全 文 ：不同典型地带性土壤氮素分布特征及其影响因素
曹小闯１　 钟　 楚１　 马庆旭２　 朱练峰１　 张均华１　 禹盛苗１　 金千瑜１　 吴良欢２∗
（ １中国水稻研究所 ／水稻生物学国家重点实验室， 杭州 ３１０００６； ２浙江大学环境与资源学院 ／教育部环境修复与生态健康重点
实验室， 杭州 ３１００５８）
摘　 要　 在野外取样的基础上，研究中国不同典型地带性土壤各形态氮素分布特征及其影响
因素．结果表明： 垂直地带性土壤中 ０．５ ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｋ２ＳＯ４提取的提取态总氮、提取态有机氮、吸
附氨基酸随取样点海拔的增加而显著增加，且提取态总氮、提取态有机氮和吸附氨基酸平均
值都大于水平地带性土壤；水平地带性土壤各形态氮含量随土壤类型的不同而差异显著．土
壤吸附氨基酸含量是游离氨基酸的 ５ 倍，占提取态有机氮百分比为 ２１．１％，表明吸附氨基酸
可能作为土壤有机氮库的一种重要存在形态．相关分析结果表明，垂直地带性土壤中提取态
总氮、提取态有机氮、铵态氮、氨基酸态氮均与有机质、全氮呈显著正相关（ ｒ ＝ ０．５７ ～ ０．９３，Ｐ
＜０．０５），但与 ｐＨ、硝态氮呈显著负相关（ｒ＝ －０．３７～ －０．９１，Ｐ＜０．０５）；水平地带性土壤 ｐＨ 与提
取态总氮、硝态氮、有机质、全氮、碱解氮及盐基离子（Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋）呈显著正相关（ｒ ＝ ０．３６ ～
０．８５，Ｐ＜０．０５），与铵态氮、氨基酸态氮呈显著负相关（ｒ＝ －０．３９～ －０．８１，Ｐ＜０．０５） ．
关键词　 地带性土壤； 无机氮； 有机氮； 分布； 影响因素
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｉｃａｌ ｚｏｎａｌ
ｓｏｉｌｓ． ＣＡＯ Ｘｉａｏ⁃ｃｈｕａｎｇ１， ＺＨＯＮＧ Ｃｈｕ１， ＭＡ Ｑｉｎｇ⁃ｘｕ２， ＺＨＵ Ｌｉａｎ⁃ｆｅｎｇ１， ＺＨＡＮＧ Ｊｕｎ⁃ｈｕａ１， ＹＵ
Ｓｈｅｎｇ⁃ｍｉａｏ１， ＪＩＮ Ｑｉａｎ⁃ｙｕ１， ＷＵ Ｌｉａｎｇ⁃ｈｕａｎ２∗ （ １Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｉｃｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ ／ Ｃｈｉｎａ Ｎａ⁃
ｔｉｏｎａｌ Ｒｉｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１０００６， Ｃｈｉｎａ； ２Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ Ｈｅａｌｔｈ， Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，
Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００５８， Ｃｈｉｎａ） ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｆｉｅｌｄ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｏｆ ｓｏｉｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｎｉｔｒｏｇｅｎ （Ｎ） ｆｏｒｍｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｉｃａｌ ｚｏｎａｌ ｓｏｉｌｓ． Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｔｏｔａｌ Ｎ， ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ Ｎ ａｎｄ ａｄｓｏｒｂｅｄ
ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ０．５ ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｋ２ＳＯ４ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ａｌｔｉｔｕｄｉｎａｌ ｇｒａｄｉｅｎｔ
ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｏｉｌｓ， ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｍｅａｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
ｓｏｉｌｓ． Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｎ ｆｏｒｍｓ ｗｉｄｅｌｙ ｖａｒｉｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｔｙｐｅ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｏｉｌｓ． Ｏｎ ａｖｅｒａｇｅ， ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｄｓｏｒｂｅｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｗａｓ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ５⁃
ｆｏｌｄ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｅｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ， ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ ２１．１％ ｏｆ ｓｏｉｌ ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ Ｎ． Ｉｔ
ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｄｓｏｒｂｅｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇ ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｓｅｒｖｅ ａｓ ａｎ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒｍ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ Ｎ． Ｐｅａｒｓｏｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｔｏｔａｌ Ｎ， ｅｘ⁃
ｔｒａｃｔａｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ Ｎ， ａｍｍｏｎｉｕｍ ａｎｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｏｉｌｓ ｗｅｒｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ
ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ａｎｄ ｔｏｔａｌ Ｎ （ ｒ＝ ０．５７－０．９３， Ｐ＜０．０５）， ｂｕｔ ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｐＨ ａｎｄ ｎｉ⁃
ｔｒａｔｅ （ ｒ＝ －０．３７－－０．９１， Ｐ＜０．０５）． Ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｏｉｌｓ， ｓｏｉｌ ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｔｏｔａｌ Ｎ， ｎｉｔｒａｔｅ， ｏｒｇａｎｉｃ
ｍａｔｔｅｒ， ｔｏｔａｌ Ｎ， ａｌｋａｌｉ⁃ｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅ Ｎ ａｎｄ ｃａｔｉｏｎ ｉｏｎｓ （ ｅ．ｇ． Ｋ＋， Ｃａ２＋， Ｍｇ２＋） ｗｅｒｅ ａｌｌ ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ
ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｐＨ （ ｒ＝ ０．３６－０．８５， Ｐ＜０．０５）， ｗｈｅｒｅａｓ ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ａｍｍｏｎｉ⁃
ｕｍ ａｎｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ （ ｒ＝ －０．３９－－０．８１， Ｐ＜０．０５）．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｚｏｎａｌ ｓｏｉｌｓ； ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｎｉｔｒｏｇｅｎ； ｏｒｇａｎｉｃ ｎｉｔｒｏｇｅｎ； ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ； ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ．
本文由浙江省自然科学基金项目 （ ＬＱ１５Ｃ１３０００４）、国家自然科学基金项目 （ ３１１７２０３２，３１１７２０３２）和国家重点基础研究发展计划项目
（２０１５ＣＢ１５０５０２）资助 Ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｗａｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ （ＬＱ１５Ｃ１３０００４）， Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ （３１１７２０３２， ３１２７００３５） ａｎｄ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ （２０１５ＣＢ１５０５０２）．
２０１５⁃０６⁃２６ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ， ２０１６⁃０１⁃０２ Ａｃｃｅｐｔｅｄ．
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｆｉｎｍ＠ ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
应 用 生 态 学 报　 ２０１６年 ３月　 第 ２７卷　 第 ３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｊａｅ．ｎｅｔ
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｍａｒ． ２０１６， ２７（３）： ６８８－６９６　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＤＯＩ： １０．１３２８７ ／ ｊ．１００１－９３３２．２０１６０３．０２５
　 　 氮素（包括无机氮和有机氮）是陆地生态系统
生产力高低的主要限制因子．土壤表层中 ９０％以上
的氮为有机氮［１］ ．作为土壤铵态氮（ＮＨ４
＋）和硝态氮
（ＮＯ３
－）的源和汇，有机氮不仅在维持氮素平衡方面
有重要意义，而且直接决定土壤的潜在供氮能力［２］ ．
有机氮还可通过直接或间接的方式影响微生物的活
性和营养元素的有效性，在植物养分吸收中扮演重
要角色［３］ ．近年来，人们就土地利用方式、环境因子
与土壤氮素矿化的关系进行了大量研究［４－６］ ．研究发
现，有机氮的转化和动态平衡不仅受环境条件和土
壤母质的影响，耕作制度、环境污染和其他人为干扰
也将导致土壤氮素状况发生改变，影响土壤氮库中
矿质氮 ／有机氮的比例［７］ ．近来国外学者对不同生态
系统中氮矿化、氮素有效性与群落演替和植物多样
性间的相互关系也进行了大量研究，尤其是植物对
土壤中分子态氨基酸的吸收更是成为人们的研究热
点［８－１１］ ．
植被、土壤类型以及它们的空间分布，都与生态
环境因子有着密切的相关性．受温度、湿度及植被类
型的影响，我国土壤类型呈现显著的水平地带性和
垂直地带性分布规律．因此，本试验在前期野外调研
的基础上，采集中国典型水平地带性、垂直地带性土
壤，通过分析各形态的无机氮、有机氮含量，明确不
同地带性土壤氮素分布特征及其影响因素，旨在为
推动不同类型土壤的合理施肥及开发利用提供科学
依据．
１　 材料与方法
１􀆰 １　 土壤样品采集
水平地带性土壤采集于中国 ４００ ｍｍ 等降雨线
以东区域，含黑龙江、吉林、辽宁、山东、山西、陕西、
河南、江西、湖南、浙江、贵州、广东、广西、海南等省
（区）的农田土壤，包括黑土（Ｓ１）、暗棕壤（Ｓ２）、棕壤
（Ｓ３）、褐土（Ｓ４）、潮土（Ｓ５）、紫色土（Ｓ６）、黄壤（Ｓ７）、
黄棕壤（Ｓ８）、红壤（Ｓ９）、赤红壤（Ｓ１０）、砖红壤（Ｓ１１）．
此区域主要种植水稻、玉米、小麦等粮食作物，待地
表作物收获后，于 ２０１２ 年 ６—１０ 月采集土壤．每类
土壤采集 ３个重复，且各重复间具有相似的植被类
型、土壤质地和耕作历史等．
垂直地带性土壤（Ｃ１ ～ Ｃ１３）采集于中国地理南
北分界线———秦岭山脉主峰，海拔 ３７６７ ｍ 的太白
山．太白山海拔高，垂直地带性比较明显，北坡属温
带季风气候，为半湿润地区，土壤发生类型复杂，土
壤具有明显的过渡性和复杂性特点，其垂直带谱结
构相应为：塿土（ ＜８５０ ｍ） －褐土（ ＜１３００ ｍ） －棕壤
（１３００～２４００ ｍ） －暗棕壤（２４００ ～ ３１００ ｍ） －亚高山
草甸土（＞３１００ ｍ） ［１２］ ．在 ２０１２年 ８月待土壤表面积
雪完全融化后，从海拔 ４７０ ｍ处开始采样，每隔 ２５０～
３００ ｍ设一个取样点，共设置 １３ 个取样点，每个取
样点取 ３个重复．取样时先铲除土壤表面的腐殖质
及枯枝落叶层，取 ０ ～ １５ ｃｍ 土层的土壤，编号记录
采样点的植被利用类型、经纬度及海拔等详细信息．
１􀆰 ２　 测定项目
土壤采集后立即置于黑色塑料袋，于 ４８ ｈ 内迅
速运回实验室，在通风良好的环境中自然风干，然后
分别用 ０．５ ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｋ２ＳＯ４和无菌水在土水比１︰５
条件下浸提，振荡 ６０ ｍｉｎ （１５０ ｒ·ｍｉｎ－１），离心 １０
ｍｉｎ （４０００ ｒ·ｍｉｎ－１），最后用 Ｗｈａｔｍａｎ ４２＃滤纸过
滤，所有提取液均保存于 － ２０ ℃ 冰箱中．将 ０􀆰 ５
ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｋ２ＳＯ４提取的氨基酸称为吸附氨基酸（ａｄ⁃
ｓｏｒｂｅｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ，ＡＡＡｓ），无菌水提取的氨基酸称
为游离氨基酸（ ｆｒｅｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ，ＦＡＡｓ），分别测定
Ｋ２ＳＯ４浸提液中的提取态总氮（ ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｔｏｔａｌ Ｎ，
ＥＴＮ）、ＮＨ４
＋、ＮＯ３
－、ＡＡＡｓ 及 ＦＡＡｓ 含量．ＮＨ４
＋、ＮＯ３
－
含量采用流动分析仪检测（Ｂｒａｎ ＆ Ｌｕｅｂｂｅ， Ｎｏｒｄｅｒ⁃
ｓｔｅｄｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ）；ＦＡＡｓ、ＡＡＡｓ 含量采用茚三酮比色
法测定［１３］，且 ＮＨ４
＋的去除参考 Ｗａｒｒｅｎ 等［１４］的方
法；ＥＴＮ 采用过硫酸钾氧化⁃紫外分光光度法测
定［１５］，其中，提取态有机氮（ ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ Ｎ，
ＥＯＮ）＝ ＥＴＮ－ＮＨ４
＋－ＮＯ３
－，提取未知态氮（ｕｎ⁃ｋｎｏｗｎ
Ｎ，ＵＫＮ）＝ ＥＴＮ－ＮＨ４
＋－ＮＯ３
－－ＡＡＡｓ．土壤 ｐＨ采用电
位法（土水比 １ ∶ ２．５）、有机质采用重铬酸钾氧化外
加热法、全氮采用开氏法、碱解氮采用扩散吸收法、
有效磷采用盐酸⁃氟化铵（或碳酸氢钠）浸提比色法、
速效钾用乙酸铵浸提火焰光度计法、交换性钙、镁采
用原子吸收分光光度法测定［１６］ ．所有测定均重复
３次．
１􀆰 ３　 数据处理
采用 ＳＴＡＴＩＳＴＩＣＡ ５．５（ＳｔａＳｏｆｔＩｎｃ， ＵＳＡ）软件进
行 ＡＮＯＶＡ方差分析，不同处理间显著性检验采用
Ｄｕｎｃａｎ新复极差法（α＝ ０．０５）．采用 ＳＰＳＳ １９．０ 软件
（ＳＰＳＳ Ｉｎｃ．， ＵＳＡ）进行相关性分析和聚类分析．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 土壤基本理化性质
由表 １可以看出，水平地带性土壤中，ｐＨ 的空
间变异性表现为北方、中部地区土壤显著大于南方
地区土壤（Ｐ＜０．０５）；但有机质、全氮、Ｃ ／ Ｎ、碱解氮、
９８６３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 曹小闯等： 不同典型地带性土壤氮素分布特征及其影响因素　 　 　 　 　 　
表 １　 水平地带性土壤基本理化性质
Ｔａｂｌｅ １　 Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｏｉｌｓ （ｍｅａｎ±ＳＥ）
土壤类型
Ｓｏｉｌ
ｔｙｐｅ
ｐＨ 有机质
ＯＭ
（ｇ·ｋｇ－１）
全氮
ＴＮ
（ｇ·ｋｇ－１）
碳氮比
Ｃ ／ Ｎ
碱解氮
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
有效磷
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
速效钾
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｋ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
交换性镁
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｍｇ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
交换性钙
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃａ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
Ｓ１ ７．６８±０．９ａ ２８．０±０．６ａ １．４±０．１ｂ １１．６±０．８ｂ ６１．８±１．９ｄ ４０．６±３．８ｃ １８９±６．９ａ ５６７±３０ａ ４６１５±１１８ｃ
Ｓ２ ６．５６±０．５ｂ ２５．７±０．２ａｂ １．４±０．１ｂ １０．９±０．９ｂ ８５．９±５．１ｂ ２３．３±２．２ｄ １１４±４．４ｃ ５０１±３８ａ ３９９５±１７０ｃ
Ｓ３ ７．３１±０．８ａ ２３．８±０．３ｂ １．７±０．２ａ ８．０±０．７ｆ ９３．２±６．４ａ ５５．３±４．５ｂ ９５．０±５．６ｃｄ ３９０±２４ｂ ２３３０±１２０ｄ
Ｓ４ ７．６８±０．６ａ ３１．１±１．４ａ １．３±０．１ｂｃ １３．８±１．２ａ ５０．３±３．３ｅ １０．５±０．９ｅ １７６±９．２ａｂ １７７±１６ｃｄ ６１２４±３３０ｂ
Ｓ５ ７．８２±０．７ａ １８．２±０．８ｃ １．１±０．１ｃ １０．０±０．９ｃ ５８．３±３．４ｄ １２．３±１．１ｅ ７２．５±４．６ｄ ３４０±２６ｂ ４３２５±６９８ｃ
Ｓ６ ７．７４±０．５ａ ２３．２±１．０ｂ １．５±０．２ｂ ８．７±０．５ｅｆ ５９．０±４．５ｄ １９．５±１．２ｄ ２００±１２ａ ２５９±１４ｃ ７２３９±４００ａ
Ｓ７ ７．６８±０．６ａ ２９．３±１．１ａ １．８±０．２ａ ９．６±１．１ｃｄ ７５．１±６．２ｃ ６．５±０．９ｆ １００±８．４ｃ ６８．９±７．９ｅ ４１２７±２４５ｃ
Ｓ８ ６．１１±０．４ｂ １７．６±０．９ｃ １．１±０．１ｃ ９．１±０．８ｄｅ ４９．９±６．１ｅ ７５．８±６．２ａ ９７．５±７．２ｃｄ ２２７±２２ｃ １６５４±９８ｄｅ
Ｓ９ ５．１６±０．５ｃ ５．９±０．３ｄ ０．４±１．１ｄ ９．７±０．５ｃｄ ２４．８±２．４ｆ ４．５±０．３ｆ ８９．０±６．７ｄ ５５．８±４．５ ５０１±３９ｆ
Ｓ１０ ６．３０±０．６ｂ １９．４±１．４ｃ １．０±０．１ｃ １１．３±０．６ｂ ４８．２±４．６ｅ ４．６±０．３ｆ １５５±１０ｂ ３３８±２４ｂ １１１４±９４ｅ
Ｓ１１ ４．９６±０．３ｃ ２０．９±１．１ｂｃ １．０±０．１ｃ １１．６±０．７ｂ ６４．９±６．２ｄ ４．８±０．２ｆ ８１．５±５．２ｄ ７４．６±５．７ｅ ３４２±１１ｆ
平均 Ａｖｅｒａｇｅ ６．８２ ２２．１ １．２４ １０．４ ６１．０ ２３．４ １２４ ２７３ ３３０６
Ｓ１： 黑土 Ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌ； Ｓ２： 暗棕壤 Ｄａｒｋ⁃ｂｒｏｗｎ ｅａｒｔｈ； Ｓ３： 棕壤 Ｂｒｏｗｎ ｅａｒｔｈ； Ｓ４： 褐土 Ｃｉｎｎａｍｏｎ ｓｏｉｌ； Ｓ５： 潮土 Ｆｌｕｖｏ⁃ａｑｕｉｃ ｓｏｉｌ； Ｓ６： 紫色土 Ｐｕｒｐｌｉｓｈ
ｓｏｉｌ； Ｓ７： 黄壤 Ｙｅｌｌｏｗ ｅａｒｔｈ； Ｓ８： 黄棕壤 Ｙｅｌｌｏｗ⁃ｂｒｏｗｎ ｅａｒｔｈ； Ｓ９： 红壤 Ｒｅｄ ｅａｒｔｈ； Ｓ１０： 赤红壤 Ｌａｔｅｒｉｔｉｃ ｒｅｄ ｅａｒｔｈ； Ｓ１１： 砖红壤 Ｈｕｍｉｄ⁃ｔｈｅｒｍｏ ｆｅｒｒａ⁃
ｌｉｔｉｃ．同列不同字母表示各处理间差异显著（Ｐ＜０．０５） Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ． 下同 Ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
表 ２　 垂直地带性土壤基本理化性质
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｏｉｌｓ （ｍｅａｎ±ＳＥ）
海拔
Ａｌｔｉｔｕｄｅ
（ｍ）
ｐＨ 有机质
ＯＭ
（ｇ·ｋｇ－１）
全氮
ＴＮ
（ｇ·ｋｇ－１）
碳氮比
Ｃ ／ Ｎ
碱解氮
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
有效磷
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
速效钾
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｋ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
交换性镁
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｍｇ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
交换性钙
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃａ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
４７０ ７．７９±０．２ａ １７．７±０．７ｉ １．１４±０．１ｆ ９．０２±０．５ｅ ５０．５±３．７ｈ １１．８±０．７ｂ ２５７±３．７ａ １７２±５．９ｇ ３９８６±１５５ｂ
７５０ ７．３１±０．３ａ ４２．９±１．８ｈ １．７２±０．１ｆ １４．５±１．２ａｂ ６７．０±１．８ｈ ６．９５±０．２ｅｆ ７２±７．０ｃ ７４±１．５ｈ ８９８±３３ｈ
１０３０ ７．３０±０．４ａ ５３．９±１．２ｇｈ ３．３９±０．２ｅ ９．２２±０．７ｅ １５０±３．９ｇ ９．５７±１．２ｃｄ ２７３±５．２ａ ４８０±５．４ａ ３７１４±１９５ｂｃ
１３１０ ６．８５±０．１ｂ ６２．８±６．４ｅｆｇ ３．８１±０．３ｄｅ ９．５６±０．８ｄｅ １８２±１７ｆｇ ９．３６±０．９ｃｄ １５２±１３ｂ ２６２±５．６ｄｅ ２７８９±７６ｅｆｇ
１５９０ ６．５８±０．２ｂ ５９．１±６．３ｆｇｈ ３．５４±０．３ｄｅ ９．７０±０．５ｄｅ １４６±１６ｇ １２．１±０．３ｂ １１４±２．５ｂｃ １７０±４．８ｇ ２２２６±１５７ｆｇ
１８７０ ６．２５±０．６ｂｃ ７５．３±５．０ｅｆ ３．７６±０．２ｄｅ １１．６±０．９ｃｄｅ １９４±１２ｅｆ １０．２±０．７ｂｃｄ １０７±１７ｂｃ １９１±１１ｆｇ ２４２８±１６３ｆｇ
２１５０ ６．４８±０．５ｂ ９６．３±３．０ｃｄ ４．４７±０．１ｃｄ １２．５±０．２ｂｃ ２３２±１３ｄｅ １０．７±０．４ｂｃ １０７±５．１ｂｃ ２２８±１２ｅｆ ２５７６±１８８ｅｆｇ
２４３０ ６．０１±０．４ｂｃ １０７±４．０ｃ ４．８７±０．２ｂｃ １２．７±０．３ａｂｃ ２９３±４．８ｃ １０．４±０．５ｂｃｄ １２４±８．２ｂ ３６６±１２ｂ ３８０６±１７６ｂｃ
２７１０ ６．１０±０．５ｂｃ ８１．６±３．２ｄｅ ４．０４±０．２ｃｄｅ １１．７±０．２ｃｄ ２４７±８．５ｄ ８．９０±０．３ｃｄｅ ２３０±３２ａ ３２１±６．３ｃ ３３５３±１１８ｃｄ
２９９０ ５．７２±０．３ ｃ １４２±１１ａｂ ５．６９±０．６ｂ １４．９±１．６ａ ３４２±１３ｂ ９．３６±０．９ｃｄ １０９±４．２ｂｃ ４９４±１８ａ ４７７０±１９１ａ
３２７０ ５．７３±０．２ｃ １１０±８．２ｃ ５．７５±０．２ｂ １１．１±０．５ｃｄｅ ３１８±２１ｂｃ ６．１５±０．２ｆ １２５±７．０ｂ ２７６±１４ｄ ３２２８±２０９ｃｄｅ
３５５０ ５．２６±０．２ｄ １５８±１０ａ ８．２６±０．７ａ １１．１±０．６ｃｄｅ ４９３±１５ａ １０．７±０．５ｂｃ １３７±２．９ｂ ２８５±１５ｃｄ ２８２１±１１９ｄｅｆ
３７６０ ５．２５±０．３ｄ １３１±８．１ｂ ５．７８±０．３ｂ １３．１±０．６ａｂｃ ３０６±１７ｂｃ １６．２±０．２ａ １４３±４．６ｂ ２２１±１１ｅｆ ２０２７±８４ｇ
平均 Ａｖｅｒａｇｅ ６．３６ ８７．６ ４．３２ １１．６ ２３２ １０．２ １５０ ２７２ ２９７１
有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁含量随土壤类
型的不同而差异显著，其平均值分别为 ２２􀆰 １
ｇ·ｋｇ－１、１． ２４ ｇ·ｋｇ－１、１０． ４、６１． ０ ｍｇ·ｋｇ－１、２３􀆰 ４
ｍｇ·ｋｇ－１、 １２４ ｍｇ · ｋｇ－１、 ２７３ ｍｇ · ｋｇ－１、 ３３０６
ｍｇ·ｋｇ－１ ．垂直地带性土壤中（表 ２），土壤 ｐＨ 随海
拔增加而显著降低，变化范围为 ７．７９～５．２５；有机质、
全氮、碱解氮含量表现出随海拔增加而不断增加的趋
势，在 Ｃ１２（３５５０ ｍ）处达到最高，且较 Ｃ１（４７０ ｍ）分
别增加 ７．９６、６．２７、８．７５倍；但土壤 Ｃ ／ Ｎ、有效磷、速效
钾、交换性钙、镁含量随海拔增加的变化规律不明显．
２􀆰 ２　 土壤各形态氮含量
在水平地带性土壤中，ＥＴＮ、ＥＯＮ、ＮＨ４
＋、ＮＯ３
－
和 ＡＡＡｓ含量随土壤类型的不同而差异显著，其平
均值分别为 ３４．０、１４．２、１０．１、９．７１、３．８０ ｍｇ·ｋｇ－１；
ＥＴＮ含量在 Ｓ３ 号棕壤中最高，为 ４７． ８ ｍｇ·ｋｇ
－１；
ＡＡＡｓ、ＥＯＮ含量在 Ｓ１１砖红壤中最高，分别为 ６．６１、
２７．５ ｍｇ·ｋｇ－１（图 １）．垂直地带性土壤中，ＥＴＮ、ＥＯＮ
和 ＡＡＡｓ含量均表现出随海拔增加而增加的趋势，
在海拔 ３５５０ ｍ（Ｃ１２）处达到最高，较 ４７０ ｍ（Ｃ１）处
分别增加 １５１％、３５７％和 ６２８１％ （图 １）．在 ４７０ ～
１９００ ｍ（Ｃ１ ～Ｃ６）范围内，土壤 ＮＨ４
＋含量表现出随海
拔增加而增加的趋势，海拔 １８７０ ｍ处含量较 ４７０ ｍ
增加 ７８．６％，但海拔 １９００ ～ ３６７０ ｍ（Ｃ７ ～ Ｃ１３）范围内
各取样点ＮＨ４
＋含量差异并不显著．除７５０ ｍ取样点
０９６ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
图 １　 不同地带性土壤中 ０．５ ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｋ２ＳＯ４提取的各形态氮含量
Ｆｉｇ．１　 Ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｎ ｆｏｒｍｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ０．５ ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｋ２ＳＯ４ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｚｏｎａｌ ｓｏｉｌｓ （ｍｅａｎ±ＳＥ）．
Ｓ１： 黑土 Ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌ； Ｓ２： 暗棕壤 Ｄａｒｋ⁃ｂｒｏｗｎ ｅａｒｔｈ； Ｓ３： 棕壤 Ｂｒｏｗｎ ｅａｒｔｈ； Ｓ４： 褐土 Ｃｉｎｎａｍｏｎ ｓｏｉｌ； Ｓ５： 潮土 Ｆｌｕｖｏ⁃ａｑｕｉｃ ｓｏｉｌ； Ｓ６： 紫色土 Ｐｕｒｐｌｉｓｈ
ｓｏｉｌ； Ｓ７： 黄壤 Ｙｅｌｌｏｗ ｅａｒｔｈ； Ｓ８： 黄棕壤 Ｙｅｌｌｏｗ⁃ｂｒｏｗｎ ｅａｒｔｈ； Ｓ９： 红壤 Ｒｅｄ ｅａｒｔｈ； Ｓ１０： 赤红壤 Ｌａｔｅｒｉｔｉｃ ｒｅｄ ｅａｒｔｈ； Ｓ１１： 砖红壤 Ｈｕｍｉｄ⁃ｔｈｅｒｍｏ ｆｅｒｒａ⁃
ｌｉｔｉｃ．Ｃ１： ４７０ ｍ； Ｃ２： ７５０ ｍ； Ｃ３： １０３０ ｍ； Ｃ４： １３１０ ｍ； Ｃ５： １５９０ ｍ； Ｃ６： １８７０ ｍ； Ｃ７： ２１５０ ｍ； Ｃ８： ２４３０ ｍ； Ｃ９： ２７１０ ｍ； Ｃ１０： ２９９０ ｍ； Ｃ１１：
３２７０ ｍ； Ｃ１２： ３５５０ ｍ； Ｃ１３： ３７６０ ｍ． ＥＴＮ、ＥＯＮ、ＡＡＡｓ和 ＵＫＮ分别代表提取态总氮、提取态有机氮、吸附氨基酸、提取未知态氮 ＥＴＮ， ＥＯＮ，
ＡＡＡｓ ａｎｄ ＵＫＮ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ， ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｎｉｔｒｏｇｅｎ， ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｕｎｋｎｏｗｎ ｎｉｔｒｏｇｅｎ．下
同 Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
图 ２　 不同地带性土壤中无菌水提取的游离氨基酸含量
Ｆｉｇ．２　 Ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｆｒｅｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｔｅｒｉｌｅ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｚｏｎａｌ ｓｏｉｌｓ （ｍｅａｎ±ＳＥ）．
外，提取未知态氮含量占提取态总氮的百分比差异
不显著，平均为 ５８．３％．
由图 ２ 可以看出，水平地带性土壤中 ＦＡＡｓ 含
量随土壤类型不同而差异显著，Ｓ１１（砖红壤）中含量
最高，达 １．０３ ｍｇ·ｋｇ－１；Ｓ５（潮土）中含量最低，仅
０􀆰 ２６ ｍｇ·ｋｇ－１ ．１１ 种不同水平地带性土壤中，ＦＡＡｓ
平均值为 ０． ５４ ｍｇ· ｋｇ－１，仅为 ＡＡＡｓ 平均值的
１４􀆰 ２％．垂直地带性土壤 ＦＡＡｓ含量随取样点海拔的
增加而显著增加，从山脚的 ０．０６ ｍｇ·ｋｇ－１显著增加
到山顶的 ５．６５ ｍｇ·ｋｇ－１（图 ２）；同水平地带性土壤
一样，垂直地带性土壤 ＡＡＡｓ 含量也显著大于
ＦＡＡｓ，且 ＡＡＡｓ平均值是 ＦＡＡｓ的 ４．３８倍．
２􀆰 ３　 土壤肥力指标的相关性分析和聚类分析
相关分析结果显示，水平地带性土壤中 ｐＨ、
ＥＴＮ、ＮＯ３
－、碱解氮、速效钾、交换性镁含量均与有机
质、全氮含量显著正相关（ ｒ ＝ ０．３１ ～ ０．８１， Ｐ＜０．０５），
且交换性钙、交换性镁与 ＮＯ３
－、ｐＨ 也显著正相关
（ ｒ＝ ０．４２～０．８５， Ｐ ＜ ０． ０５）；土壤 ＡＡＡｓ 和 ＦＡＡｓ 与
ＥＯＮ显著正相关（ ｒ ＝ ０．４９ ～ ０．８０， Ｐ＜０．０１），但与土
壤 ｐＨ显著负相关（ ｒ＝ －０．３９～ －０．８１， Ｐ＜０．０５）．垂直
地带性土壤中，ＥＴＮ、ＮＨ４
＋、ＡＡＡｓ、ＦＡＡｓ、ＥＯＮ 含量
均与有机质、全氮和碱解氮显著正相关（ ｒ ＝ ０．５７ ～
０􀆰 ９３， Ｐ ＜ ０． ０５），但与水平地带性土壤相反，其
ＮＯ３
－、ｐＨ与有机质、全氮、碳氮比和碱解氮均显著
负相关（ ｒ＝ －０．３７～ －０．９１， Ｐ＜０．０５）．土壤有效磷与
ＡＡＡｓ、ＦＡＡｓ也显著相关，其相关系数为 ０．５０ ～ ０．５２
（Ｐ＜０．０５）．
　 　 系统聚类是常用的变量聚类的方法，通过各种
距离统计量描述各变量间的相似程度，从而根据一
定的准则对数据进行分类．本文对 ２４ 种不同土壤的
１６个不同肥力指标进行数据标准差化处理，采用欧
氏距离进行系统聚类分析，得到指标的聚类谱系图，
依据结果将 １６个指标聚成 ３类，从聚类图谱先后步
１９６３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 曹小闯等： 不同典型地带性土壤氮素分布特征及其影响因素　 　 　 　 　 　
表 ３　 水平地带性土壤各肥力指标的相关系数
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｉｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｏｉｌｓ （ｎ＝３３）
提取态
总氮
ＥＴＮ
硝态氮
ＮＯ３－
铵态氮
ＮＨ４＋
吸附
氨基酸
ＡＡＡＳ
游离
氨基酸
ＦＡＡＳ
提取
未知氮
ＵＫＮ
提取
有机氮
ＥＯＮ
酸碱值
ｐＨ
有机质
ＯＭ
全氮
ＴＮ
碱解氮
Ａｖａｉｌ⁃
Ｎ
有效磷
Ａｖａｉｌ⁃
Ｐ
速效钾
Ａｖａｉｌ⁃
Ｋ
交换性镁
Ａｖａｉｌ⁃
Ｍｇ
交换性钙
Ａｖａｉｌ⁃
Ｃａ
硝态氮 ＮＯ３－ ０．７３∗∗
铵态氮 ＮＨ４＋ ０．３４∗ ０．１９
吸附氨基 ＡＡＡＳ ０．３３∗∗ －０．２１ ０．４５∗
游离氨基酸 ＦＡＡＳ ０．３９∗ －０．２３ ０．４９∗∗０．８８∗∗∗
提取未知氮 ＵＫＮ ０．５２ ０．１７ －０．２２ ０．５３ ０．２４
提取有机氮 ＥＯＮ ０．６９∗∗ ０．１１ －０．１１ ０．４９∗∗ ０．８０∗∗　 ０．８９∗∗
酸碱值 ｐＨ ０．３６∗ ０．６７∗ －０．６３∗ －０．３９∗∗ －０．８１∗ ０．０７ －０．０１
有机质 ＯＭ ０．４３∗ ０．５１∗ ０．１５ ０．０３ －０．１６ ０．１１ ０．５８∗ ０．６７∗∗
全氮 ＴＮ ０．４３∗∗∗ ０．４５∗ ０．２４ ０．１３ －０．０６ ０．１２ ０．１４ ０．７０∗ ０．８４∗∗∗
碱解氮 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ ０．６０∗ ０．４９∗ ０．５９∗ ０．３７∗ ０．２８ ０．１４ ０．２１ ０．３７∗　 ０．６２∗ ０．８１∗∗
有效磷 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ －０．１１ ０．１５ －０．１２ －０．３１∗∗ －０．１６ －０．２２ －０．２６ ０．１１ ０．０６ ０．２９ ０．２７
速效钾 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｋ －０．０１ ０．２３ －０．２２ －０．３３∗∗ －０．２２ －０．０７ －０．１３ ０．４６∗ ０．４７∗ ０．３１∗ －０．１２ －０．０３
交换性 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｍｇ ０．３２ ０．５９∗ ０．１８ －０．３４∗∗ －０．１３ －０．０７ －０．１３ ０．４２∗ ０．３２∗ ０．５７∗ ０．４４∗ ０．４１∗ ０．３５∗
交换性 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃａ ０．２８ ０．６２∗ －０．１０ －０．２８ －０．１４ －０．４７∗ －０．１１ ０．８５∗ ０．６４∗ ０．１１ ０．２１ －０．０４ ０．６４∗∗ ０．６７∗∗
碳氮比 Ｃ ／ Ｎ ０．０９ ０．１６ －０．１１ －０．１１ －０．１２ ０．０７ ０．０４ －０．０３ ０．３７∗ －０．２０ －０．２３ －０．４１ ０．３５∗ ０．０３ ０．１２
∗Ｐ＜０．０５； ∗∗Ｐ＜０．０１； ∗∗∗Ｐ＜０．００１． 下同 Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
表 ４　 垂直地带性土壤各肥力指标的相关系数
Ｔａｂｌｅ ４　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｏｉｌｓ （ｎ＝３９）
提取态
总氮
ＥＴＮ
硝态氮
ＮＯ３－
铵态氮
ＮＨ４＋
吸附
氨基酸
ＡＡＡＳ
游离
氨基酸
ＦＡＡＳ
提取
未知氮
ＵＫＮ
提取
有机氮
ＥＯＮ
酸碱值
ｐＨ
有机质
ＯＭ
全氮
ＴＮ
碱解氮
Ａｖａｉｌ⁃
Ｎ
有效磷
Ａｖａｉｌ⁃
Ｐ
速效钾
Ａｖａｉｌ⁃
Ｋ
交换性镁
Ａｖａｉｌ⁃
Ｍｇ
交换性钙
Ａｖａｉｌ⁃
Ｃａ
硝态氮 ＮＯ３－ －０．３０　 　 　
铵态氮 ＮＨ４＋ ０．６４∗ －０．４１∗
吸附氨基酸 ＡＡＡＳ ０．７７∗∗ －０．３５∗ ０．４８∗　
游离氨基酸 ＦＡＡＳ ０．７９∗∗∗ －０．３６∗ ０．４９∗∗ ０．９８∗∗∗
提取未知氮 ＵＫＮ ０．４４ －０．４０ ０．５５ ０．５６ ０．５８　 　
提取有机氮 ＥＯＮ ０．９８∗∗∗ －０．４３∗ ０．５８ ０．７９∗∗ ０．７８∗ ０．９５∗
酸碱值 ｐＨ －０．７５∗ ０．５２∗ －０．５９∗ －０．７９∗ －０．８１∗ －０．６５ －０．７８∗　 　 　
有机质 ＯＭ ０．８０∗ －０．４６∗ ０．６１∗∗ ０．７７∗∗ ０．９３∗∗ ０．７２∗ ０．８２∗∗∗ －０．９１∗∗
全氮 ＴＮ ０．８８∗∗∗ －０．３７∗ ０．６１∗∗ ０．８０∗ ０．８２∗∗ ０．７９ ０．８８∗ －０．８８∗ ０．９３∗∗∗
碱解氮 Ａｖａｉｌ⁃Ｎ ０．８７∗ －０．４１∗ ０．５７∗ ０．７７∗ ０．８０∗ ０．７９ ０．８８∗∗ －０．８９∗　 ０．９４∗ ０．９７∗
有效磷 Ａｖａｉｌ⁃Ｐ ０．３１ ０．０２ ０．２４ ０．５２∗∗ ０．５０∗ ０．１２ ０．２８ －０．２４ ０．１８ ０．１８ ０．０９
速效钾 Ａｖａｉｌ⁃Ｋ －０．１９ ０．３９∗ －０．３４∗ －０．２１ －０．２４ －０．１９ －０．２２ ０．４１∗ －０．４２∗ －０．３７ －０．３０ ０．０６
交换性镁 Ａｖａｉｌ⁃Ｍｇ ０．３１∗ －０．０７ ０．２５ ０．１３ ０．１３ ０．３５ ０．３０ ０．３４∗ ０．４７ ０．４５ ０．５２∗ －０．２４ ０．４５∗
交换性钙 Ａｖａｉｌ⁃Ｃａ ０．０１ ０．３８∗ －０．０６ －０．１５ －０．１２ ０．１０ ０．０２ ０．５２∗ ０．１３ ０．０７ ０．１９ －０．１８ ０．３７∗ ０．７３∗
碳氮比 Ｃ ／ Ｎ ０．２１ －０．４８∗ ０．２９ ０．３０ ０．３０ ０．２１ ０．２６ －０．４９∗∗ ０．６０∗ ０．２９ ０．３９ －０．０８ －０．４５∗∗ ０．２６ ０．０１
骤可以看出，ＡＡＡｓ、ＦＡＡｓ 与有机质、全氮、碱解氮、
ＵＫＮ、ＥＴＮ、ＥＯＮ聚为一类，说明这些指标紧密相关；
速效钾、交换性钙、镁和 ＮＯ３
－聚为一类；ｐＨ、ＮＨ４
＋和
Ｃ ／ Ｎ聚为一类．
３　 讨　 　 论
农田土壤肥力及其养分含量不仅受施肥量的影
响，而且与环境条件、植被类型、土壤母质和人为活
动密切相关［１７－１８］ ．因此，水平地带性土壤基本理化
性质和各形态氮含量差异显著．就 １１ 个土壤平均来
讲，其 ＮＯ３
－、ＮＨ４
＋、ＥＯＮ 和 ＡＡＡｓ 平均值占 ＥＴＮ 的
百分比分别为 ２８．２％、３０．３％、４１．５％和 １１．８％，且除
Ｓ１０、Ｓ１１外，各土壤无机氮含量（包括 ＮＯ３
－、ＮＨ４
＋）均
大于提取态有机氮．这可能与农田矿质氮肥的大量
施用紧密相关，但过量施肥不仅引起土壤酸化，还加
速营养元素流失，促进铝、锰以及重金属等元素的活
化［１９］ ．王常慧等［６］和 Ｚｈａｎｇ 等［２０］研究发现，农田土
壤中 ｐＨ的降低显著抑制土壤的硝化作用．本结果中
土壤 ｐＨ 和 ＮＯ３
－呈显著正相关也间接证明了这一
观点，且低 ｐＨ 的南方土壤（Ｓ７ ～ Ｓ１１）ＮＯ３
－含量及其
占提取态总氮百分比例显著低于高 ｐＨ 的北方土壤
（ Ｓ１ ～ Ｓ６） ．这可能与ｐＨ对硝化细菌、硝化古菌及氨
２９６ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
图 ３　 土壤不同肥力指标的聚类图
Ｆｉｇ．３　 Ｃｌｕｓｔｅｒ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃｅｓ．
ＡＡＡｓ： 吸附态氨基酸 Ａｄｓｏｒｂｅｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ； ＦＡＡｓ： 游离态氨基酸
Ｆｒｅｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ； ＴＮ： 全氮 Ｔｏｔａｌ Ｎ； ＡＮ： 碱解氮 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ； ＯＭ：
有机质 Ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ； ＵＫＮ： 未知态氮 Ｕｎ⁃ｋｎｏｗｎ Ｎ； ＥＯＮ： 提取有
机氮 Ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ Ｎ； ＥＴＮ： 提取总氮 Ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｔｏｔａｌ Ｎ； ＡＫ：
速效钾 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｋ； Ｃａ： 交换性钙 Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｃａ； Ｍｇ： 交换性镁
Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｍｇ； ＮＯ３：硝态氮 Ｎｉｔｒａｔｅ； ＡＰ： 有效磷 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ；
ＮＨ４ ＋： 铵态氮 Ａｍｍｏｎｉｕｍ； Ｃ ／ Ｎ： 碳氮比 Ｃ ／ Ｎ ｒａｔｉｏ．
氧化细菌的生理代谢活性有关［２１］ ．一般认为，自养
硝化细菌的最适生长 ｐＨ为 ６．６～８．０或者更高，在低
ｐＨ的土壤中自养硝化细菌的数量相对较少且活性
较低，导致土壤中的硝化过程较为缓慢［２２］ ．另一方
面，土壤中的氨在低 ｐＨ条件下倾向于转变成铵，使
氨氧化细菌对氨的利用受到影响，从而影响氨氧化
细菌的数量、活性，甚至是种类、群落组成［２３］ ．同时，
低 ｐＨ土壤中微生物活性的降低会造成有机质分解
速率降低，也有利于土壤有机氮尤其是氨基酸态氮
的累积．
在垂直地带性土壤中，温度、植被类型是影响土
壤肥力空间变异的重要因素［２４］，且受人为因素影响
较小．从太白山脚到山顶，随着海拔的升高，湿度逐
渐增大，土壤的淋溶与脱硅富铝化过程相对强烈，导
致土壤 ｐＨ值逐渐降低．高海拔处气温降低，微生物
活性较弱、有机质矿化速度减弱等造成的土壤有机
质的积累也是表层土壤 ｐＨ 值较低的重要原因，因
此土壤有机质与 ｐＨ的呈显著负相关（表 ４）．土壤全
氮、碱解氮与有机质变化趋势一致，表现出随海拔增
加而显著增加的趋势．值得注意的是，垂直地带性土
壤 ＥＴＮ、ＥＯＮ和 ＡＡＡｓ的平均含量均大于水平地带
性土壤，可能与后者采集于作物收获后，地上部作物
吸收大量氮有关．另一方面，ＥＴＮ、ＡＡＡｓ 和 ＮＨ４
＋含
量均与土壤有机质呈显著正相关（表 ３），垂直地带
性土壤中大量的植物残体和凋落物作为有机质的一
种重要来源，也可能增加土壤 ＥＴＮ、ＡＡＡｓ和 ＮＨ４
＋含
量．因此，ＥＴＮ、ＦＡＡｓ 和 ＡＡＡｓ 含量均表现出随海拔
增加而增加的趋势，这与 Ｗｅｒｄｉｎ⁃Ｐｆｉｓｔｅｒｅｒ 等［２５］的结
果相似，其发现高海拔针叶林土壤中氨基酸的含量
显著高于早期落叶林．Ｋｉｅｌｌａｎｄ 等［２６］发现，土壤蛋白
酶活性随着植被类型的演替而增加，且演替后期氨
基酸含量高的土壤蛋白酶活性通常也维持在较高水
平．此外，高海拔条件下通常伴随着较频繁的冻融交
替、微生物分解和根系分泌物，也可能增加土壤氨基
酸含量［２７］ ．虽然 ＮＨ４
＋含量局部范围内有随海拔增
高而不断增加的趋势，但其占土壤 ＥＴＮ的百分比却
无明显变化，在各取样点的平均值为 １８．９％，变异系
数为 ０．１％ ～ ９．６％，表明 ＮＨ４
＋可能是森林土壤中的
一种稳定氮源．
氨基酸态氮是土壤氮素中已知的、数量最多的
一类有机化合物，植物可直接吸收土壤中的分子态
氨基酸［２８］ ．然而，由于土壤中氨基酸浓度较低［２９］，且
植物在和微生物对氨基酸的竞争吸收中处于明显劣
势［３０］，通常认为氨基酸不可能作为高等植物的一种
重要营养氮源，对用无菌水或弱盐溶液提取的 ＦＡＡｓ
能否代表土壤的氨基酸库也存在很大的争论．本研
究发现，０．５ ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｋ２ＳＯ４提取的 ＡＡＡｓ 显著大于
无菌水提取的 ＦＡＡｓ，且 ＡＡＡｓ占土壤提取有机氮的
比例高达 ２１．１％ （图 １、图 ２）．相关性分析表明，土壤
ＡＡＡｓ与 ＦＡＡｓ 呈显著正相关（ ｒ＞０．８８， Ｐ＜０．００１），
表明土壤 ＡＡＡｓ 可能作为土壤 ＦＡＡｓ 的一种重要
“氮”库．Ｊｏｎｅｓ等［２９］也发现，强盐溶液提取的氨基酸
氮库显著大于 ＦＡＡｓ． 作为氨基酸态氮的有效存在
形态，ＡＡＡｓ似乎较 ＦＡＡｓ 更能代表土壤有机氮库．
Ｃａｏ 等［３１］发现，在短期无菌培养条件下 ＡＡＡｓ 能够
提供水稻幼苗 １７．３％～ ４７．６％的氮源．虽然土壤中氨
基酸的半衰期很短，但其总流通量很大［３２－３３］ ．因此
从长远角度考虑，土壤 ＡＡＡｓ 仍有可能作为植物的
一种潜在重要有机营养氮源，尤其对生长在高山、寒
冷生态系统中的植物．
土地利用作为人类利用土地各种活动的综合反
映，其变化不仅会改变土地覆被状况，还会引起土壤
管理措施的改变，进而对土壤肥力产生影响［３４］ ．因
此，合理的土地利用可以改善土壤结构，提高土壤肥
力；而不合理的土地利用会增加土壤侵蚀，导致土壤
肥力下降［３５－３６］ ．Ｃｕｒｔｉｎ等［３７］指出，土壤 ｐＨ值升高会
促进氮素的矿化．这可能是因为 ｐＨ 值升高，增加了
土壤有机质的可溶性，为微生物的生命活动提供了
大量的富含碳、氮基团的物质，从而促进氮素矿化．
同时，ｐＨ过低也会增加硝化作用引起的土壤氮素流
失．俞海等［３８］指出，在现代农业生产方式下，土壤有
３９６３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 曹小闯等： 不同典型地带性土壤氮素分布特征及其影响因素　 　 　 　 　 　
机质提高的主要原因是由于化肥的合理施用并配合
其他耕作措施， 使农田作物产量和总生物量显著增
加．水平地带性土壤中，土壤 ｐＨ 与 ＥＴＮ、ＮＯ３
－、有机
质、全氮、碱解氮及盐基离子呈显著正相关．因此，明
确农田土壤中 ｐＨ 与土壤肥力的相互关系，对指导
酸性土壤改良、土壤培肥（如秸秆还田、施用绿肥等
有机肥）以及退耕还林土壤的合理保护等都将具有
重要实践意义．在垂直地带性土壤中，ｐＨ 与 ＥＴＮ、
ＮＨ４
＋、有机质、全氮、碱解氮和氨基酸态氮呈显著负
相关，这对高山林地大力推广经济林作物种植 （如
茶叶、观赏花卉等）也具有一定的指导意义，但应注
意做好土壤养分流失、保温防护作用．此外，两种不
同地带性土壤中交换性钙、镁均与 ｐＨ 呈现出显著
的正相关关系（表 ３、表 ４）．俞元春等［３９］指出，随 ｐＨ
的降低，土壤酸化加剧，盐基离子淋溶增加，交换性
Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋含量较原土壤显著降低．廖中建
等［４０］发现，氨化菌比硝化菌更耐盐度，且随盐度增
加，总氮矿化量下降．这表明土壤交换性 Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋
等盐基离子可能通过影响 ｐＨ 而影响土壤的各形态
氮含量．
本文采用欧氏距离平方法对不同类型土壤肥力
特性进行系统聚类，以距离大小衡量不同土地利用
方式上土壤肥力的相互关系，即相似类型的土壤肥
力指标之间具有较高的相关性，选取每一类中的个
别指标来反映其他指标，可将 １６个肥力指标予以简
化，通过筛选将不同土壤肥力评价指标简化为：有机
氮、盐基离子（Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等）、ｐＨ．有机氮是
土壤氮素的主要组成成分，土壤溶解性有机氮更直
接代表着土壤的潜在有效氮库．随着有机农业、生态
农业的发展，土壤有机氮在生态系统氮循环和生态
环境效应方面将发挥越来越大的作用［４１］ ．土壤有机
无机复合体的形成是稳定性团聚体和土壤肥力形成
的重要机制和物质基础［４２］，盐基饱和度大小影响土
壤缓冲能力高低，也是评价土壤保肥能力、改良土壤
和合理施肥的重要依据．土壤酸碱性是土壤在其形
成过程中受生物、气候、地质、水文等因素综合作用
所产生的重要属性，与土壤养分的有效性紧密相
关［４３］ ．因此，初步了解土壤 ｐＨ、有机氮、盐基离子等
养分状况有助于准确判断土壤的供肥能力，对指导
不同类型土壤开展因地施肥、改良及开发利用等都
具有重要的实际意义．
４　 小　 　 结
水平地带性土壤 ０．５ ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｋ２ＳＯ４提取的提
取态总氮、硝态氮、铵态氮及氨基酸态氮含量随土壤
类型的不同而差异显著；垂直地带性土壤提取态总
氮、氨基酸态氮随取样点海拔的增加而显著增加，其
提取态总氮、提取态有机氮和吸附氨基酸含量平均
值大于水平地带性土壤．土壤吸附氨基酸平均值是
游离氨基酸的 ５倍，占提取态有机氮总量的 ２１．１％，
表明吸附氨基酸可能作为土壤有机氮库的一种重要
存在形态．相关分析结果显示，垂直地带性土壤中提
取态总氮、铵态氮、提取态有机氮、氨基酸态氮均与
有机质、全氮呈显著正相关（ ｒ ＝ ０．５７ ～ ０．９３），但与
ｐＨ、硝态氮呈显著负相关（ ｒ ＝ －０．３７ ～ －０．９１）；水平
地带性土壤 ｐＨ 与提取态总氮、硝态氮、有机质、全
氮、碱解氮及盐基离子（Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋）含量呈显著
正相关（ ｒ＝ ０．３６～０．８５），与铵态氮、氨基酸态氮呈显
著负相关（ ｒ ＝ －０．３９～ －０．８１）．明确不同典型地带性
土壤氮素分布特征及其影响因素，对指导不同类型
土壤的合理施肥、改良及保护等具有重要的理论
价值．
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（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介　 曹小闯，男，１９８５ 年生，助理研究员．长期从事土
壤氮养分循环、水稻好氧栽培、水稻氮素生理生态效应等研
究，发表 ＳＣＩ 和国内核心期刊论文 １３ 篇． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｃａｏｘｉａｏ⁃
ｃｈｕａｎｇ＠ １２６．ｃｏｍ
责任编辑　 杨　 弘
封 面 说 明
封面照片由中国科学院寒区旱区环境与工程研究所贾荣亮副研究员提供．中国科学院沙坡头
沙漠研究试验站地处腾格里沙漠东南缘的宁夏中卫市境内，始建于 １９５５ 年，是中国科学院最早建
立的长期野外综合观测研究站之一．１９９０ 年成为中国科学院开放站，１９９２ 年成为中国生态系统研
究网络（ＣＥＲＮ）站，２０００年被科技部遴选为首批国家重点野外科学观测站，２００６ 年正式批准纳入
国家野外科学观测研究站．该站也是联合国教科文组织人与生物圈（ＭＡＢ）和世界实验室（ＷＬ）的
研究点、全球陆地观测系统（ＧＴＯＳ）观测点、国际沙漠化治理研究培训中心的培训基地和联合国开
发计划署（ＵＮＤＰ）＂增强中国执行联合国防治荒漠化公约能力建设项目＂技术试验示范基地，是中
国科学院西北资源环境研究中心支撑系统的重要台站．
曹小闯， 钟楚， 马庆旭， 等． 不同典型地带性土壤氮素分布特征及其影响因素． 应用生态学报， ２０１６， ２７（３）： ６８８－６９６
Ｃａｏ Ｘ⁃Ｃ， Ｚｈｏｎｇ Ｃ， Ｍａ Ｑ⁃Ｘ， ｅｔ ａｌ． Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｉｃａｌ ｚｏｎａｌ ｓｏｉｌｓ．
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， ２０１６， ２７（３）： ６８８－６９６ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
６９６ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷