浙北山区小流域植被类型对土壤无机氮的影响

2016-11-09汪庆兵张建锋陈光才李泽波杨泉泉

植物研究 2016年2期

关键词：氮素植被流域

汪庆兵吴灏张建锋* 陈光才李泽波王丽,2 杨泉泉

(1.中国林科院亚热带林业研究所，富阳 311400； 2.江西理工大学冶金与化学工程学院，赣州 341000)

* 通信作者：E-mail:zhangk126@126.com

浙北山区小流域植被类型对土壤无机氮的影响

汪庆兵1吴灏1张建锋1*陈光才1李泽波1王丽1,2杨泉泉1

(1.中国林科院亚热带林业研究所，富阳 311400；2.江西理工大学冶金与化学工程学院，赣州 341000)

赋石水库；集水区；植被类型；土壤无机氮；分布特征

土壤氮素不仅是土壤的重要组成部分，而且是生态系统中极其重要的生态因子，因此一直倍受生态学、土壤学等多个学科的关注[20]。在非点源氮污染中，以往的研究主要侧重于化肥施用和生活排污等人为污染源，对土壤氮库和大气氮沉降等自然污染源关注较少，然而土壤本身储存着大量的氮，是一个巨大的氮库。有研究报道，我国不同土地利用方式的土壤，其0～20 cm的含氮量约为1.80～13.05 t·hm-2，由此进入生态系统的氮素远远高于人为污染源产生的氮[21～22]。赋石水库位于浙江省安吉县西苕溪支流上游，是湖州市及周边城市的重要水源地。以往研究大多集中在不同土地利用类型对面源污染输出的影响、下游河流水质的响应和面源污染N、P流失的规律等方面，对入库水源地不同植被类型对土壤氮素的影响研究较少[23～25]。本研究通过比较赋石水库集水区不同植被类型土壤表层和亚表层氮素的分布特征，初步揭示了该区不同植被类型对水库氮素输入贡献在空间和时间上的差异，以期对评价该区对面源污染负荷和建立健康的滨岸带提供理论支持和科学依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

研究区域位于浙江省西北部湖州市安吉县内，长江三角洲经济区的西部，地处119°14′E～119°53′E和30°23′N～30°53′N，面积1 886 km2，人口46万，是一个山地(11.5%)、丘陵(50%)、岗地(13.1%)和平原(25.4%)等多种地貌类型组合的山区县。研究的小流域位于浙北重要水源地——赋石水库集水区，该流域属于中纬度北亚热带季风区，气候温和，四季分明，雨量充沛，流域年平均降雨量1 100～1 900 mm，降雨量分布不均，主要集中在4～10月，占全年降水量的77.32%。该集水区属于丘陵山地粮、茶、桑、果和林综合农业区，主要种植毛竹(Phyllostachysedulis)、板栗(Castaneamollissima)、白茶(Camelliasinensis(L.)O.Ktze.)和吊瓜(TrivhosantneskirilouiiManim)等。近年来，随着板栗和毛竹种植面积的快速增长，由人类生产、生活引起的面源污染普遍存在，水库水质面临富营养化污染威胁[26]。

1.2 土壤样品采集

表1 研究区各植被类型基本概况

1.3 土壤样品测试方法

该品种由湖北恩施中国南方马铃薯研究中心（湖北省恩施市三岔乡天池山，邮编：445000）和湖北清江种业有限责任公司联合培育。

1.4 数据统计

2 结果与分析

2.1 不同生长季节各植被类型土壤理化性质

不同类型植被的土壤理化基本指标如表2所示。在非植物生长季，6种植被类型pH值在4.45～5.27，含水量在15.52%～29.30%，SOM含量在14.43～25.15 g·kg-1，TP含量为0.50～1.00 g·kg-1；在植物生长季，6种植被类型pH值在4.52～5.74，含水量在17.27%～35.62%，SOM含量在18.98～27.92 g·kg-1，TP含量为0.55～1.16 g·kg-1，其总体差异情况高于植物非生长季。

表2 研究区不同植被类型土壤理化性质

注：同行不同小写字母表示植被类型间差异显著(P<0.05)，同列不同大写字母表示生长季间差异显著(P<0.05)，下同。

Note:The different normal letters mean significant difference among different(P<0.05) vegetation types at 0.05 levels. The different capital letters mean significant difference(P<0.05) among plant non-growing season and plant growing season at 0.05 levels. The same as below.

测定项目Measureditem时间Time植被类型VegetationtypesS1N1C1S2C2C3NO-3-N(mg·kg-1)非生长季Non-growingseason2.67±0.92cB3.38±1.43cdB4.91±0.79cB7.71±1.97bB12.76±0.65aB8.71±1.24bB生长季Growingseason15.62±0.36cA12.95±1.15dA13.28±0.79dA18.43±1.01bA22.55±1.76aA16.19±0.83cANH+4-N(mg·kg-1)非生长季Non-growingseason6.43±0.33cB9.96±1.85bA13.14±1.91aA6.85±0.75cA1.69±0.43dB2.40±1.24dB生长季Growingseason9.09±0.68aA7.70±0.18bcA7.95±0.24bB6.68±0.67cA6.96±0.73cA6.36±0.30cA

2.3不同植被类型土壤0～20cm土壤氮的分布特征

2.4不同植被类型土壤20～40cm土壤氮的分布特征

表4 研究区不同植被类型0～20 cm土壤氮的分布特征

表5 研究区不同植被类型20～40 cm土壤氮的分布特征

图1 不同植被类型土壤与生长季间Hydro-N含量比较不同小写字母表示植被类型间差异显著(P<0.05),不同大写字母表示生长季间差异显著(P<0.05)。Fig.1 Soil hydrolysable nitrogen contents in different vegetation types at plant non-growing season(A) and plant growing season(B) The different normal letters mean significant difference among different(P<0.05) vegetation types at 0.05 levels, the different capital letters mean significant difference(P<0.05) among plant non-growing season and plant growing season at 0.05 levels.

2.5 不同植被类型土壤Hydro-N的分布特征

NO-3-NNH+4-NHydro-NOrg-NTNTPSOMpHNO-3-N1.000-0.4440.541*0.846**0.851**0.681**0.668**0.549*NH+4-N-0.4441.000-0.599*-0.605**-0.592**-0.771**-0.366-0.234

注：*表示显著性水平P<0.05,**表示显著性水平P<0.01,下同。

Note: “*”and “**” Showed significant differences atP<0.05 andP<0.01%,the same as below.

NO-3-NNH+4-NHydro-NOrg-NTNTPSOMpHNO-3-N1.000-0.4500.648**0.780**0.785**0.4580.738**0.676**NH+4-N-0.4501.000-0.150-0.633**-0.630**-0.482*-0.545*-0.696**

3 讨论

人为活动或自然原因输入的氮素，大部分会滞留在土壤中，进而随水分等扩散至植物根系周围，然后植物将其吸收、同化；但吸收的大部分氮素随着植物组织的衰老和凋落又回归到土壤表层，尽管如此，植物通过根系吸收仍然被认为是水陆交错带除氮的重要机制，对滞留在土壤中的氮素去除效果显著[3]。

一般认为，滨岸带50～200 m的区域是重要的污染净化单元，该区域的合理规划和保护，对于保护下游水质意义重大[39]。本研究通过比较了浙北山区小流域不同植被土壤Inorg-N含量在植物非生长季和生长季的变化，初步揭示了滨岸带不同植被类型对土壤Inorg-N分布的影响。分析了浙北山区小流域不同植被类型土壤在水库氮素输入上的贡献大小，将为该区面源污染中氮流失的治理和营造健康的滨岸缓冲植被带提供理论基础和科学依据。

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InfluenceofDifferentVegetationTypesontheSoilInorganicNitrogenatSmallWatershedinNorthernZhejiangProvince

WANG Qing-Bing1WU Hao1ZHANG Jian-Feng1*CHEN Guang-Cai1LI Ze-Bo1WANG Li1,2YANG Quan-Quan1

(1.Institute of Subtropical Forestry,Chinese Academy of Forestry,Fuyang 311400；2.School of Metallurgy and Chemical Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000)