灌丛化对川西北高寒草地土壤氮素的影响研究

王铭铢

摘 要：为了揭示灌丛化对高寒草地土壤空间异质性的影响，本文研究了灌丛化对川西北高寒草地土壤氮素的影响。结果表明：N含量和化学计量的变化特点符合沃岛效应的特征，灌丛周围的土壤养分均表现出较强的空间异质性，且异质化程度随生长年限增加而增强，随距离灌丛内部表层土壤的距离辐射状减弱。随灌丛化进程的发展，TN、NH4+-N和NO3-N含量呈上升趋势；结果表明，沃岛效应内部异质性变化也存在差异，并受到灌丛和生态环境的共同影响。

关键词：川西北；高寒草地；灌丛化；氮素

1.引言

氮素是植物生长过程中所必须的大量元素之一，它在生态系统中发挥着重要的调节作用，是土壤碳氮循环中的重要组成部分[1]。有大量研究表明，在灌丛化进程中，灌丛斑块的沃岛效应会显著影响土壤氮组分的空间分布格局[2]。所以对土壤氮素的研究对高寒草地土壤空间异质性的了解具有重大意义[3]。

2.指标测定

（1）土壤全氮（Total Nitrogen，TN）采用凯氏消煮法测定；用100目筛称取风干土样0.5g（精确到0.001g）放入干燥的150 ml凯氏瓶底部，加入少量去离子水湿润土样后，加入2g混合加速剂和5ml硫酸溶液，摇匀，将开式瓶倾斜置于300W变温电炉上消煮，消煮完毕后，冷却，用凯氏定氮仪定氮，最后用0.05mol/L硫酸滴定。

（2）碱解氮（Available Nitrogen，AN）采用碱解扩散法测定；称取通过1 mm；筛风干土样5.000g和硫酸亚铁1g，均匀置于洁净的扩散皿外室，水平轻轻旋转扩散皿，使土样均匀地铺开。在40°C恒温箱中，碱解扩散24小时后取出，内室吸收液中的NH3用0.01 mol/L，硫酸标准液滴定（鲍士旦，2000）。

（3）铵态氮（NH4+-N）采用2.0mol/LKCl提取后用靛酚蓝比色法测定；吸取土壤浸出液2ml-10ml（NH4+-N，2 μg-25 μg）放入50ml容量瓶中，将氯化钾溶液补充至10ml，然后加入苯酚溶液5mL和次氯酸钠碱性溶液5ml，摇匀。并利用NH4+-N标准溶液绘制标准曲线，操作同滤液一致（Setia et al.，2012）。

（4）硝态氮（NO3--N）采用2.0 mol/LKCl提取后用紫外分光光度法测定；称取风干±20g过0.45mm筛样品至250ml三角锥形瓶，加入100ml1mol/L的氯化钾溶液进行提取，然后用滤液测定，分别于220 nm和275 nm处比色。并利用10 mg L-1 NO3--N标准溶液绘制标准曲线，操作同滤液一致（宋歌等，2007）。

3. 结果分析

3.1土壤TN变化特征

在灌丛化过程中，随着灌丛生长年限的增加，TN呈上升趋势。大灌丛比小灌丛内部内部0-10cm，10-20cm，20-30cm和30-40cm土层TN均值分别上升了2.62%，9.96%，10.77%和10.47%，达到显著水平（P < 0.05）。在40-100cm土层差异不显著（P>0.05）。

大灌丛内部0-80cm土层TN显著高于灌丛外部（P<0.05），边缘0-20cm土层TN显著高于灌丛外部（P<0.05）；小灌丛内部0-40cm土层TN显著高于灌丛外部（P<0.05），边缘0-10cm土层TN显著高于灌丛外部（P<0.05）。相较于灌丛外部，大小灌丛内部0-10cm，10-20cm，20-30cm和30-40cm土层土壤TN分别显著上升64.38%、57.34%，16.51%、16.08%，7.46%、2.63%和8.76%、3.24%。

以上表明随着金露梅灌丛的发育，TN的空间异质性受到了显著影响，且影响程度由灌丛内部至外部、由地表至深层逐渐降低。

3.2土壤NH4+-N变化特征

在灌丛化过程中，随着灌丛生长年限的增加，NH4+-N呈上升趋势。大灌丛比小灌丛内部内部0-10cm，10-20cm，20-30cm和30-40cm土层NH4+-N均值分别上升了36.45%，21.25%，12.87%和9.67%，达到显著水平（P < 0.05）。在40-100cm土层差异不显著（P>0.05）。

大灌丛内部和边缘0-40cm土层NH4+-N显著高于灌丛外部（P<0.05）；小灌丛内部和边缘0-30cm土层NH4+-N显著高于灌丛外部（P<0.05）。相较于灌丛外部，大小灌丛内部0-10cm，10-20cm和20-30cm土层土壤NH4+-N分别显著上升76.19%、22.82%，33.08%、10.81%和12.43%、14.65%。

以上表明随着金露梅灌丛的发育，NH4+-N的空间异质性受到了显著影响，且影响程度由灌丛内部至外部、由地表至深层逐渐降低。

3.3土壤NO3-N变化特征

在灌丛化过程中，随着灌丛生长年限的增加，NO3-N呈上升趋势。大灌丛比小灌丛内部0-10cm，10-20cm，20-30cm，30-40cm和40-60cm土层NO3-N均值分别上升了20.10%，17.78%，50.63%，70.22%和35.39%，达到显著水平（P < 0.05）。在40-100cm土层差异不显著（P>0.05）。

大灌丛内部0-60cm土層NO3-N显著高于灌丛外部（P<0.05），边缘0-40cm土层NO3-N显著高于灌丛外部（P<0.05）；小灌丛内部0-40cm土层NO3-N显著高于灌丛外部（P<0.05），边缘0-30cm土层NO3-N显著高于灌丛外部（P<0.05）。相较于灌丛外部，大小灌丛内部0-10cm，10-20cm，20-30cm和30-40cm土层土壤NO3-N分别显著上升62.50%、29.89%，84.14%、56.26%，79.28%、73.38%和85.21%、49.15%。

以上表明随着金露梅灌丛的发育，NO3-N的空间异质性受到了显著影响，且影响程度由灌丛内部至外部、由地表至深层逐渐降低。

参考文献

[1] 崔霞，宋清洁，张瑶瑶，胥刚，孟宝平，高金龙. 基于高光谱数据的高寒草地土壤有机碳预测模型研究[J]. 草业学报. 2017（10）：56-59.

[2] 张亮，沈潮，邓杰，田浩. 放牧干扰对草地土壤理化性质的影响[J]. 防护林科技. 2016（12）：86-90.

[3] 贾婷婷，袁晓霞，赵洪，杨玉婷，罗开嘉，郭正刚. 放牧对高寒草甸优势植物和土壤氮磷含量的影响[J]. 中国草地学报. 2013（06）：28-32.