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 閆揚帆 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）硝態氮含量林地最高，顯著高于園地和耕地，而土壤表層銨態氮含量園地和林地顯著高于耕地;不同土層中的，林地、園地和耕地的硝態氮和銨態氮含量差異顯著（P<0.05）。在林地和園地0～5 cm土層中，硝態氮含量顯著高于10～15 cm土層，而耕地中硝態氮含量無顯著差異，其中林地的硝態氮含量隨土壤深度的增加而降低。3種土地利用類型銨態氮含量主要集中分布在土壤0～10 cm土層中。

關鍵詞：? 土地利用類型;? 硝態氮;? 銨態氮;? 不同土層

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

氮素是農作物必需的營養素之一，土壤的供氮能力在一定程度上決定了農作物的長勢。土壤中有機氮含量大約占全氮的95%，但需轉化為無機氮才能被植物吸收利用，其中無機氮主要以硝態氮和銨態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氮、銨態氮含量的變化規律仍不明朗。因此，本文通過研究河南省禹州市典型褐土區的園地、林地和耕地3種土地利用類型土壤中氮素含量（硝態氮和銨態氮），分析不同土地利用類型對土壤硝態氮和銨態氮的影響，從而闡明土壤中硝態氮與銨態氮含量的變化趨勢。

1 研究區概況

研究區位于河南省禹州市（34.16°N，113.15°E），海拔116 m，地表形態復雜，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，由于受季風氣候影響，各季節降水量分布懸殊，60%以上的降雨量集中在7～? 9月，存在較嚴重的季節性干旱，土壤以典型褐土為主，黃土性母質，土層深厚，質地疏松，肥力均勻，以種植小麥、玉米為主，耕作為兩熟制。

2 試驗方法

2. 1 取樣方法

考慮到空間分布均勻性和樣點代表性，在園地、耕地和林地3種樣地中各選取3個樣點，各樣點間距離不小于100 m。在每個樣點內隨機選取5個點取樣，分別取深度為0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm 3個土層的土壤，將同一個土層的混合成一個土壤樣本，然后用黑色塑料袋密封，帶回實驗室，土壤樣品經過自然風干后，在實驗室磨碎過篩待測。

2. 2 硝態氮和銨態氮測定

硝態氮含量的測定 利用硝酸根離子在210 nm處有較強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氮在強堿性介質中與次氯酸鹽和苯酚作用，生成水溶性染料靛酚藍，在含氮0.05～0.5 mol·L-1的范圍內，吸光度與銨態氮含量成正比，再用靛酚藍比色法測定。

2. 3 數據處理

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氮、銨態氮含量進行雙因素方差分析。

3 結果與分析

3. 1 不同土地利用方式下土壤表層硝態氮和銨態氮分布特征

由不同土地利用類型硝態氮含量（圖1）可知：林地中硝態氮含量為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 ]，且土壤硝態氮的累積量隨灌溉量的增加而降低[ 9 ]。林地表層硝態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，使硝態氮富集在表層[ 10 ]。

由不同土地利用類型銨態氮含量（圖2）可知：林地中銨態氮含量為8.77 mg/kg，園地中銨態氮含量為9.65 mg/kg，耕地中含量為3.31 mg/kg。林地和園地銨態氮含量顯著高于耕地，這是由于耕地農作物大量種植，采用機械耕作較多，土壤質地疏松，透氣性良好，導致銨態氮含量較低;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，土壤微生物數量減少，且根系鎖水力強，導致銨態氮富集在土壤表層。

3. 2 不同土地利用類型中硝態氮、銨態氮垂直分布特征

由不同土地利用類型中不同深度硝態氮和銨態氮含量（表1）可知：3種土地利用方式中，在0～? 15 cm土層中，平均硝態氮含量均高于銨態氮含量。林地和園地土壤硝態氮含量在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施旋耕，其耕作深度一般為15 cm，故致使硝態氮含量無顯著差異。在園地和林地中，硝態氮、銨態氮含量主要集中在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，這可能是因為土壤有機質含量隨土層深度的增加而減少，有機質有保持和供應銨態氮和硝態氮的作用，隨土層深度的增加，微生物數量下降、土壤透氣性降低，導致可轉化為無機氮的氮源減少。另外，隨土層深度的增加，土壤顆粒粒徑加粗，無機氮含量和分布均隨土壤顆粒的加粗而逐漸減少[ 1 ]。

4 結 論

4. 1 在0～15 cm土層中，硝態氮在林地中含量最高（18.5 mg/kg），其次是園地，耕地中硝態氮含量最低，且林地和耕地中硝態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）;銨態氮在園地中含量最高，與耕地無顯著性差異。

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

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

收稿日期： 2018 - 11 - 22

（責任編輯：? ?李 丹）