全 文 ：书东祁连山高寒草地返青期不同
草地型土壤氮的分布特征
杨成德１，陈秀蓉１，龙瑞军２，满元荣１，张俊忠１
（１．甘肃农业大学草业学院 草业生态系统教育部重点实验室 中－美草地畜牧业可持续发展研究中心，
甘肃 兰州７３００７０；２．兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州７３００２０）
摘要：本试验在东祁连山选择代表性的７种高寒草地型为研究对象，在返青期对其土壤微生物量氮、全氮、Ｋ２ＳＯ４
浸提氮、碱解氮、氮密度及其相关性进行了研究。结果表明，土壤全氮、碱解氮和氮密度分别介于４．２～７．９ｇ／ｋｇ、
１０４．１～２３４．０ｍｇ／ｋｇ和０．３８～０．６１ｋｇ／ｍ２。２００５和２００６年土壤 Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮分别介于３．４～１１．４和１．８～
１３．９ｍｇ／ｋｇ，占土壤微生物量氮的３．９３％～１１．６２％和３．８８％～１５．３７％。微生物量氮在２００５和２００６年分别介于
４９．０～１４３．０ｍｇ／ｋｇ和３５．９～１７１．７ｍｇ／ｋｇ；与Ｋ２ＳＯ４ 浸提碳在灌丛草地呈显著正相关（犘＜０．０５），在草本草地呈
极显著正相关（犘＜０．０１）；与Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮在杜鹃灌丛和高山柳灌丛呈极显著正相关（犘＜０．０１），在金露梅灌丛和
草本草地呈显著正相关（犘＜０．０５）。除嵩草草地外，微生物量氮与微生物量碳和微生物量磷呈极显著正相关（犘＜
０．０１）。２００５年Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮和微生物量氮对土壤全氮贡献率分别为０．０７％～０．１６％和１．１６％～１．９３％。在东
祁连山高寒草地，草地型间土壤全氮、碱解氮、Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮及微生物量氮有明显差异，且草地型决定了微生物量
氮的数量和生态分布，植物群落是影响微生物量氮数量和生态分布及其与土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提碳、氮相关性的关键因
素之一；微生物量碳、氮、磷间的相关性由土壤微生物本身或其群落结构决定。
关键词：东祁连山；高寒草地；微生物量氮；分布
中图分类号：Ｓ８１２．２；Ｓ１５５．４＋７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１０）０１００６７０８
土壤氮素是植物氮素营养的主要养分来源，多为陆地植物正常生长的主要限制因子之一［１］，其也受土壤有机
质、外界干扰［２］和植物群落［３］等的影响；另外，农业栽培措施如轮作、施肥［４］及利用方式的转变如放牧草地转化为
耕地［５］等也影响土壤氮的数量和结构。土壤氮库由多种形态氮组成，其形态是影响土壤氮素植物利用效率的因
素之一，各种形态氮的动态平衡是土壤肥力保持和提高的重要内容之一［６］，研究不同生态系统中土壤氮素的数
量、生态分布、结构及影响因素具有重要意义。土壤有机态氮是土壤氮库的重要组成部分，在调节土壤氮素和养
分流向方面起着重要作用，而土壤微生物量氮则是有机态氮库中最活跃的部分，它虽然只占土壤氮库的一小部
分，但其周转较快，每年通过微生物周转的氮是土壤微生物量氮的１．５倍以上［７］。Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮为土壤中小分
子有机氮及无机氮，它们对农业生产管理措施反应明显［８，９］。在草原生态系统中，不同草地利用方式也影响土壤
氮储量和氮储存潜力［１０１２］。高寒草甸是祁连山高寒草地生态系统的主体，有关该区生态学和畜牧业生产等方面
研究报道较多［１３，１４］。土壤微生物量氮和土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮是土壤氮库中促进氮素循环和易被植物利用的重要
组分，但其在不同高寒草地型中的数量、占全氮的比例、生态分布及影响因素等均鲜有报道。因此，本试验在返青
期选择东祁连山不同高寒草地型土壤为研究对象，对其土壤微生物量氮、全氮及土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮等进行了研
究，以期明晰它们的数量、生态分布、微生物量氮对土壤全氮的贡献率及其与土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮间的相关性，为
高寒草地的管理、退化草地的恢复和重建提供科学依据。
１ 材料与方法
１．１ 样地概况
该试验地选在青藏高原东部的天祝县金强河地区，该区年降水量４２４．５ｍｍ（其中６６％集中在７，８和９月）；
第１９卷 第１期
Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
６７－７４
２０１０年２月
收稿日期：２００９０２１１；改回日期：２００９０３０２
基金项目：甘肃省自然科学基金（０９６ＲＪＺＡ００３）和退化草原植被恢复与碳固定之间的研究（０５２４５６ＣＨＡＧＳＹ４）资助。
作者简介：杨成德（１９７５），男，甘肃武都人，副教授，博士。Ｅｍａｉｌ：ｙａｎｇｃｄ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ，ｙｃｄ３００３＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｌｏｎｇｒｊ＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
年均气温０．８℃，１和７月平均气温分别为－１０．８和１２．４℃；≥０℃和≥１０℃的年积温分别为１５８１和１０２６℃；全
年无绝对无霜期。在野外调查和查阅相关文献的基础上于金强河地区以草地型为依据，选择７种代表性草地型
为本试验样点，它们分别为：杜鹃灌丛草地（编号为ＤＪ）［１０２°４８′Ｅ，３７°１６′Ｎ，海拔３２２０ｍ，优势物种为杜鹃
（犚犺狅犱狅犱犲狀犱狉狅狀）］、高山柳灌丛草地（ＧＬ）［１０２°４８′Ｅ，３７°１７′Ｎ，海拔３１３０ｍ，优势物种为高山柳（犛犪犾犻狓犮狌狆狌
犾犪狉犻狊）］、金露梅灌丛草地（ＪＬ）［１０２°４８′Ｅ，３７°１８′Ｎ，海拔３０２０ｍ，优势物种为金露梅（犘狅狋犲狀狋犻犾犾犪犳狉狌狋犻犮狅狊犪）］、珠
芽蓼草甸（ＺＹ）［１０２°４８′Ｅ，３７°１３′Ｎ，海拔２９７０ｍ，优势物种为珠芽蓼（犘狅犾狔犵狅狀狌犿狏犻狏犻狆犪狉狌犿）］、禾草草地
（ＨＣ）［１０２°４６′Ｅ，３７°１９′Ｎ，海拔３０００ｍ，优势物种为冰草（犃犵狉狅狆狔狉狅狀）、嵩草（犓狅犫狉犲狊犻犪）和针茅（犛狋犻狆犪）］、沼泽
草地（ＺＺ）（１０２°４６′Ｅ，３７°１１′Ｎ，海拔２８６０ｍ，优势物种为珠芽蓼及菊科植物）和嵩草草甸（ＳＣ）［１０２°４７′Ｅ，３７°１１′
Ｎ，海拔２９１０ｍ，优势物种为线叶嵩草（犓．犮犪狆犻犾犾犻犳狅犾犻犪）］。７样地土壤理化特征如表１。
表１ 供试土壤基本特征
犜犪犫犾犲１ 犅犪狊犻犮犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狊狅犻犾狊狌狊犲犱犻狀狋犺犲犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋
草地类型
Ｇｒａｓｓｌａｎｄｔｙｐｅ
深度
Ｄｅｐｔｈ
（ｃｍ）
ｐＨ值
ｐＨｖａｌｕｅ
容重
Ｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ
（ｇ／ｃｍ３）
有机质
Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ
（ｇ／ｋｇ）
全磷
Ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
（ｇ／ｋｇ）
速效磷
Ａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
（ｍｇ／ｋｇ）
速效钾
Ａｖａｉｌａｂｌｅｋａｌｉｕｍ
（ｍｇ／ｋｇ）
杜鹃灌丛ＤＪ ０～１０ ６．４ ０．５３ ２０７．２ １．１ ２６．３ １０９．９
１０～２０ ６．０ ０．６５ １７８．１ １．２ １６．４ ７４．４
高山柳灌丛ＧＬ ０～１０ ５．７ ０．５６ １８５．２ １．５ ２１．２ ９５．６
１０～２０ ５．６ ０．７１ １７７．５ １．６ １８．１ ７０．９
金露梅灌丛ＪＬ ０～１０ ６．６ １．０４ １４５．８ １．０ ２８．９ １０２．７
１０～２０ ６．７ １．０６ １１２．６ １．３ ２７．６ ８６．８
珠芽蓼草地ＺＹ ０～１０ ７．０ ０．７０ １６４．７ １．５ ４８．３ ２００．６
１０～２０ ７．３ ０．７４ １３３．４ １．６ ３６．０ １０９．８
禾草草地 ＨＣ ０～１０ ７．５ ０．９２ ８５．２ １．２ １５．９ １８５．８
１０～２０ ７．４ ０．９８ ８２．３ １．３ １４．３ １８０．４
沼泽草地ＺＺ ０～１０ ７．３ ０．８５ １５０．５ ２．０ ４１．２ ２１５．４
１０～２０ ７．７ ０．９３ １１５．９ １．６ ２６．８ １２６．６
嵩草草地ＳＣ ０～１０ ６．９ ０．６９ １６６．６ １．７ ５２．９ １９３．６
１０～２０ ７．３ ０．７６ １５５．０ １．６ ４７．２ １３５．７
１．２ 取样方法
于２００５和２００６年牧草返青时在样地内分２层（０～１０和１１～２０ｃｍ）用土钻多点混合法采集土样，相同土层
的土壤组成１个混合土样，剔除土样中可见植物根系和石块后，利用四分法将土样分为２部分，一部分鲜土用于
微生物量的测定，另一部分风干后进行土壤理化性质测定。所有结果以干土表示。
１．３ 分析方法
１．３．１ 土壤化学性质 有机质（ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ，ＯＭ）用重铬酸钾硫酸外加热法［１５］；全氮（ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，ＴＮ）用
半微量凯氏定氮法［１５］；速效磷（ａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ＡＰ）用碳酸氢钠浸提比色法［１５］；碱解氮（ａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｓａｂｌｅ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ＡＮ）用碱解扩散法［１５］；土壤氮密度（ｄｅｎｓｉｔｙｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ，ＤＮ）为土壤全氮（ｇ／ｋｇ）与土层深度（０．１ｍ）及
土壤容重（ｇ／ｃｍ３）之乘积［３］；土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提碳（Ｋ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎ，ＫＥＣ）和土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮（Ｋ２ＳＯ４
ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎ，ＫＥＮ）采用０．５ｍｏｌ／ＬＫ２ＳＯ４ 溶液对土样振荡浸提后分别用重铬酸钾硫酸外加热法和半微
量凯氏定氮法测定［１５］。
１．３．２ 土壤微生物量 微生物量碳［９］、微生物量氮［１６］和微生物量磷［１７］用氯仿熏蒸浸提法。称取经７ｄ预培养
的土样３０．０００ｇ３份分别装入１００ｍＬ烧杯并和盛有５０ｍＬ氯仿及５０ｍＬ１ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ的烧杯同时置入干燥
器，用真空泵抽至氯仿沸腾并保持５ｍｉｎ，后密封置于２５℃恒温箱中熏蒸２４ｈ。熏蒸结束后，取出氯仿和ＮａＯＨ，
８６ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１
用真空泵反复抽气直至土壤无氯仿味后用于微生物量的测定。将熏蒸土样用０．５ｍｏｌ／ＬＫ２ＳＯ４ 溶液振荡浸提
用于微生物量碳和微生物量氮测定或用０．５ｍｏｌ／ＬＮａＨＣＯ３（ｐＨ值８．５）溶液振荡浸提用于微生物量磷的测定。
在进行熏蒸的同时称取同样质量的土样３份立即浸提和测定，为不熏蒸对照。土壤微生物量碳（ｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏ
ｍａｓｓｃａｒｂｏｎ，ＭＢＣ）＝（犈犮－犈犮０）／０．３８；土壤微生物量氮（ｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｓｎｉｔｒｏｇｅｎ，ＭＢＮ）＝（犈狀－犈狀０）／
０．５４；土壤微生物量磷（ｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｓｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ＭＢＰ）＝（犈狆－犈狆０）／０．４０；式中犈犮、犈狀和犈狆 为熏蒸土
样浸提液中碳、氮或磷量，犈犮０、犈狀０ 和犈狆０ 为不熏蒸土样浸提液中碳、氮或磷量，０．３８，０．５４和０．４０为校正系数。
１．３．３ 数据分析 试验数据使用ＳＰＳＳ１３．０进行显著性及相关性分析，使用Ｅｘｃｅｌ２００３作图。
２ 结果与分析
２．１ 土壤全氮和表层氮密度分布特征
东祁连山高寒草地土壤全氮介于４．２～７．９ｇ／ｋｇ，上层高于下层，且除珠芽蓼草地和嵩草草地外差异显著（犘
＜０．０５）；该结果表明土壤０～１０ｃｍ层相对１０～２０ｃｍ层有较多氮输入和矿化。灌丛草地中高山柳草地最高，金
露梅草地最低，样地间差异显著（犘＜０．０５）；草本草地中嵩草草地最高，禾草草地最低，样地间差异显著（犘＜
０．０５）（图１）。样地土壤表层氮密度介于０．３８～０．６１ｋｇ／ｍ２，金露梅草地、珠芽蓼草地和沼泽草地上层高于下层，
其他样地下层高于上层，且除杜鹃草地、珠芽蓼草地和嵩草草地外土层间差异显著（犘＜０．０５）。灌丛草地土壤氮
密度以金露梅草地最高，杜鹃草地最低，样地间差异显著（犘＜０．０５）；草本草地中嵩草草地显著高于珠芽蓼草地、
禾草草地和沼泽草地（犘＜０．０５），禾草草地显著低于珠芽蓼草地、沼泽草地和嵩草草地（犘＜０．０５），珠芽蓼草地和
沼泽草地间差异不显著（犘＞０．０５）（图２）。
该结果表明，草地型不同，土壤全氮和表层氮密度的数量和生态分布特征有差异，这可能与植物的同化作用、
微生物矿化作用、固氮作用和反硝化作用等有关。
２．２ 土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮分布特征
２００５和２００６年供试土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮分别介于３．４～１１．４和１．８～１３．９ｍｇ／ｋｇ，分别占土壤微生物量氮
的３．９３％～１１．６２％和３．８８％～１５．３７％，２００５年占土壤全氮的０．０７％～０．１６％。灌丛草地中，金露梅草地最
低，杜鹃草地最高，样地间差异显著（犘＜０．０５）；草本草地中，禾草草地最低，珠芽蓼草地最高，样地间差异显著（犘
＜０．０５），７样地间除２００５年金露梅草地和禾草草地外差异显著（犘＜０．０５）（图３）。Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮包括游离的有
机含氮化合物及无机氮素，可视为土壤速效氮，它与输入土壤的含氮化合物种类及土壤微生物的矿化作用密切相
关。由于不同草地型植物群落及土壤微生物肯定不一致，致使土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮在７个草地型间差异明显。土
壤上层Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮除２００６年金露梅草地外显著高于下层（犘＜０．０５）（图３）。灌丛草地与草本草地间２００５年
除金露梅草地外灌丛草地显著高于草本草地，２００６年规律不明显，说明草地型间土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮相对变化并
不稳定，除受植物种群影响外也与土壤微生物的矿化作用、土壤氮的淋溶损失量及植物生长情况等相关。
图１ ２００５年土壤全氮分布特征
犉犻犵．１ 犇犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狊狅犻犾狋狅狋犪犾狀犻狋狉狅犵犲狀犻狀２００５
图２ ２００５年土壤氮密度分布特征
犉犻犵．２ 犇犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻犮狊狅犳狋犺犲犱犲狀狊犻狋狔狅犳狀犻狋狉狅犵犲狀犻狀２００５
同一样地不同土层间标有不同字母者差异显著（犘＜０．０５），下同 Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓａｆｔｅｒｔｈｅｄａｔａｉｎｄｉｃａｔｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｔ犘＜０．０５ｌｅｖｅｌｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｏｉｌｌａｙｅｒｗｉｔｈｉｎｔｈｅｓａｍｅｓｉｔｅ，ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ
９６第１９卷第１期 草业学报２０１０年
２．３ 土壤碱解氮分布特征
东祁连山高寒草地土壤碱解氮介于１０４．１～２３４．０ｍｇ／ｋｇ，除禾草草地外上层高于下层，且在杜鹃草地、金露
梅草地、沼泽草地和嵩草草地差异显著（犘＜０．０５），即一般土壤上层有较多简单态氮，下层较少。灌丛草地中，高
山柳草地最高，金露梅草地最低，样地间差异显著（犘＜０．０５）；草本草地中，珠芽蓼草地和嵩草草地显著高于禾草
草地和沼泽草地（犘＜０．０５），禾草草地最低；除杜鹃草地和嵩草草地外样地间差异显著（犘＜０．０５）（图４）。土壤
碱解氮为植物和土壤微生物能够直接利用的简单氮，数量受土壤中氮素总量的影响，同时，可能更与具有矿化作
用的土壤微生物相关，而土壤微生物又受到植物种群、草地管理措施及土壤其他理化性质等的影响。
图３ 土壤犓２犛犗４ 浸提氮分布特征
犉犻犵．３ 犇犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狊狅犻犾
犓２犛犗４犲狓狋狉犪犮狋犪犫犾犲狀犻狋狉狅犵犲狀狌狀犱犲狉狊犻狋犲狊
图４ ２００５年土壤碱解氮分布特征
犉犻犵．４ 犇犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳
犪犾犽犪犾犻犺狔犱狉狅犾狔狊犪犫犾犲狀犻狋狉狅犵犲狀犻狀２００５
２．４ 土壤微生物量氮分布特征
图５ 土壤微生物量氮分布特征
犉犻犵．５ 犇犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狊狅犻犾
犿犻犮狉狅犫犻犪犾犫犻狅犿犪狊狊狀犻狋狉狅犵犲狀
２００５和２００６年东祁连山高寒草地土壤微生物量
氮分别介于４９．０～１４３．０和３５．９～１７１．７ｍｇ／ｋｇ，上
层高于下层，２００５年除高山柳草地、珠芽蓼草地和嵩
草草地外差异显著（犘＜０．０５），２００６年除金露梅草地
外差异显著（犘＜０．０５）；灌丛草地中，２００５年高山柳草
地最高，杜鹃草地最低，样地间差异显著（犘＜０．０５）；
２００６年杜鹃草地最高，金露梅草地显著低于杜鹃草地
和高山柳草地（犘＜０．０５）。草本草地中，２００５年沼泽
草地最高，禾草草地最低，样地间差异显著（犘＜
０．０５）；２００６年嵩草草地最高，禾草草地最低，样地间
差异显著（犘＜０．０５）（图５），该结果说明土壤微生物量
氮在草地型间差异较大。土壤微生物量氮是该时期土
壤微生物体内氮素的总和，其由微生物种类和数量决定。不同草地型由于植物群落、土壤理化性质及气候条件等
的差异决定了土壤微生物数量和种类的差异。因此，草地型决定了土壤微生物量氮的数量和生态分布。灌丛草
地中高山柳草地和金露梅草地２００５年显著高于２００６年（犘＜０．０５），草本草地中除沼泽草地外２００６年显著高于
２００５年（犘＜０．０５）（图５）。该结果表明土壤微生物量氮在不同草地型仅数量而言年际间变化并不一致。２００５年
土壤微生物量氮依次为高山柳＞沼泽＞嵩草＞金露梅＞珠芽蓼＞禾草＞杜鹃；２００６年依次为嵩草＞沼泽＞珠芽
蓼＞禾草＞杜鹃＞高山柳＞金露梅（图５）。
２．５ 土壤微生物量氮与土壤全氮、氮密度和土壤Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮的关系
东祁连山高寒草地土壤微生物量氮对土壤全氮贡献率介于１．１６％～１．９３％，除高山柳灌丛草地和沼泽草地
０７ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１
外该贡献率上层高于下层，且在杜鹃灌丛草地、金露梅草地和禾草草地差异显著（犘＜０．０５）（图６）；该结果表明，
土壤上层有较多氮被微生物固定，土壤微生物是潜在的氮源。灌丛草地中，金露梅草地最高，杜鹃草地显著低于
金露梅草地和高山柳草地；草本草地中，珠芽蓼草地显著低于其他草本草地（犘＜０．０５），嵩草草地最高；高山柳草
地和金露梅草地显著高于草本草地（图６）。该结果说明该贡献率同样在草地型间有差异。
土壤微生物量氮对土壤碱解氮的贡献率介于２５．５９％～７７．９６％，除嵩草草地外上层高于下层，且除高山柳
灌丛草地、珠芽蓼草地和嵩草草地外差异显著（犘＜０．０５）（图７）；禾草草地该贡献率下层显著低于上层（犘＜
０．０５），可能与该样地坡度较大，碱解氮随水流损失较多，且更多的是向土壤下层或沟底流动，致使下层碱解氮较
多（图４），而下层微生物量氮相对较低所致（图５）；灌丛草地中，金露梅草地最高，杜鹃草地最低，样地间差异显著
（犘＜０．０５）；草本草地中，沼泽草地最高，珠芽蓼草地最低，样地间差异显著（犘＜０．０５）。
土壤微生物量氮与土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷除嵩草草地速效磷外均呈显著或极显著相关（表２），
说明土壤微生物量氮与土壤有机质、速效磷、碱解氮和全氮关系密切，其受土壤有机质、速效磷、碱解氮和全氮的
影响，植物群落对此相关性影响不明显。土壤微生物量氮与氮密度在高山柳草地和金露梅草地呈显著正相关（犘
＜０．０５），在沼泽草地呈极显著正相关（犘＜０．０１），在其他样地相关性不显著（犘＞０．０５）（表２），在草地型间差异
明显；土壤微生物量氮与Ｋ２ＳＯ４ 浸提碳在灌丛草地呈显著正相关，在草本草地呈极显著正相关；与Ｋ２ＳＯ４ 浸提
氮在杜鹃草地和高山柳草地呈极显著正相关（犘＜０．０１），在其他样地呈显著正相关（犘＜０．０５），表现出因植物群
落差异而不同的特征。除嵩草草地外，土壤微生物量氮与微生物量碳和微生物量磷呈极显著正相关（表２），说明
该相关性受草地型的影响不明显，即微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷的相关性可能由土壤微生物本身或其
群落结构决定。
图６ ２００５年土壤微生物量氮对全氮贡献率分布特征
犉犻犵．６ 犇犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犕犅犖／犜犖犻狀２００５
图７ ２００５年土壤微生物量氮对碱解氮贡献率分布特征
犉犻犵．７ 犇犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犕犅犖／犃犖犻狀２００５
表２ ２００５年土壤微生物量氮与土壤化学性质的相关性
犜犪犫犾犲２ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犫犲狋狑犲犲狀狊狅犻犾犿犻犮狉狅犫犻犪犾犫犻狅犿犪狊狊犮犪狉犫狅狀犪狀犱犕犅犖，犕犅犘，犗犕，犜犖，犃犖，犃犘，犓犈犖犪狀犱犓犈犆犻狀２００５
样地
Ｓｉｔｅｓ
有机质
ＯＭ
全氮
ＴＮ
速效磷
ＡＰ
碱解氮
ＡＮ
氮密度
ＤＮ
Ｋ２ＳＯ４浸提碳
ＫＥＣ
Ｋ２ＳＯ４浸提氮
ＫＥＮ
微生物量碳
ＭＢＣ
微生物量磷
ＭＢＰ
ＤＪ ０．９４２ ０．９４４ ０．９４０ ０．９２６ ０．３０９ ０．６０８ ０．９１２ ０．９１８ ０．９４９
ＧＬ ０．９０９ ０．８９９ ０．９３９ ０．９５４ ０．８９９ ０．９０９ ０．９０２ ０．９３１ ０．９４９
ＪＬ ０．９２８ ０．９３６ ０．９１２ ０．９１７ ０．８６３ ０．８５８ ０．８７９ ０．９２０ ０．９３７
ＺＹ ０．８５４ ０．９０９ ０．９１８ ０．９５５ ０．０９８ ０．９４９ ０．８１３ ０．９３３ ０．９２２
ＨＣ ０．８２４ ０．７９７ ０．９４１ ０．９１１ ０．１２９ ０．９３４ ０．８９４ ０．９１３ ０．９３４
ＺＺ ０．９１６ ０．９０８ ０．９０６ ０．９０９ ０．９７０ ０．９１６ ０．８６０ ０．９２３ ０．９２１
ＳＣ ０．９３５ ０．８１１ ０．３７７ ０．８１９ ０．５４４ ０．９０７ ０．８２１ ０．８４７ ０．８６７
：犘＜０．０５；：犘＜０．０１：Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔ犘＜０．０５．：Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔ犘＜０．０１．
１７第１９卷第１期 草业学报２０１０年
２．６ 土壤微生物量碳氮比
图８ 土壤微生物量碳氮比特征
犉犻犵．８ 犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻犮狊狅犳狋犺犲狉犪狋犻狅狊狅犳狊狅犻犾
犿犻犮狉狅犫犻犪犾犫犻狅犿犪狊狊狀犻狋狉狅犵犲狀犪狀犱犮犪狉犫狅狀
２００５和２００６年微生物量碳氮比分别介于４～７
和４～１２，２００５年除禾草草地和沼泽草地外上层高于
下层，且在杜鹃草地、禾草草地和沼泽草地差异显著
（犘＜０．０５），２００６年除杜鹃草地和珠芽蓼草地外上层
高于下层，且在杜鹃草地、高山柳草地、金露梅草地、禾
草草地和嵩草草地土层间差异显著（犘＜０．０５）；灌丛
草地中，金露梅草地最高，高山柳草地显著低于杜鹃草
地和金露梅草地（犘＜０．０５）；草本草地中，禾草草地显
著高于其他草本草地（犘＜０．０５），２００５年珠芽蓼草地
最低，２００６年嵩草草地显著低于其他草本草地（犘＜
０．０５）（图８），说明微生物量碳氮比因不同草地型差异
较大，且年际间也有明显的变化。
３ 讨论
３．１ 土壤微生物量氮的分布特征
东祁连山高寒草地中，灌丛草地土壤微生物量氮介于３５．９～１２２．８ｍｇ／ｋｇ，高于辽宁张古台松林土壤 （５．４
～１５．２ｍｇ／ｋｇ）［１８］，与橡树混合林土壤（３２．１～１１５．７ｍｇ／ｋｇ）［１９］和针叶林土壤（５２～１２５ｍｇ／ｋｇ）［２０］接近；草本草
地土壤微生物量氮介于４９．０～１７１．７ｍｇ／ｋｇ，略高于西玛拉雅流域（Ｈｉｍａｌａｙａｎｗａｔｅｒｓｈｅｄ）土壤（３０～１４２
ｍｇ／ｋｇ）［２１］。该结果表明，青藏高原高寒草地土壤微生物量氮与已有文献报道接近，即青藏高原虽然海拔高，温
度低，但由于长期的相互选择和适应，土壤中拥有丰富的微生物资源，是开发利用的宝库。
草地型间土壤微生物量氮差异显著（犘＜０．０５）（图５），说明草地型对其影响显著（表２），但不同草地型中影
响土壤微生物量氮的关键因素可能不同，具体由何因素造成该差异还需进一步研究，该研究结果可能对揭示草地
型与土壤微生物间的相关性，为利用微生物的研究成果揭示不同草地型的微观差异及利用特殊微生物或微生物
多样性的某些特征指标反映草地型，进一步指示草地健康状况或演替方向提供微生物学指标有参考价值，但同一
草地型土壤微生物量氮仅数量而言年际间并不一致，仅利用微生物量的数量不能说明草地型或其特征；土壤微生
物量上层高于下层，上层有较多氮被微生物固定，构成了潜在可被植物利用的氮源［２２］。
２００５年供试样地土壤微生物量碳氮比介于４～７，低于森林土壤（６～９）［２０］、丛林土壤（７～１３）［２３］和橡树混合
林土壤（６．７～１３．６）［１９］。２００６年土壤微生物量碳氮比介于４～１２。据文献［２４］报道，常见真菌和细菌的碳氮比分
别介于１０～１２和３～５，即土壤微生物量碳氮比一般介于３～１２，在东祁连山高寒草地中土壤微生物量碳氮比在
此范围之内。不同微生物种类的碳氮比肯定有差异，所以，土壤微生物量碳氮比在一定程度反映了土壤中微生物
种类组成，即群落结构。东祁连山高寒草地中，不同草地型及不同土层土壤微生物量碳氮比有明显的差异，说明
土壤微生物在不同草地型及不同土层不仅数量上有明显变化（图４），且微生物群落结构也有变化。
３．２ 微生物量氮与微生物量碳、磷及土壤化学因子的相关性
微生物量对土壤营养库的贡献率反映了单位营养所负载的微生物量，贡献率高说明有较多营养被微生物固
定，是潜在的有效营养源。东祁连山高寒草地中，土壤微生物量氮对土壤全氮的贡献率介于１．１６％～１．９３％，低
于农田土壤（２％～６％）［８］和林地土壤（３．４％～５．９％）［２０］，与橡树混合林土壤（０．９３％～１．８０％）［１９］接近，即样地
土壤微生物量氮对土壤氮库的贡献率多低于文献报道，可能由于研究区域土壤氮素含量较高，且气候恶劣，土壤
微生物较少和活性低所致。本试验中，微生物量氮与有机质、微生物量碳、微生物量磷、全氮、Ｋ２ＳＯ４ 浸提碳、
Ｋ２ＳＯ４ 浸提氮和速效磷存在显著或极显著正相关关系，与相关文献［１４，２５］报道的结果一致。微生物量氮是土壤全
氮的一部分是肯定的，但微生物量氮占土壤全氮的比例表现出不同（图５），这种差异是否影响到土壤微生物在土
壤氮素循环中发挥作用还需进一步研究［２２］。
３．３ 影响土壤氮的因素
土壤氮输入的主要途径是植物枯枝落叶及根系腐烂，而植物枯枝落叶的化学组成及数量由植物群落决定，即
２７ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１
植物群落影响土壤氮的生态分布和矿化［３，２６］；但是，植物群落受温度和含水量等因素制约，同时，有机氮的分解
者———微生物也受这些环境条件的影响；因此，土壤水分和温度影响土壤氮的分布，但东祁连山高寒草地土壤含
水量相对较高［１４］，发生显著变化的是温度，即温度是影响东祁连山高寒草地土壤氮分布的主要环境因子之一；样
地间海拔相差在１００ｍ左右，其也会影响土壤氮的生态分布［２６］。土壤固氮微生物可以将Ｎ２ 固定增加土壤氮总
量，或反硝化微生物将土壤中氮素转化为Ｎ２ 释放到大气中减少土壤中氮素总量；因此，土壤微生物群落结构也
是影响土壤氮素的因素之一。农田间作［２７］、套种［２８］也能够影响土壤微生物量氮的数量。另外，草地管理措施如
放牧致使部分牧草转化为畜产品输出生态系统，降低了输入土壤的氮量，且在东祁连山高寒草地家畜粪便多被牧
民以燃料利用，进一步减少了输入土壤的氮素量。因此，草地管理措施也是影响草地生态系统氮变化的重要因素
之一。
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犇犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狊狅犻犾狀犻狋狉狅犵犲狀犱狌狉犻狀犵狋犺犲犵狉犲犲狀犻狀犵狆犲狉犻狅犱狅犳犳狅狉犪犵犲
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ＹＡＮＧＣｈｅｎｇｄｅ１，ＣＨＥＮＸｉｕｒｏｎｇ１，ＬＯＮＧＲｕｉｊｕｎ２，ＭＡＮＹｕａｎｒｏｎｇ１，ＺＨＡＮＧＪｕｎｚｈｏｎｇ１
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犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｓｅｖｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｌｐｉｎｅｇｒａｓｓｌａｎｄｔｙｐｅｓ［犚犺狅犱狅犱犲狀犱狉狅狀狊ｂｒｕｓｈｌａｎｄ（ＤＪ），犛犪犾犻狓犮狌狆狌犾犪狉犻狊ｂｒｕｓｈｌａｎｄ
（ＧＬ），犘狅狋犲狀狋犻犾犾犪犳狉狌狋犻犮狅狊犪ｂｒｕｓｈｌａｎｄ（ＪＬ），犘狅犾狔犵狅狀狌犿狏犻狏犻狆犪狉狌犿 ｇｒａｓｓｌａｎｄ（ＺＹ），Ｇｒａｓｓｓｔｅｐｐｅ（ＨＣ），
Ｓｗａｍｐｇｒａｓｓｌａｎｄ（ＺＺ）ａｎｄ犓狅犫狉犲狊犻犪ｇｒａｓｓｌａｎｄ（ＳＣ）］ｉｎｔｈｅｅａｓｔｅｒｎＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓｏｆｔｈｅＱｉｎｇｈａｉ－Ｔｉｂｅｔａｎ
Ｐｌａｔｅａｕ，ｗｅｓｔＣｈｉｎａ，ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｆｏｒｔｈｅｉｒｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎ［Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｓｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＭＢＮ），
ｓｏｉｌｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，Ｋ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎ，ａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｓａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｄｅｎｓｉｔｙ］ａｎｄｔｈｅｉｒ
ｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ．Ｓｏｉｌｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，ａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｓａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎ，ａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｄｅｎｓｉｔｙｖａｒｉｅｄｆｒｏｍ４．２ｔｏ７．９
ｇ／ｋｇ，１０４．１ｔｏ２３４．０ｍｇ／ｋｇ，ａｎｄ０．３８ｔｏ０．６１ｋｇ／ｍ２，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎ２００５ａｎｄ２００６，Ｋ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ
ｎｉｔｒｏｇｅｎｒａｎｇｅｄｆｒｏｍ３．４ｔｏ１１．４ｍｇ／ｋｇａｎｄ１．８ｔｏ１３．９ｍｇ／ｋｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＫ２ＳＯ４ｅｘ
ｔｒａｃｔａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎｔｏＭＢＮｖａｒｉｅｄｆｒｏｍ３．９３％ｔｏ１１．６２％ｉｎ２００５ａｎｄ３．８８％ｔｏ１５．３７％ｉｎ２００６．ＭＢＮｒａｎｇｅｄ
ｆｒｏｍ４９．０ｔｏ１４３．０ｍｇ／ｋｇｉｎ２００５ａｎｄ３５．９ｔｏ１７１．７ｍｇ／ｋｇｉｎ２００６．ＭＢＮｓｈｏｗｅｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅ
ｌａｔｉｏｎａｔ犘＜０．０５ｗｉｔｈＫ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎｕｎｄｅｒｂｒｕｓｈｌａｎｄａｎｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｔ犘＜
０．０１ｗｉｔｈＫ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎｕｎｄｅｒｇｒａｓｓｌａｎｄ．Ｉｔａｌｓｏｓｈｏｗｅｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｔ犘＜
０．０１ｗｉｔｈＫ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎｕｎｄｅｒＤＪａｎｄＧＬ，ａｎｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｔ犘＜０．０５ｗｉｔｈ
Ｋ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎｕｎｄｅｒＪＬ，ＺＹ，ＨＣ，ＺＺａｎｄＳＣ．ＷｉｔｈｔｈｅｅｘｃｅｐｔｉｏｎｏｆＳＣ，ＭＢＮｓｈｏｗｅｄａｓｉｇｎｉｆｉ
ｃａｎｔｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｔ犘＜０．０１ｗｉｔｈＭＢＣｏｒＭＢＰ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＫ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎｏｒ
ＭＢＮｔｏｓｏｉｌｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｖａｒｉｅｄｆｒｏｍ０．０７％ｔｏ０．１６％ａｎｄ１．１６％ｔｏ１．９３％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎ２００５．Ｉｎｔｈｅ
ｅａｓｔｅｒｎＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓｏｆｔｈｅＱｉｎｇｈａｉ－ＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔｅａｕ，ｔｈｅｖａｌｕｅｓｏｆｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，Ｋ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ａｎｄａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｓａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎｗｅｒｅｄｉｆｆｅｒｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，
ｔｈｅｔｙｐｅｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｗａｓｔｈｅｄｅｃｉｄｉｎｇｆａｃｔｏｒｆｏｒｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌＭＢＮａｎｄｐｌａｎｔｃｏｍ
ｍｕｎｉｔｉｅｓ，ａｎｄｗａｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｔｈｅｉｒｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｅｌａ
ｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＭＢＮａｎｄＫ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎｏｒＫ２ＳＯ４ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎ．Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅ
ｔｗｅｅｎＭＢＮａｎｄＭＢＣｏｒＭＢＰｗａｓｄｅｃｉｄｅｄｂｙｓｏｉｌｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｏｒｔｈｅｉｒｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｅａｓｔｅｒｎＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎ；ａｌｐｉｎｅｇｒａｓｓｌａｎｄ；ｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｓｎｉｔｒｏｇｅｎ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
４７ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１