江西武夷山南方铁杉针阔混交林土壤氮素分布特征文献综述

 2022-07-21 03:07

土壤氮素分布及影响因素文献综述

摘要:氮素在植物整个生长过程中起着十分重要的作用,土壤氮素含量的空间异质性分布特征一直是当今生态学研究的热点。本文通过综合国内外土壤氮素研究现状,探究微生境中其含量的变化规律及影响因素,找出目前已有研究中存在空降尺度和生态系统种类方面的不足,展望未来研究结果更好地指导林分保护和生产力评估。

关键词:土壤氮素;空间异质性;微生境

  1. 前言

土壤养分是由土壤提供的供植物正常生长必不可少的营养元素,土壤氮素是土壤养分的一部分,对植物的健康发育有着十分重要的作用。氮素直接影响细胞的分裂和生长并且直接或间接影响植物光合作用[1],缺乏氮素限制了植物的生长,进一步对森林生态系统的生产力产生影响[2]。土壤全氮是土壤中有机氮和无机氮含量的总称,其中有机氮占总氮含量的99%以上,土壤中的无机态氮是由微生物分解有机氮得来的,主要以铵态氮和硝态氮形式存在[3]。本研究通过对江西武夷山固定样地土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量的动态监测及对固定样地林分结构、土壤水分等调查,探讨江西武夷山南方铁杉针阔混交林中土壤氮素的水平和垂直分布特征,为江西武夷山土壤氮素循环和空间异质性提供科学依据。

  1. 土壤氮素分布国内外研究现状

2.1土壤氮素的分布特征

土壤氮素的垂直分布主要与海拔、坡度、土壤深度有关。海拔越高,气温越低,土壤水分的蒸发量越小,土壤湿度越大,有利于有机质的输入,而物质分解的速率降低,使得土壤氮素富集[4],这一结论与张娜、王希华等[5]在浙江天童常绿阔叶林中研究发现相同地形条件下,高海拔区域土壤全氮含量明显高于低海拔区域以及郑珊珊等[2]在福建武夷山发现随着海拔的升高,土壤全氮含量总体上呈现明显增加的趋势,垂直分布差异明显且差异达显著水平的现象相符合。在坡度方面,土壤氮素与坡度为正相关,且相关性达显著水平,具体表现为坡度越大,氮素含量越低,这是由于坡度越陡,在雨水、风力等外力作用下,土壤养分越容易流失[4]。土壤全氮在空间分布上表现为0~10cm的含量大于10~20cm,铵态氮和硝态氮的分布规律也为0~10cm的含量大于10~20cm,其原因在于0~10cm土壤更易受到外界因素的影响,促进土壤中氮素的转化和吸收更多的环境氮素[6]。影响土壤氮素的水平分布因素主要有坡向。就坡向而言,秦松等[4]与杨鹏等[7]均得出阴坡土壤氮素含量高于阳坡,这一方面是因为阳坡温度高,水分蒸发较快,土壤氮素含量较低[4],另一方面阴坡植物丰富度大于阳坡,高覆盖度使得地表基本不产生径流,减少氮素的损失,同时大量凋落物也为土壤补充了大量氮素[7]

2.2不同地理条件对土壤氮素的影响

土壤氮素的空间异质性受以微地形为主导因子联合其他立地因子的影响,通过比较河北平山片麻岩山区不同微地形土壤氮素含量,发现U型沟、塌陷、巨石背阴处由于坡面径流的汇集,土壤水分较多,微生物活性提高,加速对植物残体的分解,使得土壤氮素含量高于原状坡[8]

人为活动通过改变土地状况进而影响土壤氮素分布。刘璐等[9][10]通过对喀斯特木论自然保护区土壤养分的空间变异特征的调查,发现在总氮在坡中含量最低,两头较高,这可能与保护区建立之前发生的人为干扰有关;土地利用方式对氮素分布有显著影响,耕作田中的氮素总体高于自然土壤,且呈现出水田>水旱轮作>旱地的规律,其原因主要是水田多以水稻作物为主,需要氮肥的大量投入,水旱轮作使土壤处于干湿交替状态,加快了土壤氮素矿质化,促进硝化和反硝化作用,使氮素分解流失,而旱地由于通风条件好,有机质分解较快,使氮素不易保存[11]

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