水處理、分解時(shí)間以及分解時(shí)間和土層深度的交互作用均對(duì)土壤全氮（TN）含量具有極顯著的影響。不同降水處理下，0～5 cm和5～15 cm土層的TN含量隨著紅砂凋落物分解時(shí)間的延長基本呈現(xiàn)為升高-降低的變化趨勢（圖2）。分解9個(gè)月時(shí)，0～5 cm和5～15 cm土層下降水增加30%處理下的土壤TN含量顯著高于對(duì)照和降水減少30%處理（Plt;0.05）。分解15個(gè)月后，土壤TN含量則為降水增加30%處理下顯著高于降水減少30%處理（Plt;0.05），但與對(duì)照均無顯著差異。

2.3降水量變化下紅砂凋落物分解過程土壤全磷含量的變化特征

由表1可知，分解時(shí)間以及分解時(shí)間和土層深度的交互作用對(duì)土壤全磷（TP）含量具有極顯著的影響。不同降水處理下，0～5 cm土層的磷含量隨著紅砂凋落物分解時(shí)間的增加表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢，而5～15 cm土層則為升高-下降的趨勢（圖3）。0～5 cm土層下，分解3個(gè)月時(shí)，對(duì)照處理下的TP含量顯著高于降水增加30%和降水減少30%處理，分解6個(gè)月時(shí)則是降水增加30%處理下的TP含量顯著高于對(duì)照，分解9個(gè)月時(shí)，降水減少30%處理下的TP含量顯著高于其他兩個(gè)處理，分解15個(gè)月后，降水增加30%和對(duì)照處理下的TP含量顯著高于降水減少30%處理。對(duì)于5～15 cm土層的TP含量而言，分解3個(gè)月時(shí)則是降水增加30%處理下顯著高于對(duì)照和降水減少30%處理，分解9個(gè)月時(shí)，對(duì)照和降水增加30%處理下的TP含量顯著高于降水減少30%，分解12和15個(gè)月時(shí)，對(duì)照的TP含量顯著高于其它兩個(gè)處理（Plt;0.05）。

2.4降水量變化下紅砂凋落物分解過程土壤的化學(xué)計(jì)量特征

由表2可知，降水處理、分解時(shí)間以及分解時(shí)間和土層深度的交互作用對(duì)土壤C∶N含量具有極顯著的影響。由圖4A可知，紅砂凋落物分解3和9個(gè)月時(shí)，0～5 cm土層下降水減少30%處理和對(duì)照下的C∶N顯著高于降水增加30%處理；分解12個(gè)月時(shí)，三種降水處理下的土壤C∶N均存在顯著差異（Plt;0.05），而分解6和15個(gè)月時(shí)，三種降水處理間無顯著差異。對(duì)于5～15 cm土層而言（圖4B），分解3個(gè)月時(shí)三種降水處理下的土壤C∶N均存在顯著差異；分解12個(gè)月時(shí)降水減少30%處理和對(duì)照下的C∶N顯著高于降水增加30%處理；而在分解6，9和15個(gè)月時(shí)，三個(gè)處理間也無顯著差異。

由表2可知，分解時(shí)間、土層深度、降水處理和分解時(shí)間的交互作用以及分解時(shí)間和土層深度的交互作用均對(duì)土壤C∶P具有極顯著的影響；降水處理和土層深度的交互作用對(duì)土壤C∶P僅有顯著影響。由圖4C可知，紅砂凋落物不同分解時(shí)間段各降水量處理下0～5 cm土層的C∶P呈上升-下降的趨勢，分解3個(gè)月時(shí)，降水增加30%和降水減少30%處理下的土壤C∶P顯著高于對(duì)照；而分解6和12個(gè)月時(shí)，則是對(duì)照和降水減少30%處理顯著高于降水增加30%處理；分解9個(gè)月時(shí)，三種降水處理下土壤的C∶P均存在顯著差異；在分解15個(gè)月時(shí)，對(duì)照和降水增加30%處理下土壤的C∶P顯著高于降水減少30%處理（Plt;0.05）。對(duì)于5～15 cm土層而言（圖4D），分解3和6個(gè)月時(shí)，降水減少30%處理下的土壤C∶P顯著高于對(duì)照和降水增加30%處理；其它分解時(shí)間下三種降水處理間土壤的C∶P均無顯著差異。

由表2可知，降水處理、分解時(shí)間、土層深度以及分解時(shí)間和土層深度的交互作用均對(duì)土壤N∶P具有極顯著的影響。由圖4E和4F可知，紅砂凋落物不同分解時(shí)間段，0～5 cm和5～15 cm土層的N∶P呈現(xiàn)上升-下降的趨勢。對(duì)于0～5 cm土層而言，分解3個(gè)月時(shí)，降水增加30%處理下土壤的N∶P顯著高于對(duì)照，而分解9個(gè)月時(shí)，則顯著高于對(duì)照和降水減少30%處理；分解12個(gè)月時(shí)，則是降水增加30%和降水減少30%處理下土壤的N∶P顯著高于對(duì)照，而到了分解15個(gè)月時(shí)，則是對(duì)照和降水增加30%處理下土壤的N∶P顯著高于降水減少30%處理（Plt;0.05）。對(duì)于5～15 cm土層而言（圖4F），分解3和9個(gè)月時(shí)，降水減少30%處理下土壤的N∶P顯著高于對(duì)照；分解6個(gè)月時(shí)，則是對(duì)照和降水增加30%處理顯著高于降水減少30%處理；分解12和15個(gè)月時(shí)，降水增加30%處理下土壤的N∶P最高，且與其他兩個(gè)處理均存在顯著差異；且在分解15個(gè)月時(shí)，降水減少30%處理下的土壤的N∶P也顯著高于對(duì)照（Plt;0.05）。

3討論

3.1降水變化下凋落物分解對(duì)土壤養(yǎng)分的影響凋落物的分解在土壤有機(jī)質(zhì)積累和養(yǎng)分循環(huán)過程中起著至關(guān)重要的作用［24-25］。紅砂凋落物分解前期（9個(gè)月），0～5 cm土層土壤有機(jī)碳和氮含量呈現(xiàn)為升高，隨后則表現(xiàn)為降低現(xiàn)象；而5～15 cm土層土壤有機(jī)碳和氮含量趨勢的則不同，這與林開敏等［26］發(fā)現(xiàn)混合凋落物分解前期對(duì)土壤氮含量有較小的促進(jìn)作用，而后表現(xiàn)出抑制作用的研究結(jié)果一致。原因可能是對(duì)于荒漠土壤而言，土壤養(yǎng)分的來源主要是由凋落物分解流入的有機(jī)質(zhì)和微生物礦化作用等共同決定的，在紅砂凋落物分解9個(gè)月時(shí)，此時(shí)剛好處于凋落物分解的快速階段，凋落物分解釋放的有機(jī)碳和氮較多，而隨后土壤溫度開始下降，凋落物分解速率下降，同時(shí)凋落物葉自身的有機(jī)碳和氮含量減少，使得釋放到土壤中的有機(jī)碳和氮也減少，而且微生物需從外界土壤環(huán)境中獲取一部分C和N來維持自身生長，從而導(dǎo)致土壤中有機(jī)碳和氮含量降低。同時(shí)，本研究中0～5 cm土層的磷含量在紅砂凋落物分解前期為下降，隨后上升的趨勢，這與我們發(fā)現(xiàn)紅砂凋落物分解過程中凋落物的磷含量呈先富集后釋放的結(jié)果剛好一致［21］。

降水量是影響陸地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)周轉(zhuǎn)和能量流動(dòng)的重要環(huán)境因子，也是影響凋落物分解的重要因素，進(jìn)而也會(huì)對(duì)植物、土壤C，N，P及其微生物都產(chǎn)生了重要影響［27］。土壤N含量與降水量呈正相關(guān)，但水分過多會(huì)引起土壤N素淋溶，導(dǎo)致土壤N含量降低［28］。也有研究表明，土壤C和P含量與降水量缺乏一致的相關(guān)性，且短期水分的影響并不明顯［11］。本研究得出，降水變化對(duì)紅砂凋落物不同分解階段下土壤C，N和P含量的影響不盡相同，但總得來說，紅砂凋落物分解15個(gè)月時(shí)，0～5 cm土層的土壤C，N和P含量均在降水增加30%處理下最高，而降水減少30%處理下最低，這與柴錦隆等［29］對(duì)高寒草甸0～10 cm土層土壤的N，P和有機(jī)質(zhì)含量在降水增加條件下降低，而在平均降水條件下最高，以及與吳旭東等［30］發(fā)現(xiàn)增水50%處理下土壤C和N顯著降低的研究結(jié)果不相一致，這可能是由于本研究中紅砂凋落物分解過程中，降水增加促進(jìn)了凋落物的分解，加速了C和N養(yǎng)分的釋放，分解15個(gè)月時(shí)，此時(shí)剛好是9月份，溫度有所降低，微生物活性下降，微生物C和N消耗減少，從而使得土壤表層的養(yǎng)分含量增加［21］。

3.2降水變化下凋落物分解對(duì)土壤化學(xué)計(jì)量特征的影響

土壤化學(xué)計(jì)量特征是判斷土壤質(zhì)量和養(yǎng)分供應(yīng)能力的重要指標(biāo)，其中土壤C∶N是指示土壤有機(jī)質(zhì)礦化速率及元素有效性的關(guān)鍵指標(biāo)［31］。降水量的大小可影響土壤有機(jī)質(zhì)分解和物質(zhì)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而改變土壤的化學(xué)計(jì)量特征。本研究得出，紅砂凋落物分解15個(gè)月時(shí)，不同降水處理下0～5 cm和5～15 cm土層土壤的C∶N均無顯著差異，這說明降水對(duì)干旱荒漠區(qū)紅砂凋落物分解層下土壤的C∶N影響不大。有研究表明當(dāng)土壤的C∶N大于25時(shí)，土壤中有機(jī)物的積累速度比分解速度快［32］，高C∶N有利于土壤肥力維持，可減緩?fù)寥烙袡C(jī)質(zhì)的礦化作用［33］。本研究中紅砂凋落物在整個(gè)分解時(shí)間段中土壤的C∶N（6.59～17.68）均小于25，說明紅砂凋落葉的分解促進(jìn)了干旱荒漠區(qū)表層土壤有機(jī)質(zhì)的礦化作用，且降水越大影響越大，這與王云霞的研究結(jié)果一致［34］。

土壤C∶P是磷元素有效性的關(guān)鍵指標(biāo)，一般來說，當(dāng)C∶P小于200 時(shí)，土壤表現(xiàn)為磷的凈礦化，而C∶P大于300 時(shí)，土壤則為磷的凈固持［35］。同時(shí)，磷的有效性又受土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率的影響，較高的C∶P反映土壤P的有效性較低［36］。本研究發(fā)現(xiàn)，不同降水處理下，紅砂凋落物分解過程中0～5 cm和5～15 cm土層土壤的C∶P為0.63～2.55，這說明該地區(qū)土壤磷元素均表現(xiàn)為凈礦化。土壤的C∶P與降水量的大小也密切相關(guān)，有研究得出［7］，增加30%和50%降水量處理，提高了土壤的C∶P。本研究得出紅砂凋落物分解15個(gè)月時(shí)，隨著降水的減少，0～5 cm土層土壤的C∶P顯著降低，這說明降水減少提高了紅砂凋落物下土壤磷的有效性，這與高江平等［37］發(fā)現(xiàn)荒漠草原區(qū)隨著降雨量的增加，C∶P降低的結(jié)果相反。

土壤中N∶P是N元素是否飽和的診斷指標(biāo)，也是衡量土壤有效養(yǎng)分的重要指標(biāo)之一［37］。N∶P大于16時(shí)，該生態(tài)系統(tǒng)受P的限制，當(dāng)N∶P小于14 時(shí)，則認(rèn)為是受N的限制，若N∶P在14～16 范圍內(nèi)，被認(rèn)為是受到兩種元素共同限制或兩種元素都不缺少［38］。紅砂凋落物分解過程中，各降水處理下0～5 cm和5～15 cm土層土壤的N∶P為0.06～0.29，小于全國土壤N∶P的平均水平（5.20）［39］，表明該地區(qū)主要受N元素的限制。有研究表明土壤N∶P隨降水的增大而減小，表明降水量增大，N元素對(duì)土壤的限制程度增大［12］。而本研究發(fā)現(xiàn)降水增加30%處理下0～5 cm土層的N∶P最高，但與自然降水下的差異性不顯著。而降水減少30%處理下顯著降低了土壤0～5 cm和和5～15 cm土層土壤的N∶P，這說明降水減少處理，使得干旱荒漠區(qū)土壤的氮元素限制增加，可能與降水減少下土壤的N和P都顯著降低，且N含量的降低比例較大有關(guān)。

4結(jié)論

不同降水處理對(duì)干旱荒漠區(qū)紅砂凋落物層下不同深度土壤的SOC，TN和TP影響不同，降水增加顯著提高了表層土壤的有機(jī)質(zhì)含量，而降水減少顯著降低了表層土壤的養(yǎng)分元素含量。降水增加對(duì)紅砂凋落物層下不同深度土壤的C∶N影響不顯著，但降水減少卻顯著降低了表層土壤的C∶P和N∶P。降水減少處理提高了紅砂凋落物層下表層土壤TP的有效性，卻使得0～5 cm和5～15 cm土層氮元素的限制性增加。

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（責(zé)任編輯 彭露茜）