黃土高原不同類型土壤團聚體中氮庫分布的研究

1、黃土高原不同類型土壤團聚體中氮庫分布的研究劉 毅1,2，李世清1,3，李生秀3（1中國科學院水利部水土保持研究所西北農林科技大學黃土高原土壤侵蝕與旱地農業(yè)國家重點實驗室，楊凌 712100； 2中國科學院研究生院，北京 100039；3西北農林科技大學資源與環(huán)境學院，楊凌 712100）摘要：【目的】研究黃土高原主要土壤不同團聚體中氮庫的分布特征?！痉椒ā扛鶕?jù)不同植被類型和土壤類型，分別從黃土高原不同地域分層（020、2040和4060 cm）采集22個土壤剖面樣品。【結果】無論哪種團聚體，從表層向下，有機氮、礦質氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量皆呈遞減趨勢。不同土壤團聚體，其有機氮含量明顯不同，>

2、;5 mm、25 mm、12 mm、0.251 mm粒級團聚體有機氮含量依次遞增趨勢，而0.251 mm、<0.25 mm粒級團聚體的有機氮含量依次呈下降趨勢，以0.251 mm團聚體有機氮含量最大；不同團聚體中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和礦質氮含量分布沒有明顯的規(guī)律性。由于不同大小團聚體所占比例不同，因此無論是土壤有機氮，還是礦物態(tài)氮，其貯量在土壤團聚體中的分布與含量并不完全一致：> 5 mm、25 mm、12 mm粒級結構體中貯量依次呈遞減趨勢，而12 mm、0.251 mm、< 0.25 mm依次呈遞增趨勢，以12 mm結構體貯量最低。【結論】在黃土高原地區(qū)，土壤中各級團聚體含氮量

3、分布隨緯度增加而降低，土墊旱耕人為土各級團聚體含氮量最高，干潤砂質新成土各級團聚體含氮量最低。植被對團聚體中的氮素分布也存在一定影響，有機氮和礦質氮大體上均呈自然林地>新墾農田>人工林>農地。關鍵詞：土壤團聚體；有機氮；礦質氮；氮庫Distribution of Nitrogen Pools in Different Sizes of Loess Plateau Soil Aggregates LIU Yi1,2, LI Shi-qing1,3, LI Sheng-xiu3( 1State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland

4、Farming on Loess Plateau, Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resource / Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestrey, Yangling 712100; 2Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039; 3College of Resources and Env

5、ironment, Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestrey, Yangling 712100 )Abstract: 【Objective】The nitrogen content of soil aggregates is an important index for assessing the quality of soil structure. Therefore, we investigated the distribution of soil nitrogen pool for a large range s

6、ize of soil aggregates in this study. 【Method】In terms of the types of vegetation and soil, 22 soil samples from different profile (0-20 cm, 20-40 cm and 40-60 cm)were collected from different regions on the Loess Plateau. 【Result】The results indicated that the content of organic nitrogen, mineral n

7、itrogen, ammonium nitrogen and nitrate nitrogen had a descending tendency with the depth of soil layer, no matter what size of soil aggregate. The content of organic nitrogen differed with various kinds of soil aggregates, for each soil layer, the organic nitrogen content increased in the order of &

8、gt; 5 mm, 2-5 mm, 1-2 mm, and 0.25-1 mm, and decreased from 0.25-1 mm to < 0.25 mm. There was no obvious distribution pattern for the content of mineral nitrogen, ammonium nitrogen and nitrate nitrogen from the size of soil aggregate perspective. Because of the different proportions of each size

9、of soil aggregates, the nitrogen stockpiling quantity (including organic nitrogen, mineral nitrogen, ammonium nitrogen, and nitrate nitrogen) and content in different sizes of soil aggregates variedIt decreased following the sequence of > 5 mm, 2-5 mm, and 1-2 mm, and it increased in the order of

10、 1-2 mm, 0.25-1 mm and < 0.25 mm. 【Conclusion】The nitrogen content of each kind of soil aggregate decreased with increased latitude on the Loess Plateau. Also, the nitrogen content largely varied with soil, among which Eum-Orthic Anthrosols was the highest and Ust-Sandiic Entisols was the lowest.

11、 Vegetation had a large influence on the content and stockpiling quantity of nitrogen, for both organic nitrogen and mineral nitrogen, they showed natural forest land>fresh assart>artificial forest land>farming land, on the whole.Key words: Soil aggregates; Organic nitrogen; Mineral nitroge

12、n; Nitrogen pool0 引言【研究意義】氮是大氣圈中含量最豐富，又是陸地生態(tài)系統(tǒng)大多數(shù)植物光合作用和初級生產過程中最易受限制的元素之一1,2，在陸地生態(tài)系統(tǒng)功能中起重要作用3?！厩叭搜芯窟M展】幾十年來，土壤科學工作者在研究土壤氮素方面做了大量工作4,5，基本明確了土壤氮素轉化及損失機理6，同時，國內外在土壤氮庫及其在土壤不同團聚體中分布研究也取得了顯著進展，Christensen等7發(fā)現(xiàn)，3種不同土壤施用秸稈后其不同粒級團聚體中的含氮量發(fā)生了變化。徐陽春和沈其榮8通過田間試驗研究了長期定位施用不同有機肥種類對土壤各粒級復合體組成及其中碳、氮、磷含量與分配的影響，結果表明長期連續(xù)施肥

13、后土壤及不同粒級復合體中碳、氮、磷含量均有所增加，但不同元素在不同粒級復合體中的增幅因肥料種類而異。孫天聰?shù)?研究了長期施肥對有機碳、全氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮在不同粒級土壤團聚體中分布的影響，結果表明經過長期施肥有機質、全氮在耕層不同粒級團聚體中的含量差異較大，并且呈現(xiàn)出較強的規(guī)律性，表現(xiàn)為10.25 mm粒級團聚體中的含量最高?！颈狙芯康那腥朦c】土壤不同團聚體氮庫分布研究是對土壤氮庫及供氮特性研究的發(fā)展和補充，由于不同團聚體中有機質的組成及轉化速率不同，因而不同大小團聚體中氮庫分布必然不同。因此，研究土壤不同團聚體氮庫分布特征，對明確不同粒級團聚體在土壤氮素肥力中的作用和地位具有重要科學價值?！?/p>

14、擬解決的關鍵問題】本文以黃土高原從北向南不同地區(qū)土壤為對象，研究黃土高原主要土壤不同形態(tài)氮庫在不同團聚體中的分布狀況。1 材料與方法1.1 供試土壤從黃土高原由北向南依次由神木、安塞、富縣、洛川、楊凌分別采取林地、草地和農田生態(tài)系統(tǒng)020、2040和4060 cm土層土樣（表1），并記錄海拔高度和經、緯度；土壤類型根據(jù)中國土壤系統(tǒng)分類標準10確定。土壤樣品采集后裝入密封袋，帶回實驗室風干后篩分為不同大小團聚體，確定各級團聚體含量；同時測定土壤有機質含量。不同土層土壤有機質含量見表2。1.2 測定方法土壤團聚體采用沙維諾夫法分級（干篩法）11，即將自然風干的土壤除去植物殘體及小石塊后，稱取500

15、 g放置在最大孔徑土壤篩（5 mm）上面，套篩下面土壤篩孔徑依次為2、1和0.25 mm，底層放置底盒，以備收取0.25 mm團聚體。將盛土套篩放在干篩振蕩機上振蕩5 min后，從上至下依次取樣，稱重，求得團聚體組成，團聚體分析用上海華東儀器廠生產的電動振篩機。有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法，全氮用凱氏法消解后，用全自動定氮儀測定；采用1 mol·L-1 KCl浸提后，連續(xù)流動分析儀測定；有機氮含量全氮含量（銨態(tài)氮含量硝態(tài)氮含量）；礦質氮含量銨態(tài)氮含量硝態(tài)氮含量；氮貯量氮含量×團聚體重量，本研究中不同團聚體氮貯量已換算成為每千克土壤各粒級團聚體氮貯存量。試驗結果采用SPSS

16、軟件進行顯著性檢驗和多重比較。2 結果與分析2.1 不同粒級團聚體在土壤中的分布團聚體大小分布規(guī)律是影響土壤肥力的重要因素之一。本研究表明（圖1），不同大小團聚體在土壤中所占的比例明顯不同，各土層，>5 mm、25 mm、12 mm粒級團聚體含量依次呈下降趨勢，而12 mm、0.251 mm、<0.25 mm團聚體的含量依次呈遞增趨勢，各土層分別為9.35%、8.84%和7.96%，平均僅為8.72%，以12 mm粒級團聚體所占比例最小。以>5 mm和<0.25 mm相對其它較高，其所占比例在26.05%32.38%之間。同時>5 mm、<0.25 mm與1

17、2 mm粒團聚體之間含量差異顯著。圖1還表明，盡表1 供試土壤Table 1 Soil samples編號No.采樣點Sampling place經、緯度Longitude, latitude海拔Altitude (m)地形Terrain植被Vegetation土壤類型Soil type1神木六道溝Liudaogou Shenmu E110°221.38N38°4735.221198坡地Sloping land黃豆Soybean干潤砂質新成土Ust-Sandic Entisols2神木六道溝Liudaogou Shenmu E110°222.22N38°

18、4735.11202坡地Sloping land棄耕土壤Decultivated soil干潤砂質新成土Ust-Sandic Entisols3神木六道溝Liudaogou Shenmu E110°226.78N38°4734.51291坡地Sloping land苜蓿Alfalfa干潤砂質新成土Ust-Sandic Entisols4神木六道溝Liudaogou Shenmu E100°223.66N38°4740.441216坡地Sloping land棄耕土壤Decultivated soil干潤砂質新成土Ust-Sandic Entisols5神

19、木六道溝Liudaogou Shenmu E110°2157.6N38°4741.281189坡地Sloping land苜蓿Alfalfa干潤砂質新成土Ust-Sandic Entisols6神木六道溝Liudaogou Shenmu E110°2156.7N38°4742.051188坡地Sloping land黃豆Soybean干潤砂質新成土Ust-Sandic Entisols7安塞墩山Dunshan Ansai E109°1851.18N36°5113.561289坡地Sloping land谷子Millet黃土正常新成土L

20、os-Orthic Entisols8安塞墩山Dunshan Ansai E109°1848.24N36°5112.721293坡地Sloping land沙打旺Astragalus adsurgens黃土正常新成土Los-Orthic Entisols9安塞墩山Dunshan Ansai E109°195.88N36°5133.61193坡地Sloping land刺槐Robinnia pseudoscacia黃土正常新成土Los-Orthic Entisols10安塞紙坊溝Zhifanggou Ansai E109°159.72N36

21、76;4452.81137坡地Sloping land刺槐Robinnia pseudoscacia黃土正常新成土Los-Orthic Entisols11安塞紙坊溝Zhifanggou AnsaiE109°1513.02N36°4433.61250坡地Sloping land檸條Caragana korshinskii黃土正常新成土Los-Orthic Entisols12安塞紙坊溝Zhifanggou AnsaiE109°159.48N36°4425.21123坡地Sloping land谷子Millet黃土正常新成土Los-Orthic Entis

22、ols13富縣子午嶺Ziwuling Fuxian E109°0855.2N36°0527.481228坡地Sloping land新墾農田Fresh assart黃土正常新成土Los-Orthic Entisols14富縣子午嶺Ziwuling FuxianE109°0855.2N36°0527.481228坡地Sloping land松樹Pine黃土正常新成土Los-Orthic Entisols15富縣子午嶺Ziwuling FuxianE109°0855.2N36°0527.481228坡地Sloping land新墾農田Fr

23、esh assart黃土正常新成土Los-Orthic Entisols16富縣子午嶺Ziwuling FuxianE109°0855.2N36°0527.481196坡地Sloping land混交林Mixed forest黃土正常新成土Los-Orthic Entisols17富縣子午嶺Ziwuling FuxianE109°2659.7N35°5934.441196坡地Sloping land蒿草Kobresia capillfolia簡育干潤均腐土Hap-Ustic Isohumisols18富縣子午嶺Ziwuling FuxianE109

24、76;2659.7N35°5934.441196坡地Sloping land蒿草Kobresia capillfolia簡育干潤均腐土Hap-Ustic Isohumisols19洛川LuochuanE109°2425.8N35°4352.51116平地Flat land苜蓿Alfalfa簡育干潤均腐土Hap-Ustic Isohumisols20洛川LuochuanE109°2425.8N35°4351.881115平地Flat land玉米Maize簡育干潤均腐土Hap-Ustic Isohumisols21楊凌YanglingE108&#

25、176;510.71N34°174.35520平地Flat land小麥Wheat土墊旱耕人為土Eum-Orthic Anthrosols22楊凌YanglingE108°510.71N34°174.35520平地Flat land小麥Wheat土墊旱耕人為土Eum-Orthic Anthrosols表2 供試土壤各層有機質含量Table 2 Organic matter content in soil samples (g·kg-1)編號No.土層Layer (cm)0202040406014.252.842.5322.951.301.7333.942

26、.001.8043.001.992.1956.753.055.0665.193.313.43710.297.926.04810.293.847.48912.544.635.251014.294.963.831115.157.966.071215.8910.758.821314.126.875.981440.6414.999.521526.5322.8611.351630.4015.579.631717.92-1818.88-1911.979.027.462013.398.7410.102118.0913.479.322224.5714.4011.50同系列中不同字母表示差異顯著(P<0.

27、05)。下同Different letters in same series mean significant difference (P<0.05). The same as below圖1 不同土層土壤團聚體重量分布（平均值）Fig. 1 The weight distribution of different soil aggregates in different soil layers管不同粒級團聚體間分布差異比較明顯，但在不同土層各團聚體的分布規(guī)律基本相似。2.2 土壤團聚體中有機氮庫分布土壤全氮包括有機態(tài)氮和礦質態(tài)氮兩部分，植物對土壤氮特別是有機氮的可礦化氮具有很高的依賴

28、性12。人們很早試圖用有機氮來作為土壤供氮能力指標，因而研究土壤有機氮含量和貯量在不同土壤團聚體中的分布，對深入理解土壤供氮能力更具重要科學價值。試驗測定結果表明（圖2），不同土壤團聚體，其有機氮含量明顯不同，各土層，>5 mm、25 mm、12 mm、0.251 mm粒級團聚體有機氮含量依次呈遞增趨勢，從0.251 mm到<0.25 mm團聚體，有機氮含量呈下降趨勢，以0.251 mm團聚體有機氮含量最大，其中各層土壤0.251 mm與>5 mm、25 mm團聚體有機氮平均含量差異均達顯著水平，其分布規(guī)律與有機碳含量基本相同13，但趨勢更加明顯。這主要是由于氮素在土壤中主要

29、以有機氮的形態(tài)存在，其含量與土壤有機碳密切相關，由于有機碳在不同團聚體中分布的差異，從而造成有機氮含量分布的差異，這與徐陽春8、孫天聰9的結果基本類似。土壤各團聚體有機氮貯量是不同粒級團聚體有機氮含量與相應團聚體質量的乘積，其數(shù)值能夠反映土壤有機氮庫在大小不同團聚體中的真實貯量，同時也能夠反映不同粒級中有機氮對整體土壤有機氮的貢獻率。本研究發(fā)現(xiàn)（圖2），總體看，由表層向下，不同團聚體有機氮貯量均呈遞減趨勢。>5 mm、25 mm、12 mm粒級的團聚體，有機氮貯量依次呈遞減趨勢；而12 mm、0.251 mm、<0.25 mm粒級的團聚體的有機氮貯量依次呈遞增趨勢，12 mm團聚體

30、出現(xiàn)最低值。因此可以看出，不同粒級團聚體中的有機氮對整個土壤有機氮的貢獻率以>5 mm團聚體最大（表3），在020 cm、2040 cm和4060 cm土層中，>5 mm團聚體中有機氮貯量分別占各層有機氮總貯量的26.74%、33.74%和32.49%，平均為30.01%；12 mm團聚體中有機氮貯量最低，僅占各層有機氮總貯量的10.42%、9.93%和8.59%，平均為9.88%。Balabane14用15N標記的有機物所獲得的粘粒中新近固定的氮很快匯集到微團聚體中，本試驗結果也表明，對<0.25 mm微團聚體有機氮貯量僅次于>5 mm，表明>5 mm和 <

31、;0.25 mm粒級團聚體在土壤有機氮的貯存和轉化過程中有重要作用。2.3 土壤團聚體中礦質態(tài)氮庫的分布土壤礦質態(tài)氮主要來源于有機氮的礦化和施入的肥料等，其含量具有很大的時空變異性。本研究結果表明（圖3），無論哪種團聚體，土壤礦質態(tài)氮含量隨土層深度增加而降低。從各土層各團聚體礦質態(tài)氮所占全氮比例來看，020 cm土層在1.58%1.96%之間，2040 cm土層在2.20%2.43%之間，4060貯量為每千克土壤各粒級團聚體有機氮的貯存量。下同Stockpiling quantity is the weight of organic nitrogen in each class of aggr

32、egate per 1kg soil. The same as below圖2 土壤不同團聚體有機氮含量及其貯存量分布Fig. 2 Content and stockpiling quantity of organic nitrogen distribution of different soil aggregates in different soil layers表3 土壤不同團聚體有機氮貯量占土壤有機氮總貯量的百分比Table 3 Percentage of stockpiling quantity of organic nitrogen in each class of aggrega

33、te to total stockpiling quantity of soil (%)土層Layer (cm)團聚體類型Aggregate type (mm)>525120.251<0.2502026.7418.6910.4220.3623.78204033.7420.819.9314.5320.99406032.4918.138.5913.5827.21圖3 土壤不同團聚體礦質態(tài)氮含量及其貯存量分布Fig. 3 Content and stockpiling quantity of mineral nitrogen distribution of different soil

34、aggregates in different soil layerscm土層在2.43%2.79%之間，所占全氮的比例依次有所增加，原因在于隨土壤深度增加，全氮的下降幅度大于礦質態(tài)氮的下降幅度。從礦質態(tài)氮在各級團聚體中分布來看，由于礦質態(tài)氮特別是NO3-N活性強，易被作物和微生物吸收利用，同時還可通過不同途徑從土壤中損失掉，其規(guī)律性沒有有機氮明顯，但仍然以0.251 mm團聚體礦質態(tài)氮含量最高。對于不同團聚體中NH4+-N含量的分布（圖4），沒有明顯的規(guī)律性，這主要由于在旱地土壤中，NH4+-N很快經硝化作用轉化為NO3-N，NH4+-N含量低而穩(wěn)定。不同團聚體中NO3-N含量的分布，大體上

35、隨團聚體粒級變小，其含量呈增加的趨勢，這可能與較小團聚體內部小孔隙溶液中NO3-N含量較高有關，過去也有人發(fā)現(xiàn)15，在團聚體內小孔隙溶液中含有較高的NO3-N，說明土壤氮素更容易在細小顆粒中富集。由于土壤礦質態(tài)氮在各團聚體中差異有限，因此，土壤礦質態(tài)氮在團聚體中貯量分布規(guī)律與團聚體重量分布規(guī)律基本相同（圖35），只是數(shù)值上有差異，均呈現(xiàn)先減小、再增大的分布特征，說明不同團聚體中礦質態(tài)氮貯量主要受土壤團聚體質量的影響。2.4 土壤類型對不同團聚體氮素分布的影響土壤水平地帶分布是土壤發(fā)生性狀與氣候生物帶分布相吻合的土壤類型分布16。從表4可以看出，對于黃土高原地區(qū)土壤，土壤中各級團聚體的氮含量隨緯

36、度增加而降低，總體上看，土墊旱耕人為土各級別團聚體含氮最高，有機氮含量在1.061.23 g·kg-1之間，礦質態(tài)氮含量在19.9331.58 mg·kg-1之間，以干潤砂質新成土各級別團聚體含氮最低，有機氮含量在0.220.34 g·kg-1之間，礦質態(tài)氮含量在7.248.63 mg·kg-1之間。土壤有機氮含量4種土壤類型均以0.251 mm團聚體最高，且不同團聚體之間均差異顯著，對土壤團聚體的礦質態(tài)氮含量，由于其易受偶然因素的影響，變化性強，土壤類型對其分布影響相對較小，其在團聚體中的分布規(guī)律不明顯。就貯量而言，無論是有機氮還是礦質態(tài)氮，由于主要受

37、團聚體重量分布的影響，二者在團聚體中的分布規(guī)律基本相似，均表現(xiàn)為，干潤沙質新成土和黃土正常新成土氮貯量以<0.25 mm團聚體所占比例最大，有機態(tài)氮分別為40.38%和28.27%，礦質態(tài)氮分別為37.31%和31.18%；而簡育圖4 土壤不同團聚體銨態(tài)氮含量及其貯存量分布Fig. 4 Content and stockpiling quantity of ammonium nitrogen distribution of different soil aggregates in different soil layers圖5 土壤不同團聚體硝態(tài)氮含量及其貯存量分布Fig. 5 Cont

38、ent and stockpiling quantity of nitrate nitrogen distribution of different soil aggregates in different soil layers表4 不同土壤不同團聚體有機氮和礦質態(tài)氮含量及其貯存量Table 4 Content and stockpiling quantity of organic nitrogen and mineral nitrogen in different soil aggregates with different soil types (0-20 cm)土壤類型Soil typ

39、e樣品數(shù)Sample number指標Index團聚體類型Aggregate type (mm)>525120.251<0.25干潤沙質新成土Ust-SandicEntisols6有機氮含量Organic nitrogen content(g·kg-1)0.22c0.24c0.28b0.34a0.29b有機氮貯量 Organic nitrogen stockpiling quantity (mg)45.78b46.18b22.86c44.02bc107.54a礦質態(tài)氮含量 Mineral nitrogen content (mg·kg-1)7.24c8.24ab

40、8.62a8.63a7.62bc礦質態(tài)氮貯量Mineral nitrogen stockpiling quantity (mg)1.50b1.58b0.70b1.16bc2.94a黃土正常新成土Los-OrthicEntisols10有機氮含量Organic nitrogen content(g·kg-1)0.73c0.82c0.93c1.18a1.09ab有機氮貯量 Organic nitrogen stockpiling quantity (mg)182.56b157.96bc95.78c215.90ab257.00a礦質態(tài)氮含量 Mineral nitrogen content

41、(mg·kg-1)12.21c14.57abc13.19bc16.15a15.20ab礦質態(tài)氮貯量Mineral nitrogen stockpiling quantity (mg)3.02ab2.70bc1.24c2.82b4.42a簡育干潤均腐土Hap-UsticIsohumisols4有機氮含量Organic nitrogen content(g·kg-1)0.69b0.76ab0.81a0.86a0.78ab有機氮貯量 Organic nitrogen stockpiling quantity (mg)273.34a156.02b84.70c133.54b110.0

42、2bc礦質態(tài)氮含量 Mineral nitrogen content (mg·kg-1)11.00a13.93a14.12a12.88a11.49a礦質態(tài)氮貯量Mineral nitrogen stockpiling quantity (mg)4.48a3.00ab1.48b1.96b1.48b土墊旱耕人為土Eum-OrthicAnthrosols2有機氮含量Organic nitrogen content (g·kg-1)1.06b1.08b1.13ab1.23a1.21a有機氮貯量 Organic nitrogen stockpiling quantity (mg)53

43、1.38a247.08b112.30b141.84b64.52b礦質態(tài)氮含量 Mineral nitrogen content (mg·kg-1)28.45ab23.26ab19.93b25.54ab31.58a礦質態(tài)氮貯量Mineral nitrogen stockpiling quantity (mg)14.38a5.32b1.98b3.10b1.68b同一行中不同字母表示差異顯著。下同Different letters in same row mean significant difference (P<0.05).The same as below干潤均腐土和土墊旱耕人

44、為土氮貯量以>5 mm團聚體所占比例最大，有機態(tài)氮分別為36.08%和48.43%，礦質態(tài)氮分別為36.21%和51.35%，差異均達顯著水平，這種差異顯然與團聚體質量分布不同有關。2.5 植被類型對不同團聚體氮素分布的影響植物通過從土壤中吸收礦質態(tài)氮，同時將同化形成的部分有機氮又返回土壤，因此，植被對土壤氮素循環(huán)及土壤氮素分布具有重要意義。本研究以黃土正常新成土020 cm土層為對象，討論不同植被下土壤各級團聚體氮素分布狀況，結果表明（表5），不同植被下土壤各級團聚體氮素含量具有一定差異，大體上，有機氮含量表現(xiàn)為自然林地（1.122.34 g·kg-1）>新墾農田（0.

45、861.09 g·kg-1）>人工林地（0.481.19 g·kg-1）>農地（0.620.85 g·kg-1）；礦質態(tài)氮含量表現(xiàn)為自然林地（14.8123.39 mg·kg-1）>人工林地（11.7615.28 mg·kg-1）農地（11.6516.14 mg·kg-1）>新墾農田（8.7715.11 mg·kg-1）。自然林地具有豐富的植物多樣性，地面枯落物較多，將養(yǎng)分富集于土壤表層，土壤很少擾動，有利于形成和增加土壤有機氮含量，因此有機氮礦化的基數(shù)大，其礦質態(tài)氮含量也高于其它植被條件下的土壤；試

46、驗所用的新墾農田由于自然林地開墾時間不長，土壤有機氮含量也相對較高；人工林地由農田土壤退耕形成，由于退耕時間較短，每年輸入土壤有機氮有限，因此人工林地含氮量比自然林地低；而農地由于耕種時間悠久，表層通氣又好，微生物活動強烈，有機質分解快，土壤各形態(tài)氮素指標均表現(xiàn)較低。因此本研究說明植被恢復過程中，有利于增加土壤氮“庫”。對于不同團聚體（表5），農地和人工林地有機氮含量以0.251 mm團聚體最高，分別為0.85 g·kg-1和1.19 g·kg-1，自然林地和新墾農田有機碳含量以<0.25 mm團聚體最高，分別為2.23 g·kg-1和1.09 g·

47、;kg-1；對礦質態(tài)氮含量，農地以0.251 mm團聚體最高，為16.14 mg·kg-1g，人工林和自然林以<0.25 mm團聚體最高，分別為15.28 mg·kg-1和23.39 mg·kg-1，新墾農田以25 mm團聚體最高，為15.11 mg·kg-1。然而，無論是有機氮貯量還是礦質態(tài)氮貯量，農地和人工林地以<0.25 mm團聚體中最大，有機氮貯量分別為243.66 mg和314.18 mg，礦質態(tài)氮貯量分別為5.28 mg和6.64 mg；對自然林地，有機氮貯量以0.251 mm團聚體中最大，為416.36 mg；礦質態(tài)氮貯量以&g

48、t;5 mm團聚體中最大，為5.44 mg；對新墾農田有機氮和礦質態(tài)氮貯量均以0.251 mm團聚體中最大，分別為284.58 mg和3.06 mg。這進一步說明植被通過影響土壤團聚化過程而導致不同團聚體氮含量與貯量發(fā)生分異17。表5 不同植被不同團聚體有機氮和礦質態(tài)氮含量及其貯存量Table 5 Content and stockpiling quantity of organic nitrogen and mineral nitrogen in different soil aggregates with different vegetation types (0-20 cm)植被Vege

49、tation type樣品數(shù)Sample number指標Index團聚體類型Aggregate type (mm)>5522110.25<0.25農地Farming land3有機氮含量Organic nitrogen content (g·kg-1)0.63c0.65c0.72b0.85a0.62c有機氮貯量 Organic nitrogen stockpiling quantity (mg)149.32b109.9bc47.30c113.08bc243.66a礦質態(tài)氮含量 Mineral nitrogen content (mg·kg-1)11.65b14

50、.26ab13.25b16.14a13.22b礦質態(tài)氮貯量Mineral nitrogen stockpiling quantity (mg)2.82b2.34b0.84b2.10b5.28a人工林地Artificial forest land3有機氮含量Organic nitrogen content (g·kg-1)0.48b0.57b0.74b1.19a0.74b有機氮貯量 Organic nitrogen stockpiling quantity (mg)102.74bc97.90bc50.84c139.26b314.18a礦質態(tài)氮含量 Mineral nitrogen co

51、ntent (mg·kg-1)11.76a13.27a12.61a15.18a15.28a礦質態(tài)氮貯量Mineral nitrogen stockpiling quantity (mg)2.38b2.28b0.86b1.80b6.64a自然林地Natural forest land2有機氮含量Organic nitrogen content (g·kg-1)1.12b1.39b1.53ab1.82ab2.34a有機氮貯量 Organic nitrogen stockpiling quantity (mg)355.12ab303.00ab195.36b416.36a261.6

52、8ab礦質態(tài)氮含量 Mineral nitrogen content (mg·kg-1)17.16a16.42a14.81a23.08a23.39a礦質態(tài)氮貯量Mineral nitrogen stockpiling quantity (mg)5.44a3.54b1.90c5.22a2.56bc新墾農田Fresh assart2有機氮含量Organic nitrogen content (g·kg-1)0.86e0.90d0.95c1.00b1.09a有機氮貯量 Organic nitrogen stockpiling quantity (mg)179.60a175.16a

53、136.34a284.58a186.50a礦質態(tài)氮含量 Mineral nitrogen content (mg·kg-1)8.77a15.11a12.36a10.68a9.83a礦質態(tài)氮貯量Mineral nitrogen stockpiling quantity (mg)1.80a3.04a1.70a3.06a1.70a3 討論陳恩鳳等18研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機質與土壤團聚體之間存在著密切關系，它是土壤團聚體的主要膠結劑，孫天聰?shù)?研究表明，長期施肥處理耕層土壤有機質、全氮在不同粒級團聚體中的分布呈現(xiàn)較大差異，并且在各級團聚體也呈現(xiàn)出較強的分布規(guī)律，0.251 mm 粒級團聚體中養(yǎng)分

54、含量占優(yōu)勢。本研究與過去的研究資料具有類似結果。本試驗結果表明，不同土壤團聚體，其有機氮和礦質態(tài)氮含量明顯不同，均以0.251 mm團聚體有機氮和礦質態(tài)氮含量最大，說明土壤在團聚化過程，特別是土壤顆粒從微團粒（<0.25 mm）到團粒（>0.25 mm）的轉化過程中，土壤氮素起著極其重要的作用。這與土壤有機質在多年保護性種植或耕作后，新有機質的固定主要發(fā)生在<0.25 mm團聚體中的結果相吻合19。由于土壤有機碳、氮關系是“共濟”關系20，在一般情況下，土壤有機碳與有機氮具有顯著的相關關系。因此，在研究土壤團聚化過程時，應該從土壤有機碳、氮等多角度進行綜合分析，對土壤有機碳方

55、面筆者已有研究報道13。土壤氮庫處在不斷累積與分解的動態(tài)過程中，其含量決定于累積速度和分解速度的相對強度，而生物累積與分解的相對強度又與植被、氣候、地形、土壤類型、質地、耕作、施肥措施等條件密切相關21。薛曉輝等22對陜北黃土高原地區(qū)不同年限、不同植被立地土壤有機質和養(yǎng)分含量的分析發(fā)現(xiàn)，土壤有機質和全氮受地理位置影響，隨緯度北移而減小，其順序為：富縣>宜川>安塞>神木。本研究結果表明，對于黃土高原地區(qū)土壤，土壤中各級團聚體的氮含量隨緯度的增加而降低，總體上看，土墊旱耕人為土各級別團聚體含氮最高，以干潤砂質新成土各級別團聚體含氮最低。以上結果進一步說明：盡管土壤有機質和氮含量及

56、貯量受到植被、氣候、施肥等多種因素的影響，但某一地區(qū)土壤有機質和氮的含量和貯量，則是該土壤在特定條件下累積和分解之間的一個平衡值23，因此，其氮含量和貯量以及在團聚體中的分布具有相對穩(wěn)定的特征。大量研究表明24,25,27,28，黃土高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設對土壤氮庫具有一定的影響。張俊華等24在野外調查分析的基礎上，測定了沙棘、黃刺玫、油松以及草地和農田土壤全氮含量，結果表明：黃土高原半濕潤地區(qū)恢復植被能夠顯著提高土壤全氮含量，且草地>沙棘>黃刺玫>油松；張紅等25以黃土丘陵溝壑區(qū)子午嶺次生林區(qū)為研究區(qū)域，研究了不同植被覆蓋對土壤養(yǎng)分狀況的影響，結果表明，不同植被覆蓋類型下，土壤全氮含量為喬木草本>灌木>農田棄耕地；有效氮含量為喬木>灌木草本農田>棄耕地；本研究結果也表明，在不同植被下有機氮含量表現(xiàn)為自然林地>新