不同強度火燒跡地中土壤硝態氮的動態變化

袁 強，魏云敏　(.東北農業大學生命科學學院，黑龍江哈爾濱 50030；2.黑龍江省森林保護研究所，黑龍江哈爾濱 50040)

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不同強度火燒跡地中土壤硝態氮的動態變化

袁 強1，魏云敏2*(1.東北農業大學生命科學學院，黑龍江哈爾濱 150030；2.黑龍江省森林保護研究所，黑龍江哈爾濱 150040)

土壤硝態氮是土壤中的無機態氮，占土壤全氮的極少部分，但是它是土壤中速效氮的組成部分，有利于植物的吸收和利用。 森林火災使植物、凋落物和腐殖質等轉變為CO2、CH4、NOx和CO[1]等氣體而損失到空氣中。火燒后地面上的灰分部分轉變成養分，通過徑流和淋溶等形式進入土壤中，增加土壤中營養元素的攝入。很多研究表明，火燒后土壤中硝態氮呈增加趨勢[1-2]，而目前關于土壤硝態氮在不同強度火燒跡地中動態變化的研究有限。為此，筆者針對不同強度火燒跡地中土壤硝態氮的動態變化展開研究，以期為將來計劃燒除提供科學依據。

1材料與方法

1.1研究區概況該研究區域位于黑龍江省大興安嶺松嶺區南甕河自然保護區內，地理坐標為125°7′55″～125°50′5″E， 51°5′7″～51°39′24″N。南甕河自然保護區地形屬于低山丘陵地帶，土壤為棕色針葉林土。氣候屬于寒溫帶大陸性季風氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，冬季持續時間較長，而夏季持續時間較短，年最高氣溫為35.5 ℃，最低氣溫為-43.8 ℃，年平均氣溫為-3 ℃，年日照時數為2 500 h，降雨量為415～500 mm，植物生長期為110 d，無霜期為90～100 d。該研究區域林型為興安落葉松林，林齡為中齡林。研究區域內主要樹種為興安落葉松(Larixgmelinii)，其余有白樺(BetulaplatyphyllaSuk.)、柞樹(Xylosmajaponicum)、黑樺(Betuladavurica)、山楊(PopulusdavidianaDode)等。

1.2樣地設置在2006年4月南甕河自然保護區雷擊火導致的森林大火火燒跡地上，選取不同強度火燒樣地，劃分標準見文獻[3]，樣地設置參見文獻[4]。樣地林分其他特征見表1。

表1　不同強度火燒后興安落葉松林林分特征

參考文獻1.3樣品采集樣地采集[3]，用保鮮箱把土壤樣品帶回實驗室后去雜，放入4 ℃低溫冰箱保藏，用于硝態氮的測定。

1.4土壤硝態氮的測定把從樣地采來的新鮮土樣用分析天平稱取過2 mm篩約5.00 g土樣，放到100 ml三角瓶中，再加入50 ml 0.01 mol/L氯化鈣溶液，然后以200 r/min的轉速(25 ℃條件下)振蕩1 h后用濾紙過濾。濾液中硝態氮的含量用(Auto Analyser 3(BranLuebee,Germany))測定[2]。

1.5數據分析數據分析用Excel2003和SPSS13.0完成。方差分析用LSD法，LSD中a設為0.05。

2結果與分析

由圖1可知，對照樣地和輕度、中度和重度火燒樣地中土壤硝態氮含量變化范圍分別為1.53～8.90、1.83～9.01、1.99～10.79、2.22～9.99 mg/kg。土壤硝態氮在不同強度火燒跡地和對照樣地上均具有明顯的季節動態變化，季節變化顯著(P<0.05)，呈現先減少后增加再減小再增加的變化趨勢，最低值出現在6月份，最高值出現在11月份。輕度火燒跡地變化規律略有不同，呈現先減少后增加再減少的變化趨勢，最低值也出現在6月，而最高值出現在9月。

不同強度火燒樣地和對照樣地中硝態氮含量在不同月份有不同的高低和差異。在5、6、7和11月，表現為中度和重度火燒樣地中硝態氮含量高于輕度和對照，而9月輕度火燒樣地高于中度、重度和對照。在5月，中度和重度火燒樣地硝態氮含量與輕度差異顯著(P<0.05)，在9月輕度火燒樣地硝態氮含量與中度、重度和對照差異顯著(P<0.05)，11月中度和重度火燒樣地硝態氮含量與輕度和對照差異顯著(P<0.05)，其他差異均不顯著。

3結論與討論

研究表明，土壤硝態氮含量在不同強度火燒跡地和對照樣地上均具有顯著的季節動態變化(P<0.05)。這與趙彬[5]研究一致。研究中，土壤硝態氮最低值出現在6月，最高值出現在11月。除了與溫度、濕度的季節[6-7]動態變化外，6月是生長季，氮礦化速率很低，地上植被對土壤硝態氮的攝取較大，還有就是當地雪初融，冬季積累的硝態氮一部分隨著雪水而淋失，因此最低值出現在6月。11月植被處于休眠

期，而此時氮礦化速率又較高，所以土壤硝態氮最高值出現在11月。因此，硝態氮隨著植被的生長出現季節性波動[8]。

不同強度火燒樣地和對照樣地中硝態氮含量在不同月份有不同的變化和差異，主要表現為中度和重度火燒樣地中硝態氮含量高于輕度和對照。在美國愛達荷州北部松林的研究也有類似的結論，即松林跡地火燒后，表層土壤NO3-N提高了51%[1-2]。火燒后燃燒的灰分中所含營養物質經淋溶進入土壤中，同時火后土溫升高，加速了土壤中養分的礦化，從而提高了土壤硝態氮的供應量。

[1] 郭劍芬.皆伐火燒對杉木林和栲樹林碳、氮動態的影響[D].廈門：廈門大學，2006.

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[3] 胡海清，孫龍，國慶喜，等.大興安嶺1980-1999年喬木燃燒釋放碳量研究[J].林業科學，2007,43(11):82-88.

[4] 魏云敏，胡海清，孫家寶，等.不同強度火燒對輕組和重組有機碳的影響[J].安徽農業科學，2014，42(18):5840-5843.

[5] 趙彬.興安落葉松林火后土壤微生物生物量與土壤養分研究[D].哈爾濱：東北林業大學，2011.

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[8] CHEN F S，ZENG D H，ZHOU B，et al.Seasonalvariation in soilnitrogen availability under Mongolian pine plantations at the Keerqin Sand Lands，China[J].Journal of Arid Environments，2006，67:226-239.

摘要[目的] 研究不同強度火燒跡地中土壤硝態氮的動態變化，為將來計劃燒除提供科學依據。[方法] 通過野外采樣和室內分析，研究大興安嶺地區不同強度火燒跡地中土壤硝態氮動態變化及差異。[結果] 對照樣地和輕、中和重度火燒樣地中土壤硝態氮含量分別為1.53～8.90、1.83～9.01、1.99～10.79、2.22～9.99 mg/kg。土壤硝態氮在不同強度火燒跡地和對照樣地上均具有明顯的季節動態變化，季節變化顯著(P<0.05)。[結論]不同強度火燒樣地和對照樣地中硝態氮含量在不同月份有不同的變化和差異。

關鍵詞不同強度火燒；硝態氮；動態變化

Soil Nitrate Nitrogen Dynamic Change in Burned Area of Different Fire Intensities

YUAN Qiang1, WEI Yun-min2*(1.College of Life Science, Northeast Agricultural University, Harbin, Heilongjiang 150030; 2.Heilongjiang Province Institute of Forest Protection, Harbin, Heilongjiang 150040)

Abstract[Objective] The contents of nitrate nitrogen in the burned areas were studied to provide the scientific reference for the burning off in the future. [Method] Through field sampling and lab analysis, the dynamic change and differences of soil nitrate in Daxinganling Mountain areas burned under different fire intensities were studied. [Result] The contents of soil nitrate in unburned, low intensity，middle intensity and high intensity sample were 1.53-8.90，1.83-9.01，1.99-10.79，and 2.22-9.99 mg/kg. The soil nitrate varied significantly with the season (P<0.05). [Conclusion] The soil nitrate contents of different fire intensity in different months had different changes and differences.

Key wordsDifferent fire intensity; Nitrate nitrogen; Dynamic change

收稿日期2015-04-28

作者簡介袁強(1977- )，男，黑龍江綏綾人，實驗師，碩士，從事植物與環境方面的研究。*

通訊作者，助理研究員，碩士，從事森林防火方面的研究。

基金項目黑龍江省青年科學基金項目(QC2012C003);黑龍江省林業科學院青年基金項目(201415)。

中圖分類號S 714.8

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2015)18-108-02