李仰征， 李 蘭， 柯西祥， 趙曼昀， 賀 茂， 雷興慶， 殷 健

(貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 生態(tài)工程學(xué)院， 貴州 畢節(jié) 551700)

0 引言

【研究意義】氮素是植物生長(zhǎng)的重要影響元素之一。無(wú)機(jī)氮雖然在土壤全氮中占比較低，但其是植物直接利用氮的主要形式，因此在土壤研究領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。由于野外采樣和室內(nèi)檢測(cè)的復(fù)雜性，往往導(dǎo)致使用新鮮土樣進(jìn)行檢測(cè)的要求無(wú)法得到保障，以致風(fēng)干土樣作為一種便捷的預(yù)處理模式被國(guó)內(nèi)外學(xué)者所廣泛采納[1-4]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】與鮮土相比，風(fēng)干過(guò)程會(huì)導(dǎo)致有機(jī)物質(zhì)礦質(zhì)化加速，致使無(wú)機(jī)氮含量不同程度地提高[5-7]。風(fēng)干過(guò)程最直接的表現(xiàn)是土壤水分的損耗，使得氮的轉(zhuǎn)化與平衡受到干擾。因此，復(fù)水過(guò)程能否消除干土效應(yīng)、恢復(fù)原有土壤生境并用于后續(xù)其他研究值得關(guān)注。國(guó)外的研究起步較早且主要集中在土壤微生物領(lǐng)域。BIRCH[8]研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)水培養(yǎng)后，土壤呼吸作用明顯增強(qiáng)。PLACELLA等[9]研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)水干土前后氨氧化微生物種群結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯變化。國(guó)內(nèi)也有零星報(bào)導(dǎo)，沈其榮等[3]開展了復(fù)水干土過(guò)程對(duì)無(wú)機(jī)氮的影響研究工作；周雪等[10-11]比較了復(fù)水干土過(guò)程對(duì)土壤微生物增殖的影響。鮑俊丹等[12-13]發(fā)現(xiàn)，土壤亞硝態(tài)氮含量與氮肥施用量和水分含量均呈直線正相關(guān)，且相關(guān)性達(dá)顯著水平?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】總體而言，有關(guān)復(fù)水干土過(guò)程對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮影響方面的研究偏少且風(fēng)干時(shí)長(zhǎng)隨意性較大，涉及的無(wú)機(jī)氮指標(biāo)也不全面，亞硝態(tài)氮往往被忽略。雖然亞硝態(tài)氮是硝化作用的過(guò)渡產(chǎn)物，但可通過(guò)植物根系吸收或淋溶進(jìn)入其他環(huán)境介質(zhì)，進(jìn)而可能產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。綜上，復(fù)水干土過(guò)程不同時(shí)段無(wú)機(jī)氮組分的變化規(guī)律目前仍未見專題報(bào)導(dǎo)，干土過(guò)程中的土壤能否替代新鮮土壤進(jìn)行相關(guān)形態(tài)氮的檢測(cè)工作仍無(wú)明確論斷。因此，專題研究復(fù)水干土過(guò)程對(duì)土壤各無(wú)機(jī)氮組分的時(shí)間序列影響，在豐富土壤氮素循環(huán)理論和改進(jìn)檢測(cè)手段等方面具有重要意義?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)林下鮮土及復(fù)水風(fēng)干土為研究對(duì)象，通過(guò)檢測(cè)分析土壤全氮、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮與硝態(tài)氮等指標(biāo)，研究復(fù)水干土過(guò)程對(duì)林下土壤無(wú)機(jī)氮組分的影響，進(jìn)而確定鮮土無(wú)機(jī)氮的可替代性時(shí)間節(jié)點(diǎn)等，旨在為改進(jìn)土壤氮素檢測(cè)手段提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)位于貴州省西北部，為滇東高原向黔中山原過(guò)渡地帶，海拔1 400～1 500 m，年均溫與降雨量分別為12.8℃和900 mm。地表出露巖石以二疊紀(jì)和三疊紀(jì)的沉積灰?guī)r為主，屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候，巖溶地貌發(fā)育充分。在城市郊區(qū)選擇植被郁閉度差異明顯的景觀林地3個(gè)，分別對(duì)應(yīng)《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010—2017)中的喬木林地、灌木林地和其他林地3種土地類型。3個(gè)樣地環(huán)境條件如表1所示。樣地空間間距0.5～1 km，以保證母質(zhì)和氣候等成土因素較為接近。

表1 樣點(diǎn)地理坐標(biāo)、環(huán)境條件及土壤理化性質(zhì)

1.2 材料

1.2.1 土樣 于2019年8月梅花布點(diǎn)采集表層鮮土，去除雜物四分法保留土樣備用。

1.2.2 試劑 相關(guān)化學(xué)藥品純度級(jí)別均為分析純或化學(xué)純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.3 方法

1.3.1 土樣預(yù)處理 24 h內(nèi)檢測(cè)鮮土全氮、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮和脲酶活性等指標(biāo)。取過(guò)2 mm篩的自然風(fēng)干土樣測(cè)定其酸堿度、有機(jī)質(zhì)、全磷、速效磷、速效氮等指標(biāo)。復(fù)水干土過(guò)程是將盛有飽和硫酸鉀溶液的燒杯置于玻璃質(zhì)容器底部，再平鋪風(fēng)干土于燒杯周邊并用凡士林密閉玻璃容器，整個(gè)過(guò)程為厭氣環(huán)境，10 d后每天測(cè)定其土壤含水率，直至其數(shù)據(jù)基本恒定不再增長(zhǎng)即代表復(fù)水過(guò)程結(jié)束，此時(shí)土壤吸濕水含量達(dá)最大，隨即取出復(fù)水后土壤置于室溫下好氣環(huán)境再次自然風(fēng)干。

1.3.2 復(fù)水干土過(guò)程土壤相關(guān)氮含量檢測(cè) 于風(fēng)干過(guò)程第1天(9月16號(hào))、第3天、第5天、第7天、第10天、第15天、第20天、第25天、第30天、第40天、第55天、第70天和第85天檢測(cè)其土壤相關(guān)氮含量。分別采用重鉻酸鉀外加熱法、鉬銻抗比色法、酸溶比色法、靛酚藍(lán)比色法、N-(1-萘基)-乙二胺光度法、酚二磺酸光度法、堿解擴(kuò)散法及氨釋放量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、全磷、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效氮及脲酶活性等指標(biāo)[14]，3次平行。各指標(biāo)計(jì)算時(shí)均以扣除水分的干土計(jì)量。為研究土壤含水率和環(huán)境溫度對(duì)土壤相關(guān)氮含量的影響，同時(shí)采用烘干法測(cè)當(dāng)天土壤含水率和記錄氣溫均值。

1.3.3 干土過(guò)程對(duì)鮮土無(wú)機(jī)氮檢測(cè)的可替代性 干土不同時(shí)段無(wú)機(jī)氮含量變化顯著[11]，因此，為比較不同復(fù)水干土各時(shí)段土壤與新鮮土無(wú)機(jī)氮含量的差異，將數(shù)據(jù)作歸一化處理：以銨態(tài)氮為例，某風(fēng)干時(shí)間節(jié)點(diǎn)各樣地銨態(tài)氮含量除以各自新鮮土銨態(tài)氮含量，得到無(wú)量綱的比值R。然后計(jì)算3個(gè)土樣此時(shí)間節(jié)點(diǎn)R的標(biāo)準(zhǔn)差N，如N值為整個(gè)干土過(guò)程的最小值，說(shuō)明該時(shí)間節(jié)點(diǎn)的干土與新鮮土壤的銨態(tài)氮含量最為接近。為對(duì)3種無(wú)機(jī)氮作出統(tǒng)一評(píng)判而引入綜合可替代性指數(shù)M，其為3種無(wú)機(jī)氮在某時(shí)刻標(biāo)準(zhǔn)差N的算術(shù)平均值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 17.0進(jìn)行處理分析，采用CorelDRAW 12進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)水干土過(guò)程土壤全氮含量變化

從圖1看出，全氮含量在干土過(guò)程中并不穩(wěn)定。3個(gè)土樣在風(fēng)干早期均表現(xiàn)出上升態(tài)勢(shì)。其中，苗圃園地和次生喬林地在第15天出現(xiàn)明顯峰值，全氮含量分別為1 112.41 mg/kg和1 322.56 mg/kg，為各自干土第1天含量的1.44倍和1.50倍，峰值效果明顯。之后出現(xiàn)不同程度的下降態(tài)勢(shì)并逐漸趨于穩(wěn)定。第85天時(shí)3個(gè)樣地全氮均值與新鮮土壤含量(圖1中虛線縱軸右側(cè)所示)相差較小，比率均值為95.56%。對(duì)3個(gè)樣地土壤全氮均值與干土天數(shù)的方差分析也表明，第15天時(shí)全氮含量與第3天、第5天、第7天、第10天和第20天時(shí)無(wú)顯著差異，而與其他時(shí)段差異達(dá)顯著水平。

圖1 復(fù)水干土過(guò)程土壤全氮變化曲線

2.2 復(fù)水干土過(guò)程土壤無(wú)機(jī)氮含量及環(huán)境條件變化

從圖2看出，整個(gè)干土過(guò)程無(wú)機(jī)態(tài)氮含量的變化存在較大差異。最大的為銨態(tài)氮，含量為18.79 mg/kg，占無(wú)機(jī)氮的85.44%；其次是硝態(tài)氮，為3.11 mg/kg；亞硝態(tài)氮含量最低，為0.10 mg/kg，占比僅0.52%。與大多數(shù)土壤無(wú)機(jī)氮的研究報(bào)導(dǎo)結(jié)果是一致的，證實(shí)了亞硝態(tài)氮只是中間過(guò)渡產(chǎn)物含量有限的結(jié)論。干土第1天土壤銨態(tài)氮含量為最大，之后下降并穩(wěn)定，第40天以后與鮮土含量(圖2中虛線縱軸右側(cè)所示)基本持平。根據(jù)干土過(guò)程不同時(shí)段無(wú)機(jī)氮含量的特點(diǎn)，可將整個(gè)過(guò)程大致劃分為干土早期(1～10 d)、中期(10～40 d)和后期(40 d以后)共3個(gè)時(shí)段。干土早期銨態(tài)氮含量遞減速率顯著大于中期和后期，3個(gè)樣地氨氧化速率(AR)均值為4.41 mg/(kg·d)，與蘇瑜等[15]的研究結(jié)果3.22 mg/(kg·d)較為接近，且銨態(tài)氮在干土早期結(jié)束時(shí)含量已趨穩(wěn)。亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮也有類似情況，但其時(shí)間略有提前，均在第5天或第7天以后曲線已基本平穩(wěn)(硝態(tài)氮的次生喬林地例外)。表明，干土早期階段是復(fù)水后土壤氮素平衡的調(diào)整期，之后各無(wú)機(jī)氮含量理應(yīng)穩(wěn)定少變。但亞硝態(tài)氮與其他形態(tài)無(wú)機(jī)氮相比，其曲線并沒(méi)有穩(wěn)定地保持到整個(gè)干土過(guò)程結(jié)束。第30天后出現(xiàn)明顯的上升態(tài)勢(shì)，硝態(tài)氮的2個(gè)樣地也在第70天出現(xiàn)明顯波動(dòng)。以苗圃園地為例，第70天其硝態(tài)氮含量為2.40 mg/kg，而其前后的第55天和第85天分別僅為0.84 mg/kg和0.86 mg/kg，峰值特點(diǎn)顯著。整個(gè)干土過(guò)程3個(gè)土樣含水率均出現(xiàn)明顯變化，總體表現(xiàn)為干土過(guò)程早期土壤含水率逐步下降，干土中期趨于平穩(wěn)，而干土后期由于受到大氣溫度影響土壤含水率又出現(xiàn)波動(dòng)。

圖2 復(fù)水干土過(guò)程土壤無(wú)機(jī)氮含量及土壤水分與大氣溫度曲線

2.3 干土過(guò)程對(duì)鮮土無(wú)機(jī)氮檢測(cè)的可替代性

從圖3看出，銨態(tài)氮在干土中期以后(40 d)與新鮮土壤含量最為接近，直至干土過(guò)程結(jié)束其標(biāo)準(zhǔn)差變化都較小。硝態(tài)氮?jiǎng)t在整個(gè)干土過(guò)程中變化均不顯著；在第30天與新鮮土含量最為接近，標(biāo)準(zhǔn)差為0.23。亞硝態(tài)氮在干土第1天和干土后期與鮮土差異最大。由此可見，干土過(guò)程各無(wú)機(jī)氮的替代性時(shí)間節(jié)點(diǎn)并無(wú)明顯聯(lián)系及規(guī)律所循。鑒于干土過(guò)程各無(wú)機(jī)氮的替代性時(shí)間節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，為作出統(tǒng)一評(píng)判故而引入綜合可替代性指數(shù)M進(jìn)行評(píng)價(jià)。在第40天時(shí)M值僅為0.20，且該時(shí)間節(jié)點(diǎn)以后土壤全氮已經(jīng)穩(wěn)定。40 d以后的硝態(tài)氮與亞硝態(tài)氮波動(dòng)導(dǎo)致該值出現(xiàn)起伏(在第55天較為明顯)。如果整個(gè)干土過(guò)程大氣環(huán)境相對(duì)恒定，無(wú)論后續(xù)干土?xí)r長(zhǎng)有多久，土壤氮素循環(huán)應(yīng)接近平衡狀態(tài)。因此，大氣環(huán)境穩(wěn)定條件下40 d以后可以作為復(fù)水干土替代新鮮土進(jìn)行無(wú)機(jī)氮檢測(cè)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

圖3 復(fù)水干土過(guò)程土壤無(wú)機(jī)氮標(biāo)準(zhǔn)差及可替代性指數(shù)分布

3 討論

土壤全氮主要源于成土母質(zhì)中的礦物風(fēng)化、動(dòng)植物殘?bào)w返還、人為施加、大氣沉降和微生物固氮等途徑。被采集時(shí)生物返還和大氣沉降就即刻終止，礦物的風(fēng)化速率又極為緩慢，短時(shí)間內(nèi)不可能有礦物晶體分解對(duì)土壤全氮產(chǎn)生影響。所以，微生物固氮是導(dǎo)致干土過(guò)程中全氮升高的唯一可能因素。土壤中很多的自生固氮菌屬，如柄桿菌、紅球菌等[16]均可通過(guò)自身固氮酶直接把空氣中的氮分子轉(zhuǎn)化為自身生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)所需，待其消亡后又以有機(jī)態(tài)形式補(bǔ)給土壤。吳越等[7]在對(duì)福建某林區(qū)新鮮土壤的風(fēng)干過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)7 d后全氮含量比第1天有明顯增大的現(xiàn)象(增幅為20%～30%)，但其只進(jìn)行2個(gè)時(shí)段的對(duì)比。并且，人為篩選菌種的固氮效率則更為高效，黃慧岳等[17]在湖南分離的某株固氮菌，接種培養(yǎng)第20天土壤全氮含量達(dá)到整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程的最大值(為初始含量的4倍)，且之后全氮含量基本穩(wěn)定。其固氮效率遠(yuǎn)大于吳越等[7]和本研究結(jié)果，可能與其土壤接種后是恒溫恒濕培養(yǎng)環(huán)境有關(guān)，且接種前的滅菌處理排除了其他菌種對(duì)該菌種后期固氮效果的干擾。

復(fù)水過(guò)程是密閉厭氣環(huán)境，干土過(guò)程前期土壤全氮出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，表明研究區(qū)域土壤固氮菌是以好氣性菌群為主體的。目前已發(fā)現(xiàn)的固氮菌也多屬此類，張崇邦等[18]在浙江天臺(tái)山發(fā)現(xiàn)好氣性固氮菌群無(wú)論從種類還是數(shù)量均比厭氣菌占優(yōu)勢(shì)。本研究結(jié)果表明，15 d以后3個(gè)樣地土壤全氮均出現(xiàn)不同程度的遞減現(xiàn)象，與干土過(guò)程導(dǎo)致的土壤水分喪失有關(guān)。以次生喬林地為例，干土第1天含水率為12.23%，但到第15天時(shí)則僅為4.43%。魏萬(wàn)玲等[19-20]研究證實(shí)，土壤微生物活性、豐度與水分含量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系；林江輝等[11]發(fā)現(xiàn)，復(fù)水培養(yǎng)5 d時(shí)土壤中放線菌和真菌數(shù)量甚至還大于新鮮土樣。而地域空間緊臨的公園灌林地之所以全氮峰值不明顯，可能與其是城市休憩公園，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)(改建以前為農(nóng)業(yè)用地)與園林管理的藥物噴灑抑制了土壤微生物的活性有關(guān)；其土壤脲酶活性為3個(gè)樣地最低，也說(shuō)明該樣地微生物活性有限[21-22]。張瑞福等[22-23]研究表明，固氮菌活性因農(nóng)藥影響而受到不同程度的抑制。

苗圃園地和次生喬林地全氮含量均在25～30 d回落并趨于穩(wěn)定，表明生物固氮與氮素礦質(zhì)化的耗損在逐步接近平衡。即水分逐步降低微生物休眠甚至是死亡，導(dǎo)致其活性下降進(jìn)而致使礦質(zhì)化作用被抑制，固氮作用、氨化、硝化與反硝化等生化過(guò)程均趨于緩慢或停滯狀態(tài)。復(fù)水過(guò)程雖然激活了風(fēng)干土壤菌群的生物活性[10]，但隨著干土過(guò)程的持續(xù)推進(jìn)，新增殖的固氮菌受干旱脅迫又大量消亡，其殘?bào)w細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)滲出并迅速被礦質(zhì)化[7]。沈其榮等[3]通過(guò)施加同位素氮肥法對(duì)比發(fā)現(xiàn)，干土效應(yīng)導(dǎo)致被分解的有機(jī)氮絕大多數(shù)來(lái)自于施肥而新增的微生物體，且新固定態(tài)氮的礦化率是未施肥對(duì)照土樣的5倍；GROGAN等[25]也有類似研究結(jié)論，因此導(dǎo)致在第30～40天以后全氮含量走勢(shì)平穩(wěn)直至整個(gè)風(fēng)干過(guò)程結(jié)束，且與新鮮土樣含量基本持平。所以，復(fù)水干土后的土壤可以基本表征新鮮土樣的全氮含量。但務(wù)必使土壤徹底風(fēng)干，以保證新固定的氮又隨微生物殘?bào)w的氨化或反硝化等過(guò)程而損耗。

無(wú)機(jī)氮含量變化方面，在復(fù)水干土過(guò)程第1天土壤銨態(tài)氮出現(xiàn)峰值后就逐步下降并穩(wěn)定。這是因?yàn)殇@態(tài)氮源于蛋白酶對(duì)有機(jī)物的分解，且無(wú)論好氣與否均有微生物參與該過(guò)程。厭氣復(fù)水過(guò)程導(dǎo)致了土壤微生物的增殖，其代謝死亡殘?bào)w被分解會(huì)產(chǎn)生氨。劉亞軍等[26]也發(fā)現(xiàn)，土壤水分的增加對(duì)銨態(tài)氮含量有顯著的提升作用。干土過(guò)程第3天3個(gè)樣地土壤亞硝態(tài)氮已顯著下降，而硝態(tài)氮在同一天則有明顯上升態(tài)勢(shì)(苗圃園地則延續(xù)到第5天仍在增長(zhǎng))。這是由于硝化作用的參與者氨氧化菌(AOA和AOB)和亞硝酸氧化菌(NOB)的絕大多數(shù)都是好氧菌群，雖然氨氮是其菌群增殖的底物，但厭氣條件下其無(wú)法對(duì)氨進(jìn)行硝化，導(dǎo)致干土初始時(shí)所有土樣銨態(tài)氮含量都非常大。好氣干土過(guò)程一旦啟動(dòng)，氮素的礦質(zhì)化由氨化與反硝化作用為主體轉(zhuǎn)變?yōu)榘被拖趸饔脼橹鲗?dǎo)，亞硝態(tài)氮含量迅速下降而硝化產(chǎn)物即硝態(tài)氮含量迅速升高。即表現(xiàn)為干土過(guò)程結(jié)束時(shí)(第85天)相對(duì)于第1天的硝化率(硝態(tài)氮與無(wú)機(jī)總氮含量之比)的大幅增長(zhǎng)，公園灌林地(由7.10%增至14.70%)、苗圃園地(由3.30%增至14.94%)和次生喬林地(13.21%增至39.43%)分別增長(zhǎng)1.07倍、3.52倍和1.98倍。增長(zhǎng)倍數(shù)在苗圃園地為最大，并且其第1天銨態(tài)氮含量即高達(dá)62.51 mg/kg，明顯大于其余2個(gè)樣地。但其有機(jī)質(zhì)含量和脲酶活性反而均低于次生喬林地，具體原因有待于后續(xù)研究。

干土過(guò)程中后期土壤亞硝態(tài)氮與硝態(tài)氮出現(xiàn)波動(dòng)與風(fēng)干環(huán)境密切相關(guān)。許多研究表明，微生物對(duì)介質(zhì)酸堿性、含氧量、溫度、水分和光輻射等環(huán)境條件敏感。鑒于該研究是在室內(nèi)非恒溫開放環(huán)境實(shí)施的，因此最易產(chǎn)生變化的環(huán)境因素就是土壤水分和大氣溫度。第40天以后的水分曲線波動(dòng)很可能與之前的溫度較高(大于15℃)有關(guān)。干土中期階段環(huán)境條件穩(wěn)定相關(guān)菌群活性也較為平穩(wěn)，導(dǎo)致無(wú)機(jī)三氮在此時(shí)段總體上較為穩(wěn)定。但是當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生明顯改變時(shí)，此平衡被打破。在第55天和第85天前后有冷空氣過(guò)境，氣溫曲線表現(xiàn)為低-高-低的特點(diǎn)。硝態(tài)氮曲線與其完全一致，而亞硝態(tài)氮?jiǎng)t恰恰相反，呈現(xiàn)出高-低-高的態(tài)勢(shì)。表明，硝化過(guò)程不同階段的微生物對(duì)環(huán)境條件突變的響應(yīng)存在著差異。相對(duì)于亞硝酸氧化菌，氨氧化菌在應(yīng)對(duì)豐水、氧氣匱乏、低溫等環(huán)境脅迫方面有更強(qiáng)的適應(yīng)性[27]。從土壤含水率看，干土早期呈近線性的下降特點(diǎn)，約7 d后含水率趨穩(wěn)且呈微幅波動(dòng)狀態(tài)。這是因?yàn)樵诟赏猎缙诮Y(jié)束后，原復(fù)水過(guò)程主要存在于毛管孔隙的吸濕水分也逐步蒸發(fā)而消耗，此后土壤吸濕水含量則顯著受大氣濕度變化影響，而大氣濕度又制約于溫度條件。第55天時(shí)3個(gè)土樣含水率與前后相比均有峰值，這與冷空氣侵襲造成的大氣飽和水汽壓下降，空氣中水汽在土粒表面凝結(jié)有關(guān)[28]。閆鐘清等[13]原位土壤實(shí)驗(yàn)顯示水分增加可誘發(fā)硝酸還原酶活性，而對(duì)亞硝酸還原酶則表現(xiàn)為抑制，兩者共同作用的結(jié)果是產(chǎn)生亞硝態(tài)氮的累積，其他學(xué)者也有類似發(fā)現(xiàn)[29-30]。但含水率并不是唯一的影響因素，如第85天氣溫維持在4℃左右，此時(shí)3個(gè)土樣含水率與各自30～40 d(氣溫為12℃)含水率十分接近，但亞硝態(tài)氮含量卻顯著高于30～40 d的含量。江秋群等[31]在對(duì)同一城區(qū)大氣環(huán)境中也發(fā)現(xiàn)，亞硝態(tài)氮沉降通量在冬季為全年最大。這表明環(huán)境水分相對(duì)穩(wěn)定條件下，低溫對(duì)亞硝酸氧化菌的抑制作用較氨氧化菌明顯，表現(xiàn)為氨氧化菌的生化產(chǎn)物亞硝酸根無(wú)法被有效損耗而累積。

雖然本案例得到大氣環(huán)境穩(wěn)定條件下第40天可以作為復(fù)水干土替代新鮮土進(jìn)行無(wú)機(jī)氮檢測(cè)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。但從數(shù)據(jù)本身看，即使是M值最小的第40天，干土過(guò)程中的土壤銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮與鮮土相比，都分別有0.682 mg/kg、0.053 mg/kg、和0.670 mg/kg的絕對(duì)差值，相對(duì)誤差為9.89%～42.30%，最大相對(duì)誤差出現(xiàn)在絕對(duì)含量最低的亞硝態(tài)氮指標(biāo)上。因此，從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和務(wù)實(shí)的研究態(tài)度來(lái)看，土壤氮的測(cè)定還是以鮮土為理想用土。

4 結(jié)論

由于復(fù)水過(guò)程激活了土壤固氮菌活性導(dǎo)致干土中期全氮出現(xiàn)顯著峰值，約為復(fù)水結(jié)束時(shí)含量的1.50倍。隨著水分喪失峰值逐步消退并保持到整個(gè)干土過(guò)程的結(jié)束。干土后期與鮮土相比全氮僅有約5%差異，因此徹底風(fēng)干后的土壤可替代鮮土實(shí)施全氮檢測(cè)。

厭氣復(fù)水致使土壤銨態(tài)氮在干土初期達(dá)到最大。干土過(guò)程導(dǎo)致土壤硝化率明顯提升，這與硝化菌的好氧性質(zhì)有關(guān)。干土早期是復(fù)水后土壤氮素平衡的調(diào)整期，干土中期無(wú)機(jī)三氮?jiǎng)t穩(wěn)定少變。干土后期亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮含量受大氣環(huán)境影響顯著，尤以亞硝態(tài)氮波動(dòng)最為劇烈。這是因?yàn)橥韧寥浪謼l件下，低溫對(duì)亞硝酸氧化菌的抑制作用較氨氧化菌明顯，亞硝酸根無(wú)法被損耗而累積。

大氣環(huán)境條件穩(wěn)定情況下復(fù)水風(fēng)干40 d以后可作為替代新鮮土進(jìn)行無(wú)機(jī)氮檢測(cè)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。但與鮮土相比會(huì)存在一定的誤差。鮮土仍是土壤檢測(cè)的理想用土。不同自然環(huán)境土壤涉氮微生物種類及固氮效果差異明顯，土壤、大氣等自然環(huán)境與土地利用等人文環(huán)境也不盡一致，該研究結(jié)果的普適性如何，有待于與其他地域作對(duì)比和驗(yàn)證。