鹽漬化對沙棗林氮組分的影響

朱引龍，蔡立群，2*，李海亮

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

土壤鹽漬化是指易溶性鹽分積累在土壤表層的過程。土壤鹽漬化現(xiàn)象通常出現(xiàn)在干旱半干旱、土壤蒸發(fā)強(qiáng)度大、地下水位高且可溶性鹽類含量較高的地區(qū)[1]。我國為鹽漬化問題較為嚴(yán)重的國家之一，第二次全國土壤普查數(shù)據(jù)顯示，我國鹽漬土總面積約為3.6×107公頃，占全國可利用土地面積的4.88%，甘肅省土壤鹽漬化面積約為141.4×104公頃[2]，其中張掖市鹽漬化土壤面積大、分布廣，其中輕鹽漬土占62.5 平方公里、重鹽漬土占11.4 平方公里、鹽土占21.1 平方公里[3]。

土壤鹽漬化問題制約著世界各國的農(nóng)業(yè)發(fā)展。氮素是陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要限制因子[4]，是作物生長發(fā)育的必需元素[5]。土壤有機(jī)氮作為土壤氮素的重要組成部分[6]，與土壤供氮潛力息息相關(guān)，不僅能維持土壤氮素肥力，還直接決定土壤供氮能力[7]。有機(jī)氮還是土壤中礦質(zhì)氮的源和庫，在氮素養(yǎng)分循環(huán)過程中具有極其重要的意義[8-9]。因此對有機(jī)氮的研究受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注[10-13]。韋至激[14]等研究發(fā)現(xiàn)，不同灌溉模式和施氮量對廣西自治區(qū)南寧市的有機(jī)氮組分影響存在明顯差異；羅益[15]等在貴州省天柱縣煙葉產(chǎn)區(qū)發(fā)現(xiàn)，雖然不同類型植煙土壤中的有機(jī)氮含量差異較大，但其大小關(guān)系十分穩(wěn)定，均是土壤酸解氨基酸態(tài)氮含量最大，土壤酸解氨基糖態(tài)氮最少，而土壤酸解氨態(tài)氮居中；張名豪[16]等對比了重慶市北碚區(qū)某農(nóng)場紫色土在不同有機(jī)物料施加條件下氮的礦化效果，發(fā)現(xiàn)氮的礦化量與有機(jī)物料中的土壤酸解銨態(tài)氮和土壤酸解氨基酸態(tài)氮呈顯著相關(guān)關(guān)系。而且有機(jī)態(tài)氮含量和分布不同程度受土壤類型、土壤層次、根際環(huán)境、施肥和耕作狀況等諸多因素影響[17-19]。到目前為止，我國關(guān)于旱田土壤供氮特點(diǎn)及供氮能力方面的研究主要集中在不同施肥[20]、耕作[21]、種植年限[22]、土地利用方式[23]等方面，由此可見，前人涉及有機(jī)氮的研究多集中在耕作土壤領(lǐng)域，尤以有機(jī)氮組分評價[24]和肥料施加累積效應(yīng)研究居多[12，25-29]。而關(guān)于鹽漬化水平對土壤有機(jī)氮組分影響的研究還相對匱乏。因此，本文選取種植年限相同而鹽漬化不同的沙棗人工林為研究對象，探討鹽漬化對土壤有機(jī)氮組分的影響，以期為河西地區(qū)鹽漬化土壤資源的利用與修復(fù)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于甘肅省張掖市甘州區(qū)，張掖地處河西走廊中部，屬溫帶大陸性氣候類型，氣候干燥，日照時間長，晝夜溫差大，年平均降水量112.3～354.0 毫米，年平均蒸發(fā)量1 672.1～2 358.4 毫米，年無霜期138～179 天。樣地選擇位于甘肅省張掖市甘州區(qū)北部的三塊鹽漬化程度不同的沙棗人工林，分別將三塊樣地編號為S1（39°0＇56″N，100°29＇11″E）、S2（38°59＇6″N，100°28＇47″E）、S3（39°1＇15″N，100°29＇49″E），分別為鹽土（S1）、中度鹽漬化（S2）、非鹽漬化（S3）。

1.2 樣品的采集與分析

在每塊樣地中隨機(jī)劃定六塊20 m×20 m 的樣方。于2019 年7 月中旬進(jìn)行土壤樣品采集，樣方內(nèi)采用五點(diǎn)取樣法，以內(nèi)徑35 毫米土鉆分別采集0～10 厘米、10～20 厘米、20～30 厘米深度的土壤樣品，在實(shí)驗(yàn)室中風(fēng)干后過篩，用于后期測定。

土壤全氮（TN）采用半微量形式法測定[30]。

土壤有機(jī)氮分級采用BREMNER 方法[8]：土壤酸解液總氮（TAN）采用凱氏定氮法測定；土壤氨基酸態(tài)氮（AAN）采用茚三酮氧化、磷酸鹽-硼酸鹽緩沖液蒸餾法測定；土壤酸解銨態(tài)氮（AN）+土壤氨基糖態(tài)氮（ASN）采用磷酸鹽-硼酸鹽緩沖液蒸餾法測定；土壤酸解銨態(tài)氮采用氧化鎂蒸餾法測定；土壤酸解未知態(tài)氮（HUN）、土壤未酸解態(tài)氮（NHN）和土壤氨基糖態(tài)氮則采用差減法求得。

土壤未酸解態(tài)氮=土壤全氮-土壤酸解液總氮；

土壤氨基糖態(tài)氮=(土壤酸解銨態(tài)氮+土壤氨基糖態(tài)氮)-土壤酸解銨態(tài)氮；

土壤酸解未知態(tài)氮=土壤酸解液總氮-土壤酸解銨態(tài)氮-土壤氨基酸態(tài)氮-土壤氨基糖態(tài)氮。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2013 和SPSS 23 進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析Duncan 法進(jìn)行多重比較分析，用Excel 2013 作圖。

2 結(jié)果

2.1 鹽漬化對土壤酸解液總氮的影響

由圖1 可知，不同樣地同一土層的土壤酸解液總氮含量整體表現(xiàn)為S2 樣地高于S1 和S3 樣地。其中，0～10 厘米和10～20 厘米土層，S2 樣地顯著高于S1、S3樣地，而S1、S3 樣地?zé)o顯著差異，20～30 厘米土層，S1、S2、S3 樣地間均顯著差異（P＜0.05）。

圖1 鹽漬化對土壤酸解液總氮的影響

隨著土層深度的增加土壤中酸解總氮含量呈減小趨勢，其變化表現(xiàn)為0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30厘米。S1 樣地0～10 厘米顯著高于20～30 厘米土層，S2樣地0～10 厘米、10～20 厘米和20～30 厘米土層間均顯著差異，S3 樣地0～10 厘米和10～20 厘米土層分別與20～30 厘米土層存在顯著差異，但0～10 厘米和10～20厘米土層無顯著差異（P＜0.05）。

2.2 鹽漬化對土壤酸解銨態(tài)氮的影響

由圖2 可知，不同樣地同一土層的土壤酸解銨態(tài)氮含量整體表現(xiàn)為S2 樣地高于S3 樣地高于S1 樣地。其中，0～10 厘米土層，S2 和S3 分別顯著高于S1，而S2、S3 差異不顯著；10～20 厘米土層，S1、S2、S3 樣地間存在顯著差異；20～30 厘米土層，S1 和S3 分別顯著低于S2，而S1 樣地與S3 樣地差異不顯著（P＜0.05）。

圖2 鹽漬化對土壤酸解銨態(tài)氮的影響

同一樣地隨土層深度的增加土壤中酸解銨態(tài)氮含量呈減小趨勢，其變化表現(xiàn)為0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30 厘米。S1 樣地0～10 厘米顯著高于20～30 厘米土層；S2 樣地0～10 厘米、10～20 厘米 和20～30 厘米土層間均無顯著差異；S3 樣地10～20 厘米和20～30 厘米土層分別與0～10 厘米土層存在顯著差異，但10～20 厘米和20～30 厘米土層無顯著差異（P＜0.05）。

2.3 鹽漬化對土壤氨基糖態(tài)氮的影響

由圖3 可知，0～10 厘米、10～20 厘米土層的土壤氨基糖態(tài)氮含量均表現(xiàn)為S1 樣地高于S2 高于S3 樣地，其中0～10 厘米土層，S1 樣地顯著高于S2、S3 樣地（P＜0.05），而S2、S3 樣地間無顯著差異（P＜0.05）；20～30 厘米土層土壤氨基糖態(tài)氮含量呈先升后降的趨勢，具體表現(xiàn)為S2 樣地高于S1 樣地高于S3 樣地，且三塊樣地間無顯著差異（P＜0.05）。

圖3 鹽漬化對土壤氨基糖態(tài)氮的影響

S1 樣地隨土層深度的增加土壤中氨基糖態(tài)氮含量呈減小趨勢，其變化表現(xiàn)為0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30 厘米；S2、S3 樣地隨土層深度的增加土壤中氨基糖態(tài)氮含量呈先增后降的趨勢，但S2 樣地土壤氨基糖態(tài)氮含量變化表現(xiàn)為10～20 厘米＞20～30 厘米＞0～10 厘米，而S3 樣地土壤氨基糖態(tài)氮含量變化表現(xiàn)為10～20厘米＞0～10 厘米＞20～30 厘米，且S1、S2、S3 樣地土層間均無顯著差異（P＜0.05）。

2.4 鹽漬化對土壤氨基酸態(tài)氮的影響

由圖4 可知，0～10 厘米、10～20 厘米土層的土壤氨基酸態(tài)氮含量均表現(xiàn)為先升后降趨勢，其中0～10 厘米土層土壤氨基酸態(tài)氮含量變化表現(xiàn)為S2 樣地顯著高于S1 顯著高于S3 樣地（P＜0.05），而10～20 厘米土層土壤氨基酸態(tài)氮含量變化表現(xiàn)為S2 樣地顯著高于S1、S3 樣地（P＜0.05），且S1、S3 樣地差異不顯著（P＜0.05）；20～30厘米土層土壤氨基酸態(tài)氮含量呈減小的趨勢，具體表現(xiàn)為S1 樣地高于S2 樣地高于S3 樣地，且S1、S3 樣地與S2 樣地顯著差異（P＜0.05），其中S1、S3 樣地差異不顯著（P＜0.05）。

圖4 鹽漬化對土壤氨基酸態(tài)氮的影響

S1 樣地隨土層深度的增加土壤中氨基酸態(tài)氮含量呈先降后增的趨勢，其變化表現(xiàn)為0～10 厘米＞20～30 厘米＞10～20 厘米，且三個土層間無顯著差異（P＜0.05）；S2樣地隨土層深度的增加土壤中氨基酸態(tài)氮含量呈減小的趨勢，其變化表現(xiàn)為0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30厘米，且三個土層間差異顯著（P＜0.05）；S3 樣地隨土層深度的增加土壤中氨基酸態(tài)氮含量呈先增后降的趨勢，其變化表現(xiàn)為10～20 厘米＞0～10 厘米＞20～30 厘米，其中10～20 厘米和20～30 厘米土層差異顯著（P＜0.05）。

2.5 鹽漬化對土壤酸解未知態(tài)氮的影響

由圖5 可知，土壤酸解未知態(tài)氮含量在0～10 厘米和20～30 厘米土層呈先增后減的趨勢，而在10～20 厘米土層呈減小趨勢。0～10 厘米土層，三個土層間均存在顯著差異；10～20 厘米土層，S1、S3 樣地間差異顯著；20～30厘米土層，S2、S3 樣地間差異顯著（P＜0.05）。

圖5 鹽漬化對土壤酸解未知態(tài)氮的影響

S1 樣地隨土層深度的增加土壤中酸解未知態(tài)氮含量呈減小趨勢，且土層間無顯著差異；S2 樣地隨土層深度的增加土壤中酸解未知態(tài)氮含量呈先減后增的趨勢，且0～10 厘米和10～20 厘米土層間顯著差異；S3 樣地隨土層深度的增加土壤中酸解未知態(tài)氮含量呈先增后減的趨勢，0～10 厘米和20～30 厘米土層分別顯著低于10～20 厘米土層，但0～10 厘米和20～30 厘米土層間無顯著差異（P＜0.05）。

2.6 鹽漬化對土壤未酸解態(tài)氮的影響

由圖6 可知，不同樣地同一土層的土壤未酸解態(tài)氮含量整體表現(xiàn)為S2 樣地高于S3 樣地高于S1 樣地。其中，0～10 厘米土層，S2 和S3 分別顯著高于S1，而S2 樣地與S3 樣地差異不顯著；10～20 厘米土層，S1、S2、S3 樣地間存在顯著差異；20～30 厘米土層，S1 和S3 分別顯著低于S2，且S1 樣地與S3 樣地差異不顯著（P＜0.05）。

圖6 鹽漬化對土壤未酸解態(tài)氮的影響

同一樣地隨土層深度的增加土壤中未酸解氮含量總體呈減小趨勢，其變化表現(xiàn)為0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30 厘米。S1 樣地0～10 厘米顯著高于10～20 厘米、20～30 厘米土層，其中10～20 厘米和20～30 厘米土層差異不顯著；S2 樣地和S3 樣地均在0～10 厘米、10～20 厘米和20～30 厘米土層間存在顯著差異（P＜0.05）。

2.7 鹽漬化對土壤全氮的影響

由圖7 可知，不同樣地同一土層的土壤全氮含量整體表現(xiàn)為S2 樣地高于S3 樣地高于S1 樣地。在0～10 厘米、10～20 厘米、20～30 厘米土層上，S1、S2、S3樣地間均存在顯著差異（P＜0.05）。

圖7 鹽漬化對土壤全氮的影響

同一樣地隨土層深度的增加土壤中全氮含量總體呈減小趨勢，其變化表現(xiàn)為0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30厘米。在S1、S2、S3 三塊樣地中，0～10 厘米、10～20 厘米、20～30 厘米土層間均存在顯著差異（P＜0.05）。

3 討論

本研究結(jié)果表明，同一樣地隨著土層深度的增加土壤中酸解銨態(tài)氮含量整體呈下降趨勢，土壤中酸解液總氮在所有樣地均隨深度加大而下降，與沈其榮[24]等關(guān)于“土壤酸解氮具有共性”的論斷一致，也與Tian[31]、王克鵬[32]、李仰征等[33]的研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果表明，土壤氨基糖態(tài)氮含量在鹽漬土沙棗林中降低，這與段春燕[34]的研究結(jié)果一致，而中鹽漬土和非鹽土土壤中酸解氨基糖態(tài)氮含量隨土層的加深呈增加的趨勢，這雖與申曉輝[35]等研究結(jié)果相似，但目前尚無一致結(jié)論，這可能與土壤氨基糖態(tài)氮在土壤中的存在形式有關(guān)，由于土壤氨基糖態(tài)氮多為非均質(zhì)的大分子化合物，僅有小部分與無機(jī)膠體結(jié)合[8]，該地區(qū)在7～8 月降水較多，使土壤氨基糖態(tài)氮隨水分的向下遷移而沉降；土壤中酸解未知態(tài)氮含量在鹽漬化沙棗林中降低，這與馬芳霞[36]、高曉寧[37]等研究結(jié)果相吻合，而與張世漢[38]、趙士誠[39]等研究結(jié)果不一致，中鹽漬土沙棗林土壤中酸解未知態(tài)氮含量先降低后增加；非鹽土沙棗林土壤中酸解未知態(tài)氮的含量先增加后降低；土壤氨基酸態(tài)氮含量在不同土層無明顯的變化規(guī)律，這與段春燕[34]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

（1）隨土層深度的增加：土壤酸解液總氮含量、土壤酸解銨態(tài)氮含量、土壤未酸解氮含量、土壤全氮含量均降低；土壤氨基糖態(tài)氮含量在鹽漬土沙棗林中降低，中鹽漬土和非鹽土沙棗林土壤中氨基酸態(tài)氮含量先增加后降低；土壤氨基酸態(tài)氮含量在鹽漬土沙棗林土壤中先降低再增加，中鹽漬土沙棗林土壤中氨基酸態(tài)氮含量減小，非鹽土沙棗林土壤中氨基酸態(tài)氮含量先增加后降低；土壤酸解未知態(tài)氮含量在鹽漬化沙棗林中降低，中鹽漬土沙棗林土壤中酸解未知態(tài)氮含量先降低后增加，非鹽土沙棗林土壤中酸解未知態(tài)氮的含量先增加后降低。

（2）隨鹽漬化水平變化：0～30 厘米土層，土壤酸解液總氮含量中鹽漬化＞鹽漬化＞非鹽土；土壤酸解銨態(tài)氮、土壤未酸解氮含量、土壤全氮含量中鹽漬化＞非鹽土＞鹽漬土；土壤氨基糖態(tài)氮含量在0～10 厘米土層、10～20 厘米土層鹽漬土＞中鹽漬土＞非鹽土；在20～30 厘米土層中鹽漬土＞鹽漬土＞非鹽土；土壤氨基酸態(tài)氮含量在0～10 厘米土層、10～20 厘米土層中鹽漬土＞鹽漬土＞非鹽土，20～30 厘米土層鹽漬土＞中鹽漬土＞非鹽土；土壤酸解未知態(tài)氮含量0～10 厘米土層、20～30 厘米土層中鹽漬土＞鹽漬土＞非鹽土，10～20 厘米土層鹽漬土＞中鹽漬土＞非鹽土。