不同土地利用類型對土壤氮素的影響

張澤彥 魏紅義 馬建文 商華業(yè) 閆揚(yáng)帆 李凱

摘要：? 選取林地、園地和耕地3種土地利用類型，分析禹州市褐土土壤中氮素含量的研究結(jié)果表明：0～15 cm土層中，礦化氮含量為：林地>園地>耕地;土壤表層（0～5 cm）硝態(tài)氮含量林地最高，顯著高于園地和耕地，而土壤表層銨態(tài)氮含量園地和林地顯著高于耕地;不同土層中的，林地、園地和耕地的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量差異顯著（P<0.05）。在林地和園地0～5 cm土層中，硝態(tài)氮含量顯著高于10～15 cm土層，而耕地中硝態(tài)氮含量無顯著差異，其中林地的硝態(tài)氮含量隨土壤深度的增加而降低。3種土地利用類型銨態(tài)氮含量主要集中分布在土壤0～10 cm土層中。

關(guān)鍵詞：? 土地利用類型;? 硝態(tài)氮;? 銨態(tài)氮;? 不同土層

中圖分類號：? ?S 714.8? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2019）02 - 0028 - 03

氮素是農(nóng)作物必需的營養(yǎng)素之一，土壤的供氮能力在一定程度上決定了農(nóng)作物的長勢。土壤中有機(jī)氮含量大約占全氮的95%，但需轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮才能被植物吸收利用，其中無機(jī)氮主要以硝態(tài)氮和銨態(tài)氮形式存在于土壤中[ 1 - 4 ]。

河南省禹州市土壤類型為褐土，其不同土地利用類型土壤中的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量的變化規(guī)律仍不明朗。因此，本文通過研究河南省禹州市典型褐土區(qū)的園地、林地和耕地3種土地利用類型土壤中氮素含量（硝態(tài)氮和銨態(tài)氮），分析不同土地利用類型對土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的影響，從而闡明土壤中硝態(tài)氮與銨態(tài)氮含量的變化趨勢。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河南省禹州市（34.16°N，113.15°E），海拔116 m，地表形態(tài)復(fù)雜，主要有山地、丘陵、崗地和平原;年平均氣溫13.0℃～16.0℃，年平均降水量為650 mm左右，由于受季風(fēng)氣候影響，各季節(jié)降水量分布懸殊，60%以上的降雨量集中在7～? 9月，存在較嚴(yán)重的季節(jié)性干旱，土壤以典型褐土為主，黃土性母質(zhì)，土層深厚，質(zhì)地疏松，肥力均勻，以種植小麥、玉米為主，耕作為兩熟制。

2 試驗(yàn)方法

2. 1 取樣方法

考慮到空間分布均勻性和樣點(diǎn)代表性，在園地、耕地和林地3種樣地中各選取3個(gè)樣點(diǎn)，各樣點(diǎn)間距離不小于100 m。在每個(gè)樣點(diǎn)內(nèi)隨機(jī)選取5個(gè)點(diǎn)取樣，分別取深度為0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm 3個(gè)土層的土壤，將同一個(gè)土層的混合成一個(gè)土壤樣本，然后用黑色塑料袋密封，帶回實(shí)驗(yàn)室，土壤樣品經(jīng)過自然風(fēng)干后，在實(shí)驗(yàn)室磨碎過篩待測。

2. 2 硝態(tài)氮和銨態(tài)氮測定

硝態(tài)氮含量的測定 利用硝酸根離子在210 nm處有較強(qiáng)的紫外吸收這一特性，用紫外分光光度法直接測定土壤浸提液中的NO3-含量。

銨態(tài)氮含量的測定 首先用1 mol·L-1 KCl液浸提吸附在土壤膠體上的NH4+及水溶性NH4+，土壤浸提液中的銨態(tài)氮在強(qiáng)堿性介質(zhì)中與次氯酸鹽和苯酚作用，生成水溶性染料靛酚藍(lán)，在含氮0.05～0.5 mol·L-1的范圍內(nèi)，吸光度與銨態(tài)氮含量成正比，再用靛酚藍(lán)比色法測定。

2. 3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003軟件作圖，利用SPSS軟件對不同土地利用類型土壤中的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量進(jìn)行雙因素方差分析。

3 結(jié)果與分析

3. 1 不同土地利用方式下土壤表層硝態(tài)氮和銨態(tài)氮分布特征

由不同土地利用類型硝態(tài)氮含量可知：林地中硝態(tài)氮含量為18.5 mg/kg，園地中為12.1 mg/kg，耕地中為11.8 mg/kg，其中，林地硝態(tài)氮含量分別是園地和耕地的1.52和1.56倍。差異之大是因園地和耕地由于過量硝態(tài)氮很難被土壤顆粒吸收，主要是以離子的形式存在，容易隨降雨或灌溉用水深入到土壤深處[ 5 - 8 ]，且土壤硝態(tài)氮的累積量隨灌溉量的增加而降低[ 9 ]。林地表層硝態(tài)氮含量顯著高于園地和耕地，可能是由于喬木高大、茂密的樹冠和深厚枯枝落葉層對雨水的有效攔截，使硝態(tài)氮富集在表層[ 10 ]。

由不同土地利用類型銨態(tài)氮含量可知：林地中銨態(tài)氮含量為8.77 mg/kg，園地中銨態(tài)氮含量為9.65 mg/kg，耕地中含量為3.31 mg/kg。林地和園地銨態(tài)氮含量顯著高于耕地，這是由于耕地農(nóng)作物大量種植，采用機(jī)械耕作較多，土壤質(zhì)地疏松，透氣性良好，導(dǎo)致銨態(tài)氮含量較低;而林地是粗放式管理，除了植物殘骸，根系的腐敗外，外來肥的添加很少，土壤微生物數(shù)量減少，且根系鎖水力強(qiáng)，導(dǎo)致銨態(tài)氮富集在土壤表層。

3. 2 不同土地利用類型中硝態(tài)氮、銨態(tài)氮垂直分布特征

由不同土地利用類型中不同深度硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量（表1）可知：3種土地利用方式中，在0～? 15 cm土層中，平均硝態(tài)氮含量均高于銨態(tài)氮含量。林地和園地土壤硝態(tài)氮含量在0～5 cm土層中含量最高，且與5～10 cm和10～15 cm土層中含量有顯著差異。在耕地土壤中，硝態(tài)氮含量在5～10 cm土層中最高，但與0～5 cm和10～15 cm土層中未有顯著差異，這可能是由于耕地常年實(shí)施旋耕，其耕作深度一般為15 cm，故致使硝態(tài)氮含量無顯著差異。在園地和林地中，硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量主要集中在0～10 cm土層，10～15 cm土層含量較少，其中林地0～5 cm土層中，銨態(tài)氮含量（5.10 mg/kg）是5～10 cm（2.10 mg/kg）的2.42倍，是10～15 cm（1.20 mg/kg）的4.25倍，這可能是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)含量隨土層深度的增加而減少，有機(jī)質(zhì)有保持和供應(yīng)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的作用，隨土層深度的增加，微生物數(shù)量下降、土壤透氣性降低，導(dǎo)致可轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮的氮源減少。另外，隨土層深度的增加，土壤顆粒粒徑加粗，無機(jī)氮含量和分布均隨土壤顆粒的加粗而逐漸減少[ 1 ]。

4 結(jié) 論

4. 1 在0～15 cm土層中，硝態(tài)氮在林地中含量最高（18.5 mg/kg），其次是園地，耕地中硝態(tài)氮含量最低，且林地和耕地中硝態(tài)氮含量呈顯著性差異（P<0.05），而林地與園地土壤含量無顯著性差異;在0～5 cm土層中，林地中硝態(tài)氮含量與園地和耕地中含量差異性顯著。

4. 2 在0～5 cm土層中，硝態(tài)氮在杯地中含量，與園地和耕地中含量呈顯著性差異（P<0.05）;銨態(tài)氮在園地中含量最高，與耕地?zé)o顯著性差異。

4. 3 3種土地利用類型下不同土層硝態(tài)氮和銨態(tài)氮差異顯著。林地和園地硝態(tài)氮含量主要集中分布于0～10 cm土層中，其中林地表現(xiàn)出隨土壤深度的增加而減少的趨勢，而耕地中硝態(tài)氮的含量在各土層中并無顯著差異。

參考文獻(xiàn)

[1] 李榮，? 何興東，? 張寧，? 等.? 沙丘固定過程中土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的時(shí)空變化[J].? 土壤學(xué)報(bào)，? 2010，? 47（2）：? 295 - 302.

[2] Rice E L， Pancholy S K. Inhibition of nitrification by climax ecosystems[J]. American Journal of Botany， 1972， 59（10）： 1 033 - 1 040.

[3] 張慶費(fèi)，? 由文輝.? 浙江天童植物群落演替對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響[J].? 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，? 1999，? 10（1）：? 19 - 22.

[4] 宋歌，? 孫波，? 教劍英.? 測定土壤硝態(tài)氮的紫外分光光度法與其他方法的比較[J].? 土壤學(xué)報(bào)，? 2007（2）：? 288 - 293.

[5] 梁蘭英.? 紫外分光光度法測定土壤中的硝態(tài)氮[J].? 甘肅環(huán)境研究與監(jiān)測，? 2001，? 14（2）：? 80 - 81.

[6] 石薇，? 王景燕，? 魏有波，? 等.? 水熱條件對華西雨屏區(qū)柳杉人工林土壤氮礦化的影響[J].? 土壤通報(bào)，? 2014，? 45（6）：? 1 430 - 1 436.

[7] 趙寧，? 張洪軒，? 王若夢，? 等.? 放牧對若爾蓋高寒草甸土壤氮礦化及其溫度敏感性的影響[J].? 生態(tài)學(xué)報(bào)，? 2014，? 34（15）：? 4 234 - 4 241.

[8] 巨曉棠，? 李生秀.? 土壤氮素礦化的溫度水分效應(yīng)[J].? 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，? 1998，? 4（1）：? 37 - 42.

[9] 梁濤.? 西苕溪流域不同土地類型下氮元素輸移過程[J].? 地理學(xué)報(bào)，? 2002，? 57（4）：? 389 - 396.

[10] 薛曉輝，? 趙常萬，? 張嵩.? 黔西北不同土地利用類型下土壤全氮及硝態(tài)氮的分布與殘留[J].? 草地學(xué)報(bào)，? 2016，? 24（4）：? 819 - 824.

第1作者簡介：? 張澤彥（1996-），? 男，? 本科在讀，? 地理科學(xué)專業(yè)。

收稿日期： 2018 - 11 - 22

（責(zé)任編輯：? ?李 丹）