贛中亞熱帶森林轉(zhuǎn)換對(duì)土壤氮素礦化及有效性的影響

宋慶妮，楊清培，* ，余定坤，方 楷，趙廣東，俞社保，

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)江西省竹子種質(zhì)資源與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330045;2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，北京 100091)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在世界林業(yè)發(fā)展和全球生態(tài)系統(tǒng)碳氮功能維護(hù)中發(fā)揮了巨大作用，但長(zhǎng)期的人類活動(dòng)已引起森林利用格局發(fā)生劇烈變化［1］，世界各國(guó)都在努力探索有效的森林經(jīng)營(yíng)與管理方式［2］。上世紀(jì)末我國(guó)開始實(shí)施了天然林保護(hù)和退耕還林等重大林業(yè)生態(tài)工程，現(xiàn)在各種天然林和人工林面積得到明顯增加，實(shí)現(xiàn)了蓄積和面積的雙增長(zhǎng)，生態(tài)功能得到明顯改善［3］，然而有關(guān)這一變化過(guò)程中土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化問(wèn)題卻較少關(guān)注。

氮是植物從土壤中吸收量最多的營(yíng)養(yǎng)元素，但土壤中80%以上的氮素以有機(jī)態(tài)形式存在，它們必須通過(guò)礦化作用轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮才能被植物吸收，所以土壤氮素的礦化作用及有效性強(qiáng)烈影響著森林生產(chǎn)力［4－5］。同時(shí)，礦化過(guò)程產(chǎn)生的無(wú)機(jī)氮若不能被植物及時(shí)吸收就會(huì)發(fā)生揮發(fā)、淋溶，從而引起生態(tài)環(huán)境問(wèn)題［6］。因此，森林土壤氮素礦化作用一直是森林生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)，尤其是在全球土地利用方式/覆被變化背景下，森林類型與經(jīng)營(yíng)方式轉(zhuǎn)換對(duì)土壤氮素循環(huán)的影響倍受關(guān)注［7］。研究發(fā)現(xiàn)，溫帶和熱帶原生林受到人為干擾或轉(zhuǎn)換成人工林后，土壤供氮能力與無(wú)機(jī)氮維持能力顯著下降［8－10］，而一些熱帶雨林轉(zhuǎn)換成農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)或草地后，土壤礦化作用卻出現(xiàn)明顯增強(qiáng)的現(xiàn)象［11－12］。另外，對(duì)干擾形成的殘次林和人工林進(jìn)行有效保護(hù)與合理經(jīng)營(yíng)，其養(yǎng)分功能會(huì)得到恢復(fù)與提高［13－16］。我國(guó)亞熱帶地區(qū)人類活動(dòng)頻繁，森林植被正經(jīng)歷著各式各樣的劇烈變化，因此，開展本地區(qū)森林類型轉(zhuǎn)換過(guò)程中土壤氮素礦化及有效性研究，對(duì)保護(hù)森林資源和提高環(huán)境質(zhì)量具有重要意義［17］。

江西地處中亞熱帶東部，地帶性植被是常綠闊葉林［18］。作為我國(guó)南方集體林區(qū)重要省份之一，它在為國(guó)家提供大量林產(chǎn)品的同時(shí)，其原生植被也曾遭到了嚴(yán)重破壞。但近年隨著各種封山育林、荒山造林措施的廣泛開展，全省森林覆蓋率升至63.1%，居全國(guó)之首［19］。因此，江西在亞熱帶地區(qū)林業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)中具有較強(qiáng)的代表性。本文在江西大崗山選取常綠闊葉林、天然馬尾松林、人工杉木林、人工馬褂木林，進(jìn)行土壤氮素礦化作用及有效性比較研究，試圖探討以下問(wèn)題:(1)亞熱帶森林轉(zhuǎn)換過(guò)程中土壤氮素有效性怎樣變化?(2)土壤氮素能否滿足各種森林生長(zhǎng)的需求?(3)地帶性森林轉(zhuǎn)換成次生林過(guò)程中是否易造成N流失?以便深刻理解不同森林管理方式對(duì)土壤肥力和生態(tài)環(huán)境功能的影響，以期為亞熱帶森林保護(hù)、恢復(fù)與人工林經(jīng)營(yíng)提供理論指導(dǎo)，同時(shí)為全球森林氮素循環(huán)格局研究提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于贛中分宜縣境內(nèi)的大崗山國(guó)家森林生態(tài)站，114°30'—114°45'E，27°30'—27°50'N，年平均氣溫15.8—17.7℃，年平均降水量為1 591 mm，降水主要集中在6—9月，屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候。土壤主要是低山丘陵紅壤、黃壤類型及其各種亞類型。地帶性植被是常綠闊葉林［20］，但因多種經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的廣泛開展，現(xiàn)存植被主要有常綠闊葉林、馬尾松林以及杉木、馬褂木等人工林［21］。

樣地海拔高度280—320 m，常綠闊葉林優(yōu)勢(shì)種是栲樹。(Castanopsis fargesii)，林齡為40—50 a，伴生樹種主要有苦櫧(Castanopsis sclerophylla)、小葉櫟(Quercus chenii)、黃牛奶樹(Symplocos laurina)等;下木層主要有絨毛潤(rùn)楠(Machilus velutina)、黃牛奶樹、油茶(Camellia oleifera)等，草本植物主要有淡竹葉(Lophatherum gracile)、草珊瑚(Sarcandra glabra)、芒萁(Dicranopteris dichotoma)等。馬尾松林由封山育林形成，木荷(Schima superba)、苦櫧等闊葉樹種逐漸成為次優(yōu)種;灌木層主要有檵木(Loropetalum chinensis)、油茶等。杉木林和馬褂木林是在常綠闊葉林采伐跡地上營(yíng)造的人工純林，且無(wú)施肥處理。這些林分相距不遠(yuǎn)或相互毗鄰，本底條件(母巖、土層厚度、土壤層次)相似，從而為森林轉(zhuǎn)換對(duì)土壤氮素礦化作用影響研究提供了良好的試驗(yàn)地條件(表1)。

表1 樣地植被狀況Table 1 The site features of vegetation composition of the sampled plots

1.2 試驗(yàn)方案

2010年4月20日至12月20日，選取4種森林類型并各設(shè)置2塊面積為20 m×20 m的樣地。采用PVC頂蓋埋管法，在每塊樣地的四角及中心位置確定5個(gè)采樣點(diǎn)，去除地表植物和凋落物，將2根長(zhǎng)為17 cm、內(nèi)徑為5 cm的PVC管垂直打入土中(以裝滿為準(zhǔn))，二者相距較近(＜5 cm)，小心取出其中1根，帶回實(shí)驗(yàn)室;另1根蓋上頂蓋，留在原位培養(yǎng)，待培養(yǎng)結(jié)束時(shí)取回。如此，將下一批管按上述方法布置于前一次培養(yǎng)點(diǎn)附近。掏出每次取回PVC管中的土壤，并揀去根系和石礫，過(guò)2 mm篩，再分別測(cè)定每樣點(diǎn)土壤NH+4－N、NO－3－N 含量。共計(jì)5個(gè)培養(yǎng)期6次無(wú)機(jī)氮分析(4月20日，5月30日，7月10日，8月30日，11月5日，12月20日)。同時(shí)，還用土鉆(φ=4.9 cm)在PVC管附近(＜10 cm)取細(xì)根生物量。

1.3 樣品測(cè)定方法

室內(nèi)土壤分析包括NH+4－N、NO－3－N及其他相關(guān)土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。NH+4－N測(cè)定采用靛酚藍(lán)比色法;NO－3－N測(cè)定采用鍍銅鎘還原－重氮化偶合比色法［22］;全氮(STN)采用半微量凱氏法;有機(jī)碳(SOC)采用重鉻酸鉀外加熱氧化法;土壤容重采用環(huán)刀法;土壤含水率采用烘干法(105℃，12 h);土壤pH值采用玻璃電極法(土水比為1∶2.5)［22］。測(cè)定結(jié)果均以土壤干重計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

土壤氮素礦化速率和植被氮素吸收速率，參考Wei［23］和Katrin［24］等人的方法:

式中，Ra、Rn、Rm分別代表土壤氨化速率、硝化速率和礦化速率(mg·m－·2d－1);［NH+4－N］i、［NH+4－N］i+1分別代表培養(yǎng)前后NH+4－N 含量(mg/kg);［NO－3－N］i、［NO－3－N］i+1分別代表培養(yǎng)前后 NO－3－N 含量(mg/kg)。1000 為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)，h代表土層厚度0.15 m，ti、ti+1分別表示各培養(yǎng)期開始與結(jié)束時(shí)間(d)。

式中，Ruap、Runp、Rump分別代表森林植物對(duì)土壤NH+4－N、NO－3－N和無(wú)機(jī)氮的吸收速率(mg·m－·2d－1)，［NH+4－N］in、［NH+4－N］out分別代表培養(yǎng)后管內(nèi)與管外NH+4－N 的含量(mg/kg);［NO－3－N］in、［NO－3－N］out分別代表培養(yǎng)后管內(nèi)與管外NO－3－N 的含量(mg/kg);h、ti、ti+1同上。

根據(jù)土壤氮素含量、土壤容重和培養(yǎng)時(shí)間，可分別計(jì)算出不同時(shí)間土壤氮庫(kù)(kg/hm2)、任意培養(yǎng)期內(nèi)氮素凈礦化量和植被吸收量(kg/hm2)。

同時(shí)，采用費(fèi)歇爾(R.A.Fisher)最小顯著差異法(LSD)分析不同森林間土壤無(wú)機(jī)氮(NH+4－N、NO－3－N)、凈礦化(氨化、硝化)速率、氮素吸收速率等差異性。上述計(jì)算、分析與圖形制作，采用Excel 2010，SPSS 15和Matlab 7.5軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤基本性質(zhì)及細(xì)根生物量

不同森林表層土壤全氮(STN)含量、有機(jī)質(zhì)(SOM)、C/N、細(xì)根生物量及死細(xì)根儲(chǔ)量差異較大(表2)，但pH值與容重差異不大。馬尾松林、杉木林和馬褂木林土壤全氮含量都比常綠闊葉林高。馬尾松林土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，其次是杉木林，最低是常綠闊葉林和馬褂木林。常綠闊葉林與馬尾松林細(xì)根生物量及死細(xì)根儲(chǔ)量都較高，杉木林、馬褂木林較低。說(shuō)明常綠闊葉林轉(zhuǎn)換成馬尾松林和杉木、馬褂木人工林后，土壤基本性質(zhì)與地下細(xì)根量會(huì)發(fā)生不同程度的變化［21］。

表2 不同森林土壤基本性質(zhì)及細(xì)根生物量Table 2 General soil properties and fine root biomass(0—15 cm in depth)of 4 forests

2.2 土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)季節(jié)動(dòng)態(tài)

不同森林土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)呈現(xiàn)的季節(jié)動(dòng)態(tài)趨勢(shì)相同，但大小差異較大(圖1)。NH+4－N庫(kù)冬春季節(jié)較大11.64—15.55 kg/hm2，夏秋季節(jié)較小3.89—8.36 kg/hm2，相反 NO－3－N 庫(kù)是夏秋較大 0.42—8.60 kg/hm2，冬春較小0.24—6.10 kg/hm2。NH+4－N庫(kù)明顯大于NO－3－N 庫(kù)，NH+4－N是贛中亞熱帶各種森林土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)的主體。從年均NH+4－N庫(kù)來(lái)看，馬尾松林與常綠闊葉林相似(10.70—11.08 kg/hm2)，且明顯高于杉木和馬褂木林(8.58—7.68 kg/hm2)，但杉木林、馬褂木林土壤NO－3－N庫(kù)(3.37—5.20 kg/hm2)明顯大于常綠闊葉林和馬尾松林(1.44—1.46 kg/hm2)，且杉木林、馬褂木占總無(wú)機(jī)氮庫(kù)比例分別達(dá)37.37%和33.39%，夏季更高達(dá)54.21%和54.37%。這說(shuō)明封山育林可保持森林土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)，人工造林會(huì)增加土壤NO－3－N 含量，從而增加了氮素流失的危險(xiǎn)性［25］。

圖1 不同森林土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)大小及季節(jié)動(dòng)態(tài)Fig.1 Seasonal dynamics of soil inorganic N pools of 4 forests

2.3 土壤氮素礦化速率季節(jié)動(dòng)態(tài)

不同森林土壤氮素礦化動(dòng)態(tài)趨勢(shì)相同，但速率大小差異較大(圖2，表3)。4種森林土壤氨化速率與硝化速率基本上都是夏秋最高，達(dá)5.08—42.79 mg·m－·2d－1，冬春較低，僅為－2.54—11.14 mg·m－·2d－1。硝化速率普遍高于氨化速率，夏季可達(dá)12.99—73.40 mg·m－·2d－1，冬季為15.97—18.41 mg·m－·2d－1。常綠闊葉林轉(zhuǎn)成馬尾松林、杉木林、馬褂木林后，年均氨化速率下降了110.67%、100.76%、96.20%，但硝化速率增長(zhǎng)了115.84%、61.06%、44.42%，尤其是在高溫多雨的夏季，硝化速率分別高出3—6倍。究其原因可能是馬尾松林、杉木林和馬褂木林對(duì)NH+4－N吸收較少，因而就有更多的NH+4－N參與硝化過(guò)程［11］，再加上馬尾松林、杉木林和馬褂木的郁閉度較低(表1)，夏季林下土壤可接受到更多的熱量和水分，從而增加了氮素的硝化作用［8］。

表3 林型和季節(jié)對(duì)土壤凈氨化、硝化和礦化速率的影響Table 3 Effects of forest and period on soil net ammonification，nitrification and N-mineralization rates

2.4 土壤氮素供給與植被吸收

不同森林土壤氮素年礦化供給量和植被吸收量差異較大(表4)。常綠闊葉林、馬尾松林、杉木林、馬褂木林年無(wú)機(jī)氮供給量分別為118.94、111.85、89.58、88.00 kg·hm－2·a－1，而植被無(wú)機(jī)氮吸收量為93.89、137.83、92.76、99.28 kg·hm－2·a－1?？梢姡＞G闊葉林外，馬尾松林、杉木林與馬褂木林凈礦化量都小于吸收量。氮素會(huì)成為馬尾松林、杉木林與馬褂木林生長(zhǎng)發(fā)育的限制因子。

另外，常綠闊葉林轉(zhuǎn)換成其它森林時(shí)，氮素周轉(zhuǎn)速率(礦化氮量與全氮量的比例)會(huì)不同程度下降，尤其是馬褂木林下降最大，達(dá)55.06%。這樣會(huì)造成土壤總N積累，有效氮供應(yīng)不足。

圖2 不同森林土壤氮素礦化速率及季節(jié)動(dòng)態(tài)Fig.2 Seasonal dynamics of soil N mineralization of 4 forests

表4 土壤氮素年凈礦化量與植被吸收量Table 4 Annual soil N mineralization and uptake of 4 forests in subtropical region

3 討論

3.1 森林類型轉(zhuǎn)換對(duì)土壤氮素礦化作用的影響

土壤氮素礦化作用通?？梢灾甘镜赜行?，凈氮礦化量大說(shuō)明氮素有效性高［26］。森林類型轉(zhuǎn)換或經(jīng)營(yíng)方式改變，會(huì)強(qiáng)烈地影響到土壤氮素礦化速率及其有效性大?。?］。一般情況下，由原生林轉(zhuǎn)換成次生林，礦化作用會(huì)減弱，但對(duì)次生林采取有效保護(hù)或恢復(fù)措施，則會(huì)提高其土壤氮素有效性［13，17］。本研究結(jié)果顯示，亞熱帶常綠闊葉林轉(zhuǎn)換成杉木、馬褂木人工林后，土壤氮素礦化方式發(fā)生明顯改變，其氨化作用減弱，硝化作用增強(qiáng)，但其年凈礦化量顯著降低(圖2，表4)。本文研究結(jié)果與我國(guó)西雙版納季雨林和季風(fēng)常綠闊葉林轉(zhuǎn)成橡膠林，土壤氮礦化速率顯著降低的現(xiàn)象相似［13］，也與澳大利亞大葉南洋杉天然林轉(zhuǎn)成南洋杉人工林時(shí)氮素礦化作用減弱的結(jié)果相同［7］。同時(shí)，經(jīng)封山育林自然更新形成的馬尾松天然林，雖礦化方式有所差異，但總礦化能力與常綠闊葉林相近，這與沙麗清［27］、李明銳等［13］對(duì)熱帶受損森林恢復(fù)研究結(jié)果相同。說(shuō)明亞熱帶原生林轉(zhuǎn)變成人工林時(shí)，會(huì)將低土壤氮素有效性，封山育林有利于土壤氮素有效性保持。

3.2 森林類型轉(zhuǎn)換對(duì)土壤氮庫(kù)及氮素供求關(guān)系的影響

土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)包括NH+4－N 和 NO－3－N庫(kù)，它們的大小決定于輸入與輸出兩個(gè)過(guò)程。氮輸入主要有氮素礦化、大氣氮沉降和生物固氮，輸出過(guò)程主要有植物吸收、微生物固持、淋溶和反硝化作用［6，24，28］，但在工業(yè)不發(fā)達(dá)地區(qū)，森林土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)大小主要還是取決于氮素礦化與植物吸收兩個(gè)過(guò)程［29］。本文4種森林無(wú)機(jī)氮庫(kù)與礦化速率和植被吸收速率密切相關(guān)(圖3)。從春季到夏季，土壤氮素氨化速率小于森林植被對(duì)NH+4－N 的吸收速率，NH+4－N庫(kù)逐漸減小;由夏季到冬季，氨化速率大于NH+4－N 吸收速率，NH+4－N庫(kù)逐漸增大(圖3)。同樣，從春季到夏季，硝化速率稍大于森林植被對(duì)NO－3－N 的吸收速率，NO－3－N庫(kù)增大，由夏季到冬季，硝化速率小于NO－3－N 吸收速率，NO－3－N庫(kù)減小，但氮素硝化速率與NO－3－N吸收速率變化趨勢(shì)一致，所以總體上NO－3－N庫(kù)變化不及NH+4－N庫(kù)劇烈(圖3)。這說(shuō)明贛中亞熱帶森林土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)的季節(jié)變化主要由土壤氮素礦化與植物吸收共同決定，而不是單由土壤氮素礦化供應(yīng)所引起的。同時(shí)，森林轉(zhuǎn)換前后所有植被對(duì)NO－3－N 偏向性吸收，所以盡管各森林土壤硝化作用較大，但無(wú)機(jī)氮庫(kù)卻以NH+4－N占主體，這一研究結(jié)果與美國(guó)北部的草地和針葉林相似［30］。本研究發(fā)現(xiàn)常綠闊葉林土壤氮素供給量大于植被吸收量，而馬尾松、杉木林、馬褂木林土壤氮素供應(yīng)滿足不了植被吸收需求。氮素缺乏可能成為這些次生林的重要限制因子。

圖3 土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)與礦化速率、吸收速率的相互關(guān)系Fig.3 The relationship of nitrogen mineralization rates，uptake rates and inorganic nitrogen pools in subtropical forests

3.3 土壤氮素礦化作用的影響因子

土壤氮素礦化過(guò)程與細(xì)根分解、植被對(duì)無(wú)機(jī)氮的吸收等因素密切相關(guān)［31］。本研究發(fā)現(xiàn)死細(xì)根儲(chǔ)量與氮素礦化速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而且細(xì)根生物量與無(wú)機(jī)氮吸收量也呈明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖4)，這說(shuō)明細(xì)根在森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過(guò)程中具有重要作用［32－33］。森林類型轉(zhuǎn)換和經(jīng)營(yíng)方式會(huì)改變細(xì)根生物量與周轉(zhuǎn)速率，從而影響土壤氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程及季節(jié)性變化［34］。常綠闊葉林、馬尾松林的死細(xì)根儲(chǔ)量與細(xì)根生物量都大于杉木林和馬褂木林(表2)，所以其氮素凈礦化速率與吸收量也都相應(yīng)較大(表4)。

圖4 森林土壤氮素礦化、吸收速率與細(xì)根的關(guān)系Fig.4 The Relationship of N mineralization，uptake rate and fine root biomass for subtropical forests

同時(shí)，本研究還發(fā)現(xiàn)土壤氮素硝化作用與NH+4－N含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與植被NH+4－N 吸收速率呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5)。常綠闊葉林轉(zhuǎn)換為馬尾松林、杉木林和馬褂木林后，植被對(duì)NH+4－N 吸收量較少(表4)，結(jié)果就有更多的NH+4－N參與硝化過(guò)程，從而提高硝化速率(圖2)，結(jié)果導(dǎo)致NO－3－N庫(kù)明顯增大，尤其是在夏季(圖1)。如果此時(shí)NO－3－N不能及時(shí)被植被吸收或微生物固持，就會(huì)大大增加了這些次生林氮素流失的危險(xiǎn)性［35］。

圖5 硝化速率與NH+4-N含量、植被吸收速率的關(guān)系Fig.5 Relationships of soil nitrogen nitrification rate with NH+4-N content and NH+4-N uptake rate

3.4 本研究在全球森林土壤氮素礦化研究中的地位

一般來(lái)說(shuō)，溫暖濕潤(rùn)的氣候有利于參與礦化作用的微生物的生存和繁殖，其土壤礦化速率要明顯高于寒冷干燥氣候［8］。因此，從全球尺度看，森林土壤氮素礦化速率與緯度密切相關(guān)，隨緯度升高，森林氮素礦化速率呈逐漸降低趨勢(shì)(圖6)，且在中低緯度同一地區(qū)，闊葉林＞針葉林，天然林＞人工林(圖6)。本文試驗(yàn)地處北緯27°亞熱帶地區(qū)，與世界其它地區(qū)森林的土壤礦化作用相比較，闊葉林、天然林氮凈礦化速率稍偏低，而針葉林、人工林稍有偏高，但不同森林類型土壤年礦化量均在熱帶、亞熱帶森林土壤氮素年均礦化量范圍內(nèi)(54.0—222.0 kg·hm－2·a－1)［17，31］。本文研究結(jié)果符合全球森林土壤氮素礦化速率的分布規(guī)律，為全球森林土壤氮素礦化研究提供了有效的補(bǔ)充。

圖6 不同森林土壤年凈礦化速率與緯度的關(guān)系Fig.6 The relationship between forest soil N mineraliztion and latitude

當(dāng)然，本研究暫未考慮微生物－土壤－植物系統(tǒng)之間的反饋調(diào)節(jié)作用［36］。大氣氮沉降、淋溶、反硝化作用對(duì)土壤氮庫(kù)有著重要影響［37－39］，在今后研究土壤氮礦化和森林轉(zhuǎn)換的關(guān)系時(shí)應(yīng)該進(jìn)行測(cè)定評(píng)估，才能更加準(zhǔn)確和完整地反映森林轉(zhuǎn)換對(duì)氮素礦化的影響。

4 結(jié)論

1)贛中亞熱帶地區(qū)森林土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)和礦化速率都具有明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)。NH+4－N是無(wú)機(jī)氮存在的主體形式，冬春較大，夏秋較小，而NO－3－N庫(kù)冬春較低，夏秋較大;土壤氮素礦化速率冬春低而夏秋較高，且硝化作用在各森林土壤氮素礦化過(guò)程中占主導(dǎo)。

2)森林轉(zhuǎn)換對(duì)土壤氮素礦化作用造成不同程度的影響。常綠闊葉林轉(zhuǎn)換成馬尾松林，土壤氮素年均凈礦化速率基本近似，而轉(zhuǎn)換成杉木、馬褂木人工林后，土壤氮素年均凈礦化速率分別減少了24.68%和26.01%，但所有轉(zhuǎn)換后的森林土壤硝化速率都有所提高，土壤NO－3－N含量增大，增加了氮素流失的危險(xiǎn)性。

3)除常綠闊葉林外，馬尾松林、杉木林、馬褂木林土壤氮素凈礦化量均小于吸收量，氮素缺乏可能成為這些森林的限制因子。因此，合理施肥才能保證這些森林的生產(chǎn)力。

總之，常綠闊葉林土壤氮礦化及有效性水平較高，封山育林有助于保持土壤氮素供應(yīng)水平，而人工造林會(huì)降低土壤氮素礦化作用，也不利于土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)維持。因此，為促進(jìn)亞熱帶地區(qū)氮素生物化學(xué)循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展，必須保護(hù)常綠闊葉林，同時(shí)加強(qiáng)封山育林促進(jìn)森林天然更新。

［1］Kastner T，Erb K H，Nonhebel S.International wood trade and forest change:a global analysis.Global Environmental Change，2011，21(3):947－956.

［2］Kuuluvainen T.Forest management and biodiversity conservation based on natural ecosystem dynamics in northern Europe:the complexity challenge.AMBIO:A Journal of the Human Environment，2009，38(6):309－315.

［3］Department of Forest Resources Management，SFA.China's forest resources status and dynamic change－based on analysis of the seventh national forest resource inventory results.Forestry Economics，2010，(2):66－72.

［4］LeBauer D S，Treseder K K.Nitrogen limitation of net primary productivity in terrestrial ecosystems is globally distributed.Ecology，2008，89(2):371－379.

［5］Siddique I，Vieira I C，Schmidt S，Lamb D，Carvalho C J，F(xiàn)igueiredo R O，Blomberg S，Davidson E A.Nitrogen and phosphorus additions negatively affect tree species diversity in tropical forest regrowth trajectories.Ecology，2010，91(7):2121－2131.

［6］Gundersen P，Callesen I，de Vries W.Nitrate leaching in forest ecosystems is related to forest floor C/N ratios.Environmental Pollution，1998，102(Supplement 1):403－407.

［7］Xu Z H，Ward S，Chen C R，Blumfield T，Prasolova N，Liu，J X.Soil carbon and nutrient pools，microbial properties and gross nitrogen transformations in adjacent natural forest and hoop pine plantations of subtropical Australia.Journal of Soils and Sediments，2008，8(2):99－105.

［8］Su B，Han X G，Qu CM，Huang JH.Net nitrogen mineralization and nitrification in one pure pine(Pinustabulaeformis)forest and one pine－oak mixed forest in Dongling mountainous region.Acta Phytoecologica，2001，25(2):195－203.

［9］Zhong Z K，Makeschin F.Comparison of soil nitrogen dynamics under beech，Norway spruce and Scots pine in central Germany.European Journal of Forest Research，2004，123(1):29－37.

［10］Fu M J，Wang C K，Wang Y，Liu S.Temporal and spatial patterns of soil nitrogen mineralization and nitrification in four temperate forests.Acta Ecologica Sinica，2009，29(7):3747－3758.

［11］Montagnini F，Buschbacher R.Nitrification rates in two undisturbed tropical rain forests and three slash－and－burn sites of the Venezuelan Amazon.Biotropica，1989，21(1):9－14.

［12］Corre M D，Dechert G，Veldkamp E.Soil nitrogen cycling following montane forest conversion in central Sulawesi，Indonesia.Soil Science Society of America Journal，2006，70(2):359－366.

［13］Li M R，Sha L Q.Soil nitrogen mineralization under different landuse patterns in Xishuangbanna.Chinese Journal of Applied Ecology，2005，16(1):54－58.

［14］Wang F M，Zhu W X，Xia H P，F(xiàn)u SL，Li ZA.Nitrogen mineralization and leaching in the early stages of a subtropical reforestation in Southern China.Restoration Ecology，2010，18(S2):313－322.

［15］Wang C T，Long R J，Wang Q L，Liu W，Jing Z C，Zhang L.Fertilization and litter effects on the functional group biomass，species diversity of plants，microbial biomass，and enzyme activity of two alpine meadow communities.Plant and Soil，2010，331(1/2):377－389.

［16］Goodale C L，Aber JD.The long－term effects of land－use history on nitrogen cycling in northern hardwood forests.Ecological Applications，2001，11(1):253－267.

［17］Yan E R，Wang X H，Huang JJ，Li G Y，Zhou W.Decline of soil nitrogen mineralization and nitrification during forest conversion of evergreen broad－leaved forest to plantations in the subtropical area of Eastern China.Biogeochemistry，2008，89(2):239－251.

［18］Editorial Committee of Forests of Jiangxi.Forests of Jiangxi.Beijing:China Forestry Publishing House;Nanchang:Jiangxi Science and Technology Publishing House，1986.

［19］Jiangxi Provincial Forestry Administration.Ten highlights of jiangxi forestry in“11th－Five Year Plan”period.Jiangxi Forestry Science and Technology，2011，(2):3－4.

［20］Wang B，Li H J，Guo Q S.Studies on Biodiversity of Forest in Dagangshan Mountain，Jiangxi Province.Beijing:China Forestry Publishing House，2005.

［21］Wang X Q，Dai W，Xia L F，Dong Z F，Yu H X，Nie L S.Effects of different subtropical plantations on physical and chemical properties of soil.Journal of Beijing Forestry University，2006，28(6):56－59.

［22］Lu R K.Method of Soil Agricultural Chemical Analysis.Beijing:China Agricultural Science and Technology Press，2000.

［23］Wei X R，Shao M A，F(xiàn)u X L，?gren G I，Yin X Q.The effects of land use on soil N mineralization during the growing season on the northern Loess Plateau of China.Geoderma 2011，160(3/4):590－598.

［24］Pajuste K，F(xiàn)rey J.Nitrogen mineralisation in podzol soils under boreal Scots pine and Norway spruce stands.Plant and Soil，2003，257(1):237－247.

［25］Su B，Han X G，Qu CM，Li G C.Factors affecting soil N availability in forest ecosystems:A literature review.Chinese Journal of Ecology，2002，21(2):40－46.

［26］Binkley D，Hart SC.The components of nitrogen availability assessments in forest soils.Advances in Soil Science，1989，10:57－112.

［27］Sha L Q，Meng Y，F(xiàn)eng Z L，Zheng Z，Cao L，Liu H M.Nitrification and net N mineralization rate of soils under different tropical forests in Xishuanbanna，Southwest China.Acta Phytoecologica Sinica，2000，24(2):152－156.

［28］Xiong Z Q，Huang TQ，Ma Y C，Xing GX，Zhu Z L.Nitrateand ammonium leaching in variable－and permanent－charge paddy soils.Pedosphere an International Journal，2010，20(2):209－216.

［29］Cui X Y.The Northeast Forest Nitrogen Nutrition Ecology:Soil Environment，Tree Behavior and Nitrogen Nutrient Niche.Harbin:Northeast Forestry University Press，1998.

［30］McKinley D C，Rice C W，Blair J M.Conversion of grassland to coniferous woodland has limited effects on soil nitrogen cycle processes.Soil Biology and Biochemistry，2008，40(10):2627－2633.

［31］Meng Y，Xue J Y，Sha L Q，Tang J W.Variations of soil NH+4－N，NO－3－N and N mineralization under different forests in Xishuangbanna，southwest China.Acta Phytoecologica Sinica，2001，25(1):99－104.

［32］Lin C F，Yang Y S，Guo JF，Chen G S，Xie JS.Fine root decomposition of evergreen broadleaved and coniferous tree species in mid－subtropical China:dynamics of dry mass，nutrient and organic fractions.Plant and Soil，2010，338(1/2):311－327.

［33］Majdi H，Andersson P.Fine root production and turnover in a norway spruce stand in northern Sweden:effects of nitrogen and water manipulation.Ecosystems，2005，8(2):191－199.

［34］Zhu W X，Carreiro M M.Temporal and spatial variations in nitrogen transformations in deciduous forest ecosystems along an urban－rural gradient.Soil Biology and Biochemistry，2004，36(2):267－278.

［35］Piccolo M C，Neill C，Cerri CC.Net nitrogen mineralization and net nitrification along a tropical forest－to－pasture chronosequence.Plant and Soil，1994，162(1):61－70.

［36］Ehrenfeld J G，Ravit B，Elgersma K.Feedback in the plant－soil system.Annual Review of Environment and Resources，2005，30(1):75－115.

［37］Jost G，Dirnb?ck T，Grabner M T，Mirtl M.Nitrogen leaching of two forest ecosystems in a Karst Watershed.Water，Air and Soil Pollution，2011，218(1/4):633－649.

［38］Vanitchung S，Conrad R，Harvey NW，Chidthaisong A.Fluxes and production pathways of nitrous oxide in different types of tropical forest soils in Thailand.Soil Science and Plant Nutrition，2011，57(5):650－658.

［39］Fang Y T，Gundersen P，Vogt R D，Koba K，Chen F S，Chen X Y，Yoh M.Atmospheric deposition and leaching of nitrogen in Chinese forest ecosystems.Journal of Forest Research，2011，16(5):341－350.

參考文獻(xiàn):

［3］國(guó)家林業(yè)局森林資源管理司.中國(guó)森林資源第七次清查結(jié)果及其分析.林業(yè)經(jīng)濟(jì)，2010，(2):66－72.

［8］蘇波，韓興國(guó)，渠春梅，黃建輝.東靈山油松純林和油松－遼東櫟針闊混交林土壤氮素礦化/硝化作用研究.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，25(2):195－203.

［10］傅民杰，王傳寬，王穎，劉實(shí).四種溫帶森林土壤氮礦化與硝化時(shí)空格局.生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，29(7):3747－3758.

［13］李明銳，沙麗清.西雙版納不同土地利用方式下土壤氮礦化作用研究.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，16(1):54－58.

［18］江西森林編委會(huì).江西森林.南昌:江西科技出版社，北京:中國(guó)林業(yè)出版社，1986.

［19］江西省林業(yè)廳辦公室.“十一五”江西林業(yè)十大亮點(diǎn).江西林業(yè)科技，2011，(2):3－4.

［20］王兵，李海靜，郭泉水.江西大崗山森林生物多樣性研究.北京:中國(guó)林業(yè)出版社，2005.

［21］王旭琴，戴偉，夏良放，鄧宗付，于海霞，聶立水.亞熱帶不同人工林土壤理化性質(zhì)的研究.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28(6):56－59.

［22］魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

［25］蘇波，韓興國(guó)，渠春梅，李貴才.森林土壤氮素可利用性的影響因素研究綜述.生態(tài)學(xué)雜志，2002，21(2):40－46.

［27］沙麗清，孟盈，馮志立，鄭征，曹敏，劉宏茂.西雙版納不同熱帶森林土壤氮礦化和硝化作用研究.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，24(2):152－156.

［29］崔曉陽(yáng).東北森林氮素營(yíng)養(yǎng)的生態(tài)學(xué):土壤環(huán)境、樹種行為及氮營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位.哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)出版社，1998.

［31］孟盈，薛敬意，沙麗清，唐建維.西雙版納不同熱帶森林下土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮?jiǎng)討B(tài)研究.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，25(1):99－104.