袁在翔 關(guān)慶偉 鄒朋峻 谷雨晴 吳茜 金雪梅 陳霞

(南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心(南京林業(yè)大學(xué)) ，南京，210037) (中山陵園管理局)

可溶性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)受各種生物與非生物因素影響(如：土壤類型、植被組成、經(jīng)營措施以及土壤的物理、化學(xué)和生物特性等)[10]，這主要歸因于植物生長代謝特征、凋落物輸入的數(shù)量與質(zhì)量、肥料類型與用量以及土壤有機質(zhì)礦化的差異[10-11]。土地利用變化改變了原有土壤的微環(huán)境以及氮循環(huán)的輸入、礦化、輸出過程[12]，所以對可溶性氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也能產(chǎn)生顯著影響?？紫橹业萚13]研究表明，農(nóng)田利用方式對可溶性氮素的影響達(dá)到顯著水平，同時也對可溶性氮在土壤中的遷移產(chǎn)生影響；楊成等[3]認(rèn)為種植模式對農(nóng)田土壤可溶性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和組分有著顯著影響；趙路紅等[14]研究結(jié)果表明，在黃土丘陵區(qū)，退耕還林15 a后，相比于鄰近的傳統(tǒng)坡耕地，由固氮樹種組成的人工林提高了土壤可溶性氮各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

農(nóng)田轉(zhuǎn)化為林地是較為常見一種土地利用變化[15]。在長江中下游平原，由于城市綠化和防護(hù)林建設(shè)的需要，部分農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ち值?，以往對土壤可溶性氮的研究較為缺乏，合理評估農(nóng)田及其周邊林地的土壤可溶氮狀況，對了解不同土壤生態(tài)系統(tǒng)之間的可溶性氮遷移和流失等方面具有重要意義。因此，本研究以鄰近傳統(tǒng)農(nóng)田為對照，相同林齡、林分密度及立地條件的水杉(Metasequoiaglyptostroboides)純林、香樟(Cinnamomumcamphora)純林、重陽木(Bischofiapolycarpa)純林土壤為研究對象，探究農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)榱值貙?dǎo)致的土壤可溶性氮的初期變化，及其在不同林分在各土層之間的差異，以期為城市森林樹種的選擇提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗地位于長江三角洲沖積平原的江蘇省太倉市城廂鎮(zhèn)。氣候為北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫15.5 ℃，降水量1 078.1 mm，日照時間1 960.9 h，無霜期226 d。試驗地在造林之前一直為水稻田，地勢平坦，具有相同的耕作歷史，為了提高森林覆蓋率，于2008年春季營造了水杉、香樟、重陽木3種類型的人工純林。造林苗木3年生，造林密度3 m×3 m。各林分概況詳見表1。

表1 林分基本概況

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與試驗設(shè)計

2015年11月中旬，在3種林齡、密度及立地條件相同的人工純林中，每個林分隨機設(shè)置3個20 m×20 m樣地，同時選取林地附近的水稻田作為對照樣地。在每個樣地內(nèi)，按“S”型設(shè)置7個土樣采集點，并用土鉆采取土壤深度(h)為0

2.2 試驗指標(biāo)測定

可溶性無機氮：土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)用2 mol/L KCl浸提靛酚藍(lán)比色法進(jìn)行測定，硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)用雙波長(紫外)分光光度法進(jìn)行測定；將土壤浸提液加入堿性過硫酸鉀(0.15 mol/L NaOH和30 g/L K2S8O4)氧化劑，放入高壓滅菌鍋，在120 ℃條件下氧化30 min后，用紫外分光光度計測定該浸提液的可溶性全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

表2 不同土地利用方式土壤基本理化性質(zhì)

2.3 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2016和SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析，Origin 8.5進(jìn)行作圖。用單因素分析法分析土壤基本理化性質(zhì)和可溶性氮在不同處理之間的差異，用雙因素分析法分析土地利用方式和土層及其交互作用對土壤可溶性氮的影響，顯著水平定義為P<0.05，極顯著水平定義為P<0.01。用Pearson相關(guān)系數(shù)評價可溶性氮組分與土壤基本理化性質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

3.1 可溶性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及變化

由表3可知，土地利用方式和土壤深度分別對可溶性全氮、可溶性有機氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有極顯著影響(P<0.01)，土地利用方式和土壤深度的交互作用僅對可溶性全氮、可溶性有機氮和硝態(tài)氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響極為顯著(P<0.01)，而對銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著影響。在水稻田轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ち值牡?年，與對照相比，人工純林0

表3 不同土地利用方式土壤可溶性氮各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3.2 可溶性氮各組分的比例及變化

由表4可知，雖然試驗地可溶性全氮所占比例不到2%，但各可溶性氮組分與全氮的比值對土地利用方式和土壤深度以及它們之間的交互作用的響應(yīng)極為顯著(P<0.01)。與鄰近水稻田相比，人工純林0

表4 不同土地利用方式土壤可溶性氮組分占全氮的百分比

續(xù)(表4)

3.3 可溶性氮各組分與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系

由表5可知，試驗地土壤可溶性全氮、可溶性有機氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮均與土壤含水率、有機碳、全氮和微生物生物量碳氮呈顯著或極顯著正相關(guān)(P<0.05或P<0.01)，與土壤容重呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。此外，可溶性全氮、可溶性有機氮和硝態(tài)氮還與土壤粉粒呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。

表5 可溶性氮組分及土壤理化性質(zhì)之間的皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù)(n=48)

4 結(jié)論與討論

4.1 土地利用變化的初期對可溶性氮的影響

雖然土壤中可溶性氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比例較低，但土地利用變化對可溶性氮個組分的影響顯著。在水稻田轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ち值某跗冢?

土地利用變化對可溶性氮個組分的影響程度各有差異。研究中可溶性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低主要源于可溶性有機氮、硝態(tài)氮的損失，但可溶性氮各組分降幅由大到小依次為：硝態(tài)氮(-64.89%)、可溶性全氮(-29.73%)、可溶性有機氮(-26.11%)、銨態(tài)氮(-15.12%)，表明該種土地利用變化的初期對硝態(tài)氮的影響最為敏感，而銨態(tài)氮則相對較不敏感。這主要是因為硝態(tài)氮相較于其他可溶性氮組分，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，較小的改變就能產(chǎn)生顯著的變化。一般在中堿性土壤，水稻對銨態(tài)氮選擇吸收性較多[20]，林木則對硝態(tài)氮選擇性吸收較多[21-22]；并且，由于所帶電荷的特性，硝態(tài)氮易淋溶損失，銨態(tài)氮則易被土壤膠體吸附[23]。此外，農(nóng)田轉(zhuǎn)化林地顯著改變了表層土壤(0

4.2 樹種對造林初期的可溶性氮含量變化影響

樹種能顯著影響造林初期土壤可溶性氮的降幅，主要與林木生長特性、細(xì)根周轉(zhuǎn)、凋落物數(shù)量與質(zhì)量以及根際土壤微生物有關(guān)[2，25-27]。一般來說，細(xì)根周轉(zhuǎn)和凋落物分解較快的林分，其土壤可溶性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高[2，28]。落葉闊葉樹種細(xì)根壽命低于常綠樹種[29]，但其細(xì)根氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于常綠樹種[30]，表明落葉闊葉林的細(xì)根周轉(zhuǎn)較快，由細(xì)根分解產(chǎn)生的可溶性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。此外，闊葉樹凋落物葉片氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于針葉樹[31]，這表明闊葉林中源于凋落物層分解及淋溶產(chǎn)生的土壤可溶性氮較多。因此，本研究中重陽木落葉闊葉林土壤中由細(xì)根周轉(zhuǎn)和凋落物分解產(chǎn)生的可溶性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。此外，由不同造林樹種導(dǎo)致的各林分土壤有機碳、全氮、含水率、土壤密度等理化性質(zhì)的差異，在一定程度上影響造林初期可溶性氮在不同樹種林分之間的降幅。

4.3 土層對造林初期的可溶性氮含量變化影響

試驗地造林初期的土壤可溶性氮的降幅主要集中在0

綜上所述，在長江三角洲沖積平原，農(nóng)田轉(zhuǎn)化林地短期內(nèi)顯著降低了0