灌叢化對川西北高寒草地土壤氮素的影響研究

王銘銖

摘 要：為了揭示灌叢化對高寒草地土壤空間異質性的影響，本文研究了灌叢化對川西北高寒草地土壤氮素的影響。結果表明：N含量和化學計量的變化特點符合沃島效應的特征，灌叢周圍的土壤養分均表現出較強的空間異質性，且異質化程度隨生長年限增加而增強，隨距離灌叢內部表層土壤的距離輻射狀減弱。隨灌叢化進程的發展，TN、NH4+-N和NO3-N含量呈上升趨勢；結果表明，沃島效應內部異質性變化也存在差異，并受到灌叢和生態環境的共同影響。

關鍵詞：川西北；高寒草地；灌叢化；氮素

1.引言

氮素是植物生長過程中所必須的大量元素之一，它在生態系統中發揮著重要的調節作用，是土壤碳氮循環中的重要組成部分[1]。有大量研究表明，在灌叢化進程中，灌叢斑塊的沃島效應會顯著影響土壤氮組分的空間分布格局[2]。所以對土壤氮素的研究對高寒草地土壤空間異質性的了解具有重大意義[3]。

2.指標測定

（1）土壤全氮（Total Nitrogen，TN）采用凱氏消煮法測定；用100目篩稱取風干土樣0.5g（精確到0.001g）放入干燥的150 ml凱氏瓶底部，加入少量去離子水濕潤土樣后，加入2g混合加速劑和5ml硫酸溶液，搖勻，將開式瓶傾斜置于300W變溫電爐上消煮，消煮完畢后，冷卻，用凱氏定氮儀定氮，最后用0.05mol/L硫酸滴定。

（2）堿解氮（Available Nitrogen，AN）采用堿解擴散法測定；稱取通過1 mm；篩風干土樣5.000g和硫酸亞鐵1g，均勻置于潔凈的擴散皿外室，水平輕輕旋轉擴散皿，使土樣均勻地鋪開。在40°C恒溫箱中，堿解擴散24小時后取出，內室吸收液中的NH3用0.01 mol/L，硫酸標準液滴定（鮑士旦，2000）。

（3）銨態氮（NH4+-N）采用2.0mol/LKCl提取后用靛酚藍比色法測定；吸取土壤浸出液2ml-10ml（NH4+-N，2 μg-25 μg）放入50ml容量瓶中，將氯化鉀溶液補充至10ml，然后加入苯酚溶液5mL和次氯酸鈉堿性溶液5ml，搖勻。并利用NH4+-N標準溶液繪制標準曲線，操作同濾液一致（Setia et al.，2012）。

（4）硝態氮（NO3--N）采用2.0 mol/LKCl提取后用紫外分光光度法測定；稱取風干±20g過0.45mm篩樣品至250ml三角錐形瓶，加入100ml1mol/L的氯化鉀溶液進行提取，然后用濾液測定，分別于220 nm和275 nm處比色。并利用10 mg L-1 NO3--N標準溶液繪制標準曲線，操作同濾液一致（宋歌等，2007）。

3. 結果分析

3.1土壤TN變化特征

在灌叢化過程中，隨著灌叢生長年限的增加，TN呈上升趨勢。大灌叢比小灌叢內部內部0-10cm，10-20cm，20-30cm和30-40cm土層TN均值分別上升了2.62%，9.96%，10.77%和10.47%，達到顯著水平（P < 0.05）。在40-100cm土層差異不顯著（P>0.05）。

大灌叢內部0-80cm土層TN顯著高于灌叢外部（P<0.05），邊緣0-20cm土層TN顯著高于灌叢外部（P<0.05）；小灌叢內部0-40cm土層TN顯著高于灌叢外部（P<0.05），邊緣0-10cm土層TN顯著高于灌叢外部（P<0.05）。相較于灌叢外部，大小灌叢內部0-10cm，10-20cm，20-30cm和30-40cm土層土壤TN分別顯著上升64.38%、57.34%，16.51%、16.08%，7.46%、2.63%和8.76%、3.24%。

以上表明隨著金露梅灌叢的發育，TN的空間異質性受到了顯著影響，且影響程度由灌叢內部至外部、由地表至深層逐漸降低。

3.2土壤NH4+-N變化特征

在灌叢化過程中，隨著灌叢生長年限的增加，NH4+-N呈上升趨勢。大灌叢比小灌叢內部內部0-10cm，10-20cm，20-30cm和30-40cm土層NH4+-N均值分別上升了36.45%，21.25%，12.87%和9.67%，達到顯著水平（P < 0.05）。在40-100cm土層差異不顯著（P>0.05）。

大灌叢內部和邊緣0-40cm土層NH4+-N顯著高于灌叢外部（P<0.05）；小灌叢內部和邊緣0-30cm土層NH4+-N顯著高于灌叢外部（P<0.05）。相較于灌叢外部，大小灌叢內部0-10cm，10-20cm和20-30cm土層土壤NH4+-N分別顯著上升76.19%、22.82%，33.08%、10.81%和12.43%、14.65%。

以上表明隨著金露梅灌叢的發育，NH4+-N的空間異質性受到了顯著影響，且影響程度由灌叢內部至外部、由地表至深層逐漸降低。

3.3土壤NO3-N變化特征

在灌叢化過程中，隨著灌叢生長年限的增加，NO3-N呈上升趨勢。大灌叢比小灌叢內部0-10cm，10-20cm，20-30cm，30-40cm和40-60cm土層NO3-N均值分別上升了20.10%，17.78%，50.63%，70.22%和35.39%，達到顯著水平（P < 0.05）。在40-100cm土層差異不顯著（P>0.05）。

大灌叢內部0-60cm土層NO3-N顯著高于灌叢外部（P<0.05），邊緣0-40cm土層NO3-N顯著高于灌叢外部（P<0.05）；小灌叢內部0-40cm土層NO3-N顯著高于灌叢外部（P<0.05），邊緣0-30cm土層NO3-N顯著高于灌叢外部（P<0.05）。相較于灌叢外部，大小灌叢內部0-10cm，10-20cm，20-30cm和30-40cm土層土壤NO3-N分別顯著上升62.50%、29.89%，84.14%、56.26%，79.28%、73.38%和85.21%、49.15%。

以上表明隨著金露梅灌叢的發育，NO3-N的空間異質性受到了顯著影響，且影響程度由灌叢內部至外部、由地表至深層逐漸降低。

參考文獻

[1] 崔霞，宋清潔，張瑤瑤，胥剛，孟寶平，高金龍. 基于高光譜數據的高寒草地土壤有機碳預測模型研究[J]. 草業學報. 2017（10）：56-59.

[2] 張亮，沈潮，鄧杰，田浩. 放牧干擾對草地土壤理化性質的影響[J]. 防護林科技. 2016（12）：86-90.

[3] 賈婷婷，袁曉霞，趙洪，楊玉婷，羅開嘉，郭正剛. 放牧對高寒草甸優勢植物和土壤氮磷含量的影響[J]. 中國草地學報. 2013（06）：28-32.