可溶性有机氮在陕北黄土高原植被恢复中氮素转化中的作用

The indoor incubation experiment and measurement analysis were carried out in this study. Soil samples, collected from woodlands in different years of returning farms to forests on Loess Plateau of Northern Shaanxi. In April, June, August and November, soil samples were collected from Pinus tabulaeformis, Hippophae rhamnoides of having one year, five year, nine year, thirteen year and seventeen year. Contrast was arable land. There were three plots respectively in upslope, mid-slope and downslope. Each plot was 20 m × 20 m. Soil samples were collected from each plot at three depths(0-10, 10-20 and 20-40cm). Each sample was collected four years at same site. There were three replicates per site. Laboratory analysis was conducted to investigate the contents of SON. More attention has been focused on the behavior of SON in these soils. The laboratory experiment were conducted to measure the adsorption of SON and incubation experiment were carried out to study the relationship between Son and nitrogen mineralization. The aims of our study were to determine the role of SON in nitrogen transformation on the Loess Plateau of Northern Shaanxi.

采用野外定点动态取样和室内模拟试验相结合的方法进行研究。以退耕还林后的人工林生态系统中土壤可溶性有机氮（Soluble organic nitrogen，SON）为研究对象，研究土壤SON含量在不同退耕年限、不同植被类型上的变化特征、SON吸附特性以及SON与氮素矿化关系。试验布置在延安市吴起县杨青小流域封山育林试验区，在该试验区选取退耕1年、5年、9年、13年和17年五个年限的油松和沙棘林，分别在每年的4月、6月、8月和11月采集样品，同一样地连续4年取样。人工林附近长期种植谷子的土壤作为对照。在每种林分类型内，沿坡上、坡中和坡下分别随机各布设3个20 m×20 m的样地，按0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm分层取样。采集的样品进行SON含量测定及室内吸附和矿化试验，明确陕北黄土高原延安地区人工林地生态系统中土壤SON含量特征以及SON在当地土壤中被保持和供应氮素的作用。

为了解陕北黄土高原退耕还林后土壤SON库大小、吸附及迁移、氮素保持与供应等特性。选取志丹县不同退耕年限、不同类型人工林分（沙棘林、油松林、刺槐林、杏树林）为研究对象，草地和玉米地作为对照。于每年的春夏秋冬定点采样，每块样地按0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm分层采集土样，研究不同林分土壤SON时空变化特征、吸附、迁移特性以及矿化特性。结果表明：a.退耕还林显著增加了土壤SON含量，并且随着林龄增加其含量在增加。土壤SON占可溶性总氮的比例平均为84%。沙棘林和杏树林富集土壤养分能力优于油松林和刺槐林。土壤SON具有表聚性，较深土壤(20-30cm)含量不容忽视。土壤 SON季节变化特征明显，春夏季高于秋冬季，这与该区域四季分明、雨热同季的气候特点相适应。阳坡和坡下比阴坡和坡上更易于累积土壤SON，阳坡植物生长旺盛，枯枝落叶归还量大导致养分累积量高。土壤SON与土壤肥力因子间有显著正相关关系。b.黄土丘陵区沙棘林（0-30 cm）土壤SON的吸附能力随着植被恢复年限增加而增大。20 a沙棘林的吸附能力最强，草地的吸附能力最弱。SON的吸附量随着外源SON添加量的增加而增大，但其吸附率随着外源SON的添加量的增大，呈现先上升后下降的趋势。植被恢复可以增加土壤对SON的吸附能力，但该区土壤对SON的吸附率（平均38.1%）仍处于较低水平。研究区域粉砂壤质土，垂直节理发育好，物质迁移较强，对SON的吸附能力较弱，增加了SON的淋溶或径流损失，不利于SON的保持。c.土壤累积矿化量在3.43-11.43mg kg-1之间，矿化速率在0.09-0.32 mg kg-1 d-1之间。累积矿化量与矿化速率均表现为沙棘林、杏树林和农田高于草地和油松林。累积矿化量与矿化速率土层间表现为0-10cm土层高于10-20cm。本项目明确了退耕还林显著提升土壤肥力，沙棘林土壤SON含量及氮素供应方面的作用优于刺槐林、油松林和杏树林；揭示了SON纵向淋溶和沿坡面迁移能力较强，该区域土壤SON的迁移与保持值得关注。研究结果对于科学评估陕北黄土高原退耕还林地的土壤质量恢复程度具有重要意义。