离子交换树脂袋法研究森林土壤硝态氮

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1、方运霆等：离子交换树脂袋法研究森林土壤硝态氮及其对氮沉降增加的响应487离子交换树脂袋法研究森林土壤硝态氮及其对氮沉降增加的响应方运霆1,2，莫江明1*，周国逸11.中国科学院华南植物园鼎湖山森林生态系统定位研究站，广东肇庆526070；2.中国科学院研究生院，北京100039摘要：用离子交换树脂袋法，研究了鼎湖山三种森林（马尾松林、马尾松针叶阔叶混交林和季风常绿阔叶林）土壤硝态氮对外加氮的响应特征。结果表明，土壤硝态氮显著地受森林类型、季节和氮处理的影响。整体而言，阔叶林土壤硝态氮极显著高于马尾松林和混交林，而马尾松林和混交林之间的差异则不

2、显著。三种森林土壤硝态氮的季节变化均表现为春季和夏季极显著高于冬季和秋季，而冬季又显著高于秋季。外加氮处理提高土壤硝态氮水平，其中在马尾松林和阔叶林氮处理效应显著。所得结果与直接采集土壤或土壤水测定的硝态氮含量的结果一致，表明离子交换树脂袋法是评价土壤硝态氮水平行之有效的手段之一。关键词：氮沉降；森林土壤；硝态氮；离子交换树脂袋法；鼎湖山中图分类号：S714文献标识码：A文章编号：1672-2175（2005）04-0483-05方运霆等：离子交换树脂袋法研究森林土壤硝态氮及其对氮沉降增加的响应487铵态氮和硝态氮是土壤有效氮主要存在形式，也

3、是植物吸收氮素的主要形态，但土壤有效氮组成变化往往受光照、水分和温度等环境因子与土壤pH值、凋落物数量和质量、土壤动物、微生物种群和活性等基质条件的影响[1~3]，研究森林土壤有效氮动态及其影响因素对于了解森林生产力和氮素的循环与转化具有重要的意义[1~3]。评价土壤氮素动态有直接收集土壤或土壤水测定其含量、埋土袋（管）和埋离子交换树脂袋法（Ion-exchangeresinbagsmethod）等多种方法。其中离子交换树脂袋法，与其它方法相比，具有简单容易掌握的优点，且避免了土壤风干、磨粉等制备过程，因而在国外上世纪80年代初就受到重视[4

4、,5]。近期，国外有关使用离子交换树脂袋法研究氮沉降对森林土壤硝态氮动态报道也屡见不鲜[6~8]。但是，在我国使用离子交换树脂袋法研究森林土壤氮素动态仅近年来受一些学者的关注。前期，我们采用离子交换树脂袋法研究了鼎湖山三种森林土壤有效氮特性[1,2,9]，并以此探讨了土壤有效氮与森林演替和人为干扰（林下层收割）间的关系[10]，对该方法在我国的使用和推广做了很多有益的探索。由于近几十年来矿物燃料燃烧、含氮化肥的生产和使用及畜牧业等人类活动向大气中排放的含氮化合物激增并引起大气氮沉降也成比例增加[11]。氮沉降的增加会直接或通过增加硝化作用而间

5、接增加森林土壤铵态氮和硝态氮水平[6~8,11~13]。与铵态氮相比，硝态氮由于容易从土壤流失，从而导致土壤和土壤水酸化。而且，硝态氮在离开森林生态系统后进入水生生态系统还会导致系统富营养化，因而更多地受到生态学家的关注[6~8,11~13]。本文的目的是首先报道采用离子交换树脂袋法研究鼎湖山马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林土壤硝态氮对外加氮处理的响应特征，然后与直接采集土壤和土壤水的方法所得结果[14,15]比较，从而对该方法做些评价。1研究地概况鼎湖山国家级自然保护区始建于1956年，位处广东省肇庆市东北郊，东经112°33'，北纬23°

6、10'，总面积约为1155hm2。保护区气候具有明显的季风性，年平均降雨量为1927mm，其中75%分布在3月到8月份，而12月到次年2月仅占6%。年平均相对湿度为80%。年平均温度为21.4℃，最冷月（1月）和最热月（7月）的平均温度分别为12.6℃和28.0℃[16]。为研究氮沉降对南亚热带森林生态系统结构和功能的影响及其机制，在鼎湖山自然保护区新建了马尾松针叶林、马尾松针阔混交林和季风常绿阔叶林样地。3个森林研究样地具有相同的土壤类型（赤红壤）、类似的海拔高度（150~350m）和坡度（20°~30°）。其中，针叶林样地位于保护区东南角

7、缓冲带，森林由政府林场于1930－1950年间营造，在过去允许当地农民砍小树和收割林下层作为薪柴。林下层植物稠密，以桃金娘（Rhodomyrtustomentosa）等为优势。混交林在保护区的缓冲带地质疗养院背后，森林起源于上世纪30年代营造的马尾松林，因得到良好保护，荷木和锥栗（Castanopsis方运霆等：离子交换树脂袋法研究森林土壤硝态氮及其对氮沉降增加的响应487fissa）等阔叶树种逐渐入侵而成[14]。群落结构较为简单，乔木层为马尾松和荷木，更新层及灌木层为荷木、变叶榕（Ficusvariolosa）、三叉苦（Evodialep

8、ta）、豺皮樟（Litsearotundiflora）和桃金娘等植物种。阔叶林样地位于三宝峰东北坡，在季风常绿阔叶林生物多样性研究永久样地的右侧，群落保存较完好。森