李雪娟 喬璐 唐宗英 張文靜 李雯 鄭希 趙士杰 車麗莎 付磊昌

摘要：于2017年7～11月，對黎貢山中山濕性常綠闊葉林進(jìn)行了模擬氮沉降試驗，氮沉降水平分別為對照、低氮、中氮和高氮，定期用采集土樣測定土壤中的NH₄⁺-N和NO₃^--N。結(jié)果表明：2017年7～11月，土壤中NH₄⁺-N和NO₃^--N含量在部分樣地中增高;1號樣地中除了NO處理無變化以外，其余N5、N15、N30的土壤中NH₄⁺-N和NO₃^--N含量均增高;2號樣地中，N5處理的NH₄⁺-N含量增加，其余均不變或降低，N5和N15處理的NO₃^--N含量均增高，NO和N30的均降低。

關(guān)鍵詞：中山濕性常綠闊葉林;土壤有效氮含量;模擬氮沉降

中圖分類號：X142 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）22-0033-03

1 引言

自19世紀(jì)70年代工業(yè)革命以來人類活動對大氣環(huán)境的不斷影響，煤炭、石油等化石燃料的燃燒、森林砍伐，大氣中的含氮化合物激增并引起大氣氮沉降也成比例增加[1，2]，氮沉降已經(jīng)成為全球氮循環(huán)的一個重要組成部分[3]，氮沉降作為驅(qū)動因子勢必改變森林生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)，尤其是土壤氮素轉(zhuǎn)換的速度、方向和通量，土壤中有效氮主要以銨態(tài)氮和硝態(tài)氮形式存在，它們是植物從土壤中吸收氮素的主要形態(tài)，直接影響著土壤的氮素供給能力。

國外對森林生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)方面的研究工作開展得比較早，近30年歐洲和北美有關(guān)氮沉降及其對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響方面的研究較多，例如，歐洲NIT-REX（Nitrogen Saturation Experiments）研究項目涉及到7個國家8個研究站點的10項試驗研究EXMAN（Experimental Manipulation of Forest Ecosystems inEurope）項目也涉及到4個國家6個研究站點[4，5]。我國對于氮素的研究以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為主，近年來森林生態(tài)系統(tǒng)土壤中氮素轉(zhuǎn)化過程也日益成為人們關(guān)注的熱點[6～8]。方運霆等[9]在亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)針對土壤有效氮含量的基本動態(tài)研究結(jié)果表明，土壤有效氮含量不但具有明顯的季節(jié)性變化，而且不同林分樣地之間差異顯著[9]。閆聰微等[6]通過野外模擬試驗比較不同氮沉降水平對亞熱帶針葉（杉木）和闊葉（浙江桂、羅桴栲）森林土壤中可溶性氮含量的影響，結(jié)果表明：施氮3d后，隨著施氨水平的提高，土壤尤其是杉木林土壤中的可溶性有機(jī)氮含量增加，然而3個月后，施氮影響趨緩甚至相反[6]。然而也有研究表明，增加氮沉降量抑制森林土壤氮素凈礦化通量[10]或沒有影響[11]。由此可見，大氣氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)中土壤有效氮的含量和轉(zhuǎn)化的影響仍有很大的不確定性。

高黎貢山位于中緬交界地帶，其特有的中山濕性常綠闊葉林在如何應(yīng)對全球氣候變化，生物多樣性及其生態(tài)功能的響應(yīng)狀況是目前研究的焦點之一。目前暫無該區(qū)域大氣氮沉降增加與土壤有效氮含量響應(yīng)的研究，因此在高黎貢山開展森林生態(tài)系統(tǒng)土壤有效氮含量對氮沉降的響應(yīng)研究，能為氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)土壤氮的有效性、氮素轉(zhuǎn)化影響及其調(diào)控機(jī)理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為后續(xù)研究氮沉降對高黎貢山中山濕性常綠闊葉林森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能影響及其機(jī)理打下基礎(chǔ)。

2 材料和方法

2.1 研究地基本概況

研究地位于高黎貢山國家級自然保護(hù)區(qū)赧亢管理站管轄范圍內(nèi)的實驗區(qū)（24°49′N，98°46′E;海拔2050m）。該地區(qū)的氣候類型我國西部型季風(fēng)氣候的暖性濕潤型，年平均溫為13.2℃，年均降雨量在1000mm以上。土壤類型為黃棕壤。植被類型為中山濕性常綠闊葉林，以香葉樹（Lindera communis），紅木荷（Schemawallichii），青岡（Cyclobalanopsis glauca），扭子果（Ardisia virens）等組成。

2.2 試驗設(shè)計

在高黎貢山赧亢管理站管轄范圍高黎貢山自然公園內(nèi)設(shè)置2塊樣地，每塊樣地中建立8個5m×5m的樣方，每個樣方之間設(shè)>5m寬的緩沖帶。采用人工噴灑NH4CI溶液模擬大氣氮沉降處理，共有4個水平，空白對照NO（0g N/（m²·a））、低氮N5（5gN/（m²·a））、中氮N15（15gN/（m²·a））和高氮N30（30gN/（m²·a》.每個水平2個重復(fù)，將年施用量平均分成12等分，將各處理水平所需NH₄Cl溶解至1L水中，從2016年12月開始，每月下旬用噴霧器在各水平樣方中來回均勻噴灑，空白對照只噴灑水，半年后開始測定土壤中有效氮含量。

2.3 土壤有效氮含f的測定

（1）硝態(tài)氮NO₃^--N：《森林土壤氮的測定》（LY/T1228-2015中硝態(tài)氮的測定-連續(xù)流動分析法）。

（2）銨態(tài)氮NH₄⁺-N：《森林土壤氮的測定）（LY/T1228-2015中銨態(tài)氮的測定-連續(xù)流動分析法）。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同氮處理土壤銨態(tài)氮的變化

由圖1可知，通過施氮處理以后，到2017年7～11月，土壤中銨態(tài)氮的含量有一定的增高，該結(jié)果在1號樣地的N30、N15、N5、N0這4個氮處理濃度上的變化規(guī)律均相似;但在2號樣地上，除了N5處理的銨態(tài)氮濃度增加外，NO基本不變，N15、N30的銨態(tài)氮濃度反而下降，這和閆聰微等[6]及其他學(xué)者的研究結(jié)果類似，增加氮沉降量抑制森林土壤氮素凈礦化通量[10]或沒有影響[11]，森林生態(tài)系統(tǒng)土壤有效氮的轉(zhuǎn)化對氮沉降增加的響應(yīng)仍然有很大的不確定性，仍需進(jìn)一步長期定點連續(xù)監(jiān)測（表1）。

3.2 不同氮處理土壤硝態(tài)氮的變化

由圖2可知，通過施氮處理以后，到2017年7～11月，土壤中硝態(tài)氮的含量有一定的增高，該結(jié)果在1號樣地的N30、N15、N5、N0這4個氮處理濃度上的變化規(guī)律均相似;但在2號樣地上，只有N5、N15處理的銨態(tài)氮濃度增加外，NO N30的硝態(tài)氮濃度反而下降，這也說明由于觀測時間的局限，森林生態(tài)系統(tǒng)土壤有效氮的轉(zhuǎn)化對氮沉降增加的響應(yīng)仍然有很大的不確定性，仍需進(jìn)一步長期定點連續(xù)監(jiān)測（表2）。

4 結(jié)論

通過2016年12月施氮處理以后，到2017年7月、11月，土壤中NH₄⁺-N和NO₃^--N含量在部分樣地中增高;1號樣地中除了NO處理無變化以外，其余N5、N15、N30的土壤中NH₄⁺-N和NO₃^--N含量均增高;2號樣地中，N5處理的NH₄⁺-N含量增加，其余均不變或降低，N5和N15處理的NO₃-N含量均增高，NO和N30的均降低，特別是N30處理的硝態(tài)氮含量反而降低，鑒于目前暫無類似研究結(jié)果，其原因有待進(jìn)一步研究，以上結(jié)果也進(jìn)一步說明森林生態(tài)系統(tǒng)土壤有效氮的轉(zhuǎn)化對氮沉降增加的響應(yīng)仍然有很大的不確定性，仍需后續(xù)的長期定點連續(xù)監(jiān)測。

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收稿日期：2019-09-26

基金項目：云南省教育廳科學(xué)研究基金指導(dǎo)性項目（編號2017ZDX137）

作者簡介：李雪娟（1981-），女，講師，碩士，研究方向為環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境污染控制技術(shù)。