不同林地土壤可溶性有机氮及其与土壤属性的关系

摘要

土壤可溶性有机氮(Soil soluble organic nitrogen，SON)是森林生态系统氮循环的重要组成部分。本研究以亚热带地区福建省具有相同成土母质，相同土壤类型且生长年限相近(12年左右)的三种不同覆被类型林地生态系统-阔叶林(楠木，Phoebe BourneiYang)、针阔混交林(池杉×扁柏，Taxodium×Chamaecyparis)、针叶林(杉木，Chinese Fir)作为具体研究对象，采用H2O(室温)、H2O(70℃)和KCl(2mol/L)提取-高温催化氧化法测定，开展亚热带地区不同覆被类型林地土壤可溶性有机氮及其与土壤属性的关系研究，揭示不同提取方式条件下林地土壤可溶性有机氮含量的差异，不同覆被类型林地土壤可溶性有机氮含量的差异、垂直分异及其与相关若干土壤生化和化学性质的关系，结果表明：
　　 1、不同覆被类型林地生态系统上下层土壤采用H2O(室温)、H2O(70℃)和KCl(2 mol/L)提取方式下测定的SON含量大小均表现出SON KCl(2 mol/L)>SON H2O(70℃)>SON H2O(室温)，其间差异性均达到显著或极显著差异水平。
　　 2、H2O(室温)提取方式下测定的阔叶林、针阔混交林和针叶林生态系统0-20cm和20-40cm土层，土壤SON含量基本相近，差异性均未达显著差异水平。其中0-20 cm土层SON含量分别占土壤溶解性全氮(TSN)和全氮(TN)含量的49.37％-72.48％和1.37％-1.93％；20-40cm土壤SON含量分别占土壤溶解性全氮(TSN)和全氮(TN)含量的55.09％-63.84％和1.39％-1.85％。H2O(70℃)提取方式下测定的该三种覆被林地生态系统0-20cm土层SON含量变化于24.55mg/kg-40.89mg/kg，分别占土壤溶解性全氮(TSN)和全氮(TN)含量的67.76％-77.61％和4.66％-4.81％，其中阔叶林该土层SON含量分别比针阔混交林、针叶林相应土层高4.30％和19.21％，阔叶林与针叶林土壤间SON含量差异达显著水平；20-40cm土层SON含量变化于12.69mg/kg-21.87mg/kg，分别占土壤溶解性全氮(TSN)和全氮(TN)含量的65.55％-70.75％和3.12％-4.47％，阔叶林、针阔混交林土壤SON含量分别比针叶林相应土层高28.18％和26.40％，阔叶林、针阔混交林土壤SON含量均与针叶林相应土层间达显著性差异水平。KCl(2mol/L)提取方式下测定的0-20cm土层SON含量表现出阔叶林>针阔混交林>针叶林，SON含量分别占土壤溶解性全氮(TSN)和全氮(TN)含量的75.27％-81.85％和5.54％-6.26％，阔叶林与针叶林该土层间SON含量差异显著；20-40cm土层SON含量差异性与0-20cm土层相同，SON含量分别占土壤溶解性全氮(TSN)和全氮(TN)含量的74.71％-78.32％和4.93％-7.51％，其中阔叶林土壤SON含量分别比针叶林、针阔混交林相应土层高21.33％和2.94％，阔叶林土壤SON含量差异性与针叶林该土层间达显著性差异水平。H2O(室温)、H2O(70℃)和KCl(2 mol/L)提取方式下测定的不同林地土壤SON含量，阔叶林土壤0-20cm土层SON含量均值分别较相应20-40cm土层高4.81mg/kg、16.96mg/kg和16.49mg/kg；针阔混交林分别比相应20-40cm土层高61.52％、87.70％和54.88％；针叶林分别比相应20-40cm土层高34.47％-96.50％、49.51％-172.18％和4.95％-58.43％，垂直差异性均达到显著或极显著差异水平。绝大多数土壤的SON占TSN的比例超过50％，高于NH4+和NO3-含量的总和，故SON是供试林地生态系统土壤溶解性氮素的主要组成部分。
　　 3、H2O(室温)、H2O(70℃)、KCl(2mol/L)提取方式下，供试林地生态系统土壤SON含量与土壤有机质、SOC、全氮、碱解氮和溶解性全氮(TSN)含量均呈极显著正相关，相关系数分别介于0.632-0.732、0.742-0.868、0.682-0.839、0.826-0.876和0.836-0.961；但与TIN的相关性则未达显著水平，相关系数介于0.297-0.493，表明供试林地土壤SON含量随土壤有机质、SOC、全氮、碱解氮和溶解性全氮(TSN)含量的提高而极显著增加，但SON含量的增加并未导致土壤溶液中溶解性无机氮(TIN)含量的明显提高，说明土壤SON是供试林地生态系统土壤有效氮的重要存在形态。土壤SON与土壤有机质、SOC、全氮、碱解氮以及溶解性全氮(TSN)的相关性均以H2O(70℃)提取法更为显著，表明H2O(70℃)提取法可能是土壤SON较为敏感或理想的提取方法。
　　 4、H2O(室温)、H2O(70℃)、KCl(2mol/L)提取方式下，供试林地生态系统土壤SON含量与脲酶、蛋白酶的活性均呈极显著正相关，相关系数分别介于0.590-0.739；0.652-0.877，表明土壤脲酶和蛋白酶活性的高低对土壤SON含量具有极显著直接或间接的影响。
　　 5、H2O(室温)和H2O(70℃)提取方式下，供试林地生态系统土壤SON含量与土壤总微生物、细菌、真菌和上层放线菌的相对生物量均呈显著或极显著的正相关，相关系数分别介于0.549-0.738和0.581-0.852；土壤TSN含量也与土壤总微生物、细菌、真菌和上层放线菌的相对生物量均呈极显著的正相关，相关系数分别介于0.624-0.718和0.655-0.898，其中均以H2O(70℃)提取方式下土壤SON和TSN含量与土壤总微生物、细菌、真菌和上层放线菌相对生物量的相关性最为显著。KCl(2mol/L)提取方式下测定的土壤SON和TSN含量除了与上层放线菌生物量呈显著正相关外(相关系数分别为0.564和0.573)，与土壤总微生物、细菌和真菌相对生物量的相关性均未达显著水平，表明土壤微生物以及细菌、真菌和放线菌生物量对供试土壤SON的形成具有显著影响。三种提取方式下测定的土壤SON含量均以与假单胞细菌相对生物量的相关性最为显著，表明假单胞细菌对供试林地生态系统土壤SON的形成具有显著促进作用。