盐渍化对沙枣林氮组分的影响

朱引龙，蔡立群，2*，李海亮

（1.甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃兰州 730070；2.甘肃农业大学甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州 730070）

0 引言

土壤盐渍化是指易溶性盐分积累在土壤表层的过程。土壤盐渍化现象通常出现在干旱半干旱、土壤蒸发强度大、地下水位高且可溶性盐类含量较高的地区[1]。我国为盐渍化问题较为严重的国家之一，第二次全国土壤普查数据显示，我国盐渍土总面积约为3.6×107公顷，占全国可利用土地面积的4.88%，甘肃省土壤盐渍化面积约为141.4×104公顷[2]，其中张掖市盐渍化土壤面积大、分布广，其中轻盐渍土占62.5 平方公里、重盐渍土占11.4 平方公里、盐土占21.1 平方公里[3]。

土壤盐渍化问题制约着世界各国的农业发展。氮素是陆地生态系统生产力的重要限制因子[4]，是作物生长发育的必需元素[5]。土壤有机氮作为土壤氮素的重要组成部分[6]，与土壤供氮潜力息息相关，不仅能维持土壤氮素肥力，还直接决定土壤供氮能力[7]。有机氮还是土壤中矿质氮的源和库，在氮素养分循环过程中具有极其重要的意义[8-9]。因此对有机氮的研究受到国内外的广泛关注[10-13]。韦至激[14]等研究发现，不同灌溉模式和施氮量对广西自治区南宁市的有机氮组分影响存在明显差异；罗益[15]等在贵州省天柱县烟叶产区发现，虽然不同类型植烟土壤中的有机氮含量差异较大，但其大小关系十分稳定，均是土壤酸解氨基酸态氮含量最大，土壤酸解氨基糖态氮最少，而土壤酸解氨态氮居中；张名豪[16]等对比了重庆市北碚区某农场紫色土在不同有机物料施加条件下氮的矿化效果，发现氮的矿化量与有机物料中的土壤酸解铵态氮和土壤酸解氨基酸态氮呈显著相关关系。而且有机态氮含量和分布不同程度受土壤类型、土壤层次、根际环境、施肥和耕作状况等诸多因素影响[17-19]。到目前为止，我国关于旱田土壤供氮特点及供氮能力方面的研究主要集中在不同施肥[20]、耕作[21]、种植年限[22]、土地利用方式[23]等方面，由此可见，前人涉及有机氮的研究多集中在耕作土壤领域，尤以有机氮组分评价[24]和肥料施加累积效应研究居多[12，25-29]。而关于盐渍化水平对土壤有机氮组分影响的研究还相对匮乏。因此，本文选取种植年限相同而盐渍化不同的沙枣人工林为研究对象，探讨盐渍化对土壤有机氮组分的影响，以期为河西地区盐渍化土壤资源的利用与修复提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区位于甘肃省张掖市甘州区，张掖地处河西走廊中部，属温带大陆性气候类型，气候干燥，日照时间长，昼夜温差大，年平均降水量112.3～354.0 毫米，年平均蒸发量1 672.1～2 358.4 毫米，年无霜期138～179 天。样地选择位于甘肃省张掖市甘州区北部的三块盐渍化程度不同的沙枣人工林，分别将三块样地编号为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），分别为盐土（S1）、中度盐渍化（S2）、非盐渍化（S3）。

1.2 样品的采集与分析

在每块样地中随机划定六块20 m×20 m 的样方。于2019 年7 月中旬进行土壤样品采集，样方内采用五点取样法，以内径35 毫米土钻分别采集0～10 厘米、10～20 厘米、20～30 厘米深度的土壤样品，在实验室中风干后过筛，用于后期测定。

土壤全氮（TN）采用半微量形式法测定[30]。

土壤有机氮分级采用BREMNER 方法[8]：土壤酸解液总氮（TAN）采用凯氏定氮法测定；土壤氨基酸态氮（AAN）采用茚三酮氧化、磷酸盐-硼酸盐缓冲液蒸馏法测定；土壤酸解铵态氮（AN）+土壤氨基糖态氮（ASN）采用磷酸盐-硼酸盐缓冲液蒸馏法测定；土壤酸解铵态氮采用氧化镁蒸馏法测定；土壤酸解未知态氮（HUN）、土壤未酸解态氮（NHN）和土壤氨基糖态氮则采用差减法求得。

土壤未酸解态氮=土壤全氮-土壤酸解液总氮；

土壤氨基糖态氮=(土壤酸解铵态氮+土壤氨基糖态氮)-土壤酸解铵态氮；

土壤酸解未知态氮=土壤酸解液总氮-土壤酸解铵态氮-土壤氨基酸态氮-土壤氨基糖态氮。

1.3 数据处理

用Excel 2013 和SPSS 23 进行试验数据统计分析，采用单因素方差分析Duncan 法进行多重比较分析，用Excel 2013 作图。

2 结果

2.1 盐渍化对土壤酸解液总氮的影响

由图1 可知，不同样地同一土层的土壤酸解液总氮含量整体表现为S2 样地高于S1 和S3 样地。其中，0～10 厘米和10～20 厘米土层，S2 样地显著高于S1、S3样地，而S1、S3 样地无显著差异，20～30 厘米土层，S1、S2、S3 样地间均显著差异（P＜0.05）。

图1 盐渍化对土壤酸解液总氮的影响

随着土层深度的增加土壤中酸解总氮含量呈减小趋势，其变化表现为0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30厘米。S1 样地0～10 厘米显著高于20～30 厘米土层，S2样地0～10 厘米、10～20 厘米和20～30 厘米土层间均显著差异，S3 样地0～10 厘米和10～20 厘米土层分别与20～30 厘米土层存在显著差异，但0～10 厘米和10～20厘米土层无显著差异（P＜0.05）。

2.2 盐渍化对土壤酸解铵态氮的影响

由图2 可知，不同样地同一土层的土壤酸解铵态氮含量整体表现为S2 样地高于S3 样地高于S1 样地。其中，0～10 厘米土层，S2 和S3 分别显著高于S1，而S2、S3 差异不显著；10～20 厘米土层，S1、S2、S3 样地间存在显著差异；20～30 厘米土层，S1 和S3 分别显著低于S2，而S1 样地与S3 样地差异不显著（P＜0.05）。

图2 盐渍化对土壤酸解铵态氮的影响

同一样地随土层深度的增加土壤中酸解铵态氮含量呈减小趋势，其变化表现为0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30 厘米。S1 样地0～10 厘米显著高于20～30 厘米土层；S2 样地0～10 厘米、10～20 厘米 和20～30 厘米土层间均无显著差异；S3 样地10～20 厘米和20～30 厘米土层分别与0～10 厘米土层存在显著差异，但10～20 厘米和20～30 厘米土层无显著差异（P＜0.05）。

2.3 盐渍化对土壤氨基糖态氮的影响

由图3 可知，0～10 厘米、10～20 厘米土层的土壤氨基糖态氮含量均表现为S1 样地高于S2 高于S3 样地，其中0～10 厘米土层，S1 样地显著高于S2、S3 样地（P＜0.05），而S2、S3 样地间无显著差异（P＜0.05）；20～30 厘米土层土壤氨基糖态氮含量呈先升后降的趋势，具体表现为S2 样地高于S1 样地高于S3 样地，且三块样地间无显著差异（P＜0.05）。

图3 盐渍化对土壤氨基糖态氮的影响

S1 样地随土层深度的增加土壤中氨基糖态氮含量呈减小趋势，其变化表现为0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30 厘米；S2、S3 样地随土层深度的增加土壤中氨基糖态氮含量呈先增后降的趋势，但S2 样地土壤氨基糖态氮含量变化表现为10～20 厘米＞20～30 厘米＞0～10 厘米，而S3 样地土壤氨基糖态氮含量变化表现为10～20厘米＞0～10 厘米＞20～30 厘米，且S1、S2、S3 样地土层间均无显著差异（P＜0.05）。

2.4 盐渍化对土壤氨基酸态氮的影响

由图4 可知，0～10 厘米、10～20 厘米土层的土壤氨基酸态氮含量均表现为先升后降趋势，其中0～10 厘米土层土壤氨基酸态氮含量变化表现为S2 样地显著高于S1 显著高于S3 样地（P＜0.05），而10～20 厘米土层土壤氨基酸态氮含量变化表现为S2 样地显著高于S1、S3 样地（P＜0.05），且S1、S3 样地差异不显著（P＜0.05）；20～30厘米土层土壤氨基酸态氮含量呈减小的趋势，具体表现为S1 样地高于S2 样地高于S3 样地，且S1、S3 样地与S2 样地显著差异（P＜0.05），其中S1、S3 样地差异不显著（P＜0.05）。

图4 盐渍化对土壤氨基酸态氮的影响

S1 样地随土层深度的增加土壤中氨基酸态氮含量呈先降后增的趋势，其变化表现为0～10 厘米＞20～30 厘米＞10～20 厘米，且三个土层间无显著差异（P＜0.05）；S2样地随土层深度的增加土壤中氨基酸态氮含量呈减小的趋势，其变化表现为0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30厘米，且三个土层间差异显著（P＜0.05）；S3 样地随土层深度的增加土壤中氨基酸态氮含量呈先增后降的趋势，其变化表现为10～20 厘米＞0～10 厘米＞20～30 厘米，其中10～20 厘米和20～30 厘米土层差异显著（P＜0.05）。

2.5 盐渍化对土壤酸解未知态氮的影响

由图5 可知，土壤酸解未知态氮含量在0～10 厘米和20～30 厘米土层呈先增后减的趋势，而在10～20 厘米土层呈减小趋势。0～10 厘米土层，三个土层间均存在显著差异；10～20 厘米土层，S1、S3 样地间差异显著；20～30厘米土层，S2、S3 样地间差异显著（P＜0.05）。

图5 盐渍化对土壤酸解未知态氮的影响

S1 样地随土层深度的增加土壤中酸解未知态氮含量呈减小趋势，且土层间无显著差异；S2 样地随土层深度的增加土壤中酸解未知态氮含量呈先减后增的趋势，且0～10 厘米和10～20 厘米土层间显著差异；S3 样地随土层深度的增加土壤中酸解未知态氮含量呈先增后减的趋势，0～10 厘米和20～30 厘米土层分别显著低于10～20 厘米土层，但0～10 厘米和20～30 厘米土层间无显著差异（P＜0.05）。

2.6 盐渍化对土壤未酸解态氮的影响

由图6 可知，不同样地同一土层的土壤未酸解态氮含量整体表现为S2 样地高于S3 样地高于S1 样地。其中，0～10 厘米土层，S2 和S3 分别显著高于S1，而S2 样地与S3 样地差异不显著；10～20 厘米土层，S1、S2、S3 样地间存在显著差异；20～30 厘米土层，S1 和S3 分别显著低于S2，且S1 样地与S3 样地差异不显著（P＜0.05）。

图6 盐渍化对土壤未酸解态氮的影响

同一样地随土层深度的增加土壤中未酸解氮含量总体呈减小趋势，其变化表现为0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30 厘米。S1 样地0～10 厘米显著高于10～20 厘米、20～30 厘米土层，其中10～20 厘米和20～30 厘米土层差异不显著；S2 样地和S3 样地均在0～10 厘米、10～20 厘米和20～30 厘米土层间存在显著差异（P＜0.05）。

2.7 盐渍化对土壤全氮的影响

由图7 可知，不同样地同一土层的土壤全氮含量整体表现为S2 样地高于S3 样地高于S1 样地。在0～10 厘米、10～20 厘米、20～30 厘米土层上，S1、S2、S3样地间均存在显著差异（P＜0.05）。

图7 盐渍化对土壤全氮的影响

同一样地随土层深度的增加土壤中全氮含量总体呈减小趋势，其变化表现为0～10 厘米＞10～20 厘米＞20～30厘米。在S1、S2、S3 三块样地中，0～10 厘米、10～20 厘米、20～30 厘米土层间均存在显著差异（P＜0.05）。

3 讨论

本研究结果表明，同一样地随着土层深度的增加土壤中酸解铵态氮含量整体呈下降趋势，土壤中酸解液总氮在所有样地均随深度加大而下降，与沈其荣[24]等关于“土壤酸解氮具有共性”的论断一致，也与Tian[31]、王克鹏[32]、李仰征等[33]的研究结果一致。本研究结果表明，土壤氨基糖态氮含量在盐渍土沙枣林中降低，这与段春燕[34]的研究结果一致，而中盐渍土和非盐土土壤中酸解氨基糖态氮含量随土层的加深呈增加的趋势，这虽与申晓辉[35]等研究结果相似，但目前尚无一致结论，这可能与土壤氨基糖态氮在土壤中的存在形式有关，由于土壤氨基糖态氮多为非均质的大分子化合物，仅有小部分与无机胶体结合[8]，该地区在7～8 月降水较多，使土壤氨基糖态氮随水分的向下迁移而沉降；土壤中酸解未知态氮含量在盐渍化沙枣林中降低，这与马芳霞[36]、高晓宁[37]等研究结果相吻合，而与张世汉[38]、赵士诚[39]等研究结果不一致，中盐渍土沙枣林土壤中酸解未知态氮含量先降低后增加；非盐土沙枣林土壤中酸解未知态氮的含量先增加后降低；土壤氨基酸态氮含量在不同土层无明显的变化规律，这与段春燕[34]的研究结果一致。

4 结论

（1）随土层深度的增加：土壤酸解液总氮含量、土壤酸解铵态氮含量、土壤未酸解氮含量、土壤全氮含量均降低；土壤氨基糖态氮含量在盐渍土沙枣林中降低，中盐渍土和非盐土沙枣林土壤中氨基酸态氮含量先增加后降低；土壤氨基酸态氮含量在盐渍土沙枣林土壤中先降低再增加，中盐渍土沙枣林土壤中氨基酸态氮含量减小，非盐土沙枣林土壤中氨基酸态氮含量先增加后降低；土壤酸解未知态氮含量在盐渍化沙枣林中降低，中盐渍土沙枣林土壤中酸解未知态氮含量先降低后增加，非盐土沙枣林土壤中酸解未知态氮的含量先增加后降低。

（2）随盐渍化水平变化：0～30 厘米土层，土壤酸解液总氮含量中盐渍化＞盐渍化＞非盐土；土壤酸解铵态氮、土壤未酸解氮含量、土壤全氮含量中盐渍化＞非盐土＞盐渍土；土壤氨基糖态氮含量在0～10 厘米土层、10～20 厘米土层盐渍土＞中盐渍土＞非盐土；在20～30 厘米土层中盐渍土＞盐渍土＞非盐土；土壤氨基酸态氮含量在0～10 厘米土层、10～20 厘米土层中盐渍土＞盐渍土＞非盐土，20～30 厘米土层盐渍土＞中盐渍土＞非盐土；土壤酸解未知态氮含量0～10 厘米土层、20～30 厘米土层中盐渍土＞盐渍土＞非盐土，10～20 厘米土层盐渍土＞中盐渍土＞非盐土。