全 文 ：广 西 植 物 Ｇｕｉｈａｉａ　Ｓｅｐｔ．２０１３，３３ （５）：６２０－６２６　　　　　　　 ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｇｘｚｗ．ｇｘｉｂ．ｃｎ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３１４２．２０１３．０５．００７
马芬，马红亮，魏春兰，等．模拟氮沉降对中亚热带森林土壤Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ含量的影响 ［Ｊ］．广西植物，２０１３，３３ （５）：６２０－６２６
Ｍａ　Ｆ，Ｍａ　ＨＬ，Ｗｅｉ　ＣＬ，ｅｔ　ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｎｉ，Ｃｕ　ａｎｄ　Ｚｎ　ｉｎ　ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｇｕｉｈａｉａ，２０１３，３３ （５）：６２０
－６２６
模拟氮沉降对中亚热带森林土壤Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ含量的影响
马　芬１，２，马红亮１，２＊，魏春兰１，２，高　人１，２，邱　泓１，２，尹云锋１，２
（１．湿润亚热带生态－地理过程省部共建教育部重点实验室，福州３５０００７；２．福建师范大学 地理科学学院，福州３５０００７）
摘　要：通过野外模拟实验，研究３个氮沉降水平，ＣＫ （对照，０ｋｇ·ｈｍ－２·ａ－１）、ＬＮ （低氮，３０ｋｇ·
ｈｍ－２·ａ－１）和 ＨＮ （高氮，１００ｋｇ·ｈｍ－２·ａ－１）处理对亚热带针叶 （杉木）和阔叶 （罗浮栲、浙江桂）森林
土壤中微量元素Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ含量的影响。结果表明：就不同的林分来看，３种微量元素的含量大致呈杉木
林＞罗浮栲林＞浙江桂林，施氮３ｄ后，浙江桂林和罗浮栲林土壤中３种微量元素在各处理之间差异不显
著，仅发现杉木林土壤中的Ｎｉ含量在ＣＫ处理与ＬＮ及 ＨＮ处理之间和无凋落物土壤中Ｃｕ含量在 ＨＮ与
ＣＫ及ＬＮ之间的差异显著；３片林分中土壤表面有无凋落物处理总体对３种微量元素含量的影响不大。与
施氮前相比，３片林分土壤中的Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ含量均有所下降，且浙江桂林在ＬＮ处理的降幅最大。
关键词：氮沉降；Ｎｉ；Ｃｕ；Ｚｎ；森林土壤
中图分类号：Ｑ９４８　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１０００－３１４２（２０１３）０５－０６２０－０７
Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｎ
Ｎｉ，Ｃｕ　ａｎｄ　Ｚｎ　ｉｎ　ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌｓ
ＭＡ　Ｆｅｎ１，２，ＭＡ　Ｈｏｎｇ－Ｌｉａｎｇ１，２＊，ＷＥＩ　Ｃｈｕｎ－Ｌａｎ１，２，
ＧＡＯ　Ｒｅｎ１，２，ＱＩＵ　Ｈｏｎｇ１，２，ＹＩＮ　Ｙｕｎ－Ｆｅｎｇ１，２
（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｈｕｍｉｄ　Ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ　Ｅｃｏ－ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｃｏ－ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ
ｂｙ　Ｆｕｊａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ，Ｆｕｚｈｏｕ　３５０００７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｆｕｊｉａｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ　３５０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｆｉｅｌｄ－ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ａｄｄｅｄ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｏｎ　ｓｏｉｌ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｅｌｅｍｅｎｔｓ　Ｎｉ，Ｃｕ　ａｎｄ　Ｚｎ　ｉｎ　ｔｗｏ　ａｄｊａｃｅｎｔ　ｎａｔｕｒａｌ　ｂｒｏａｄ－ｌｅａｖｅｄ　ｆｏｒｅｓｔｓ（Ｃａｓｔａｎｏｐｓｉｓｆａｂｒｉｃ，ＣＡＦ　ａｎｄ
Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃｈｅｋｉａｎｇｅｎｓｅ，ＣＩＣ）ａｎｄ　ａ　ｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓ　ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ （Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａ　ｌａｎｃｅｏｌａｔａ，ＣＵＬ）．Ｔｈｒｅｅ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｓｅｔ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ（ＣＫ）ｏｆ　０ｋｇ·ｈｍ－２·ａ－１，ｌｏｗ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＬＮ）ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　３０ｋｇ·ｈｍ－２·ａ－１
ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＨＮ）ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　１００ｋｇ·ｈｍ－２·ａ－１．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｏｒｄｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｍｉ－
ｃｒｏｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｗｅｒｅ　ｒｏｕｇｈｌｙ　ＣＵＬ＞ＣＡＦ＞ＣＩＣ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈｒｅｅ　ｄａｙｓ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｗｅｒｅ
ｏｎｌｙ　ｆｏｕｎｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ＣＫ　ａｎｄ　ＬＮ　ｏｒ　ＨＮ　ｆｏｒ　Ｎｉ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＣＵＬ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌ　ａｎｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ＨＮ　ａｎｄ　ＣＫ　ｏｒ　ＬＮ　ｆｏｒ　Ｃｕ
ｃｏｎｔｅｎｔ　ｕｎｄｅｒ　ｌｉｔｔｅｒ　ｒｅｍｏｖｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｒｅ　ｗｅｒｅ　ｎｏ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ａｍｏｎｇ　ａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ＣＩＣ　ａｎｄ　ＣＡＦ　ｆｏｒｅｓｔ
ｓｏｉｌ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ，ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｌｉｔｔｅｒ　ｆｏｒ　ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌｓ　ｏｎ　ｍｉｃｒｏｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｗａｓ　ｎｏｔ　ｆｏｕｎｄ．Ｃｏｍ－
ｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｂｅｆｏｒｅ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，Ｎｉ，Ｃｕ　ａｎｄ　Ｚｎ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌｓ　ａｌ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ
ｍｏｓｔ　ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ　ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ｆｏｒ　ＣＩＣ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌ　ａｔ　ｔｈｅ　ＬＮ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；Ｎｉ；Ｃｕ；Ｚｎ；ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌ
收稿日期：２０１３－０１－２３　　修回日期：２０１３－０３－２５
基金项目：国家自然科学基金 （４０９０１１１５，３１０７０５４８，３１０７０５４９，３１１７０５７８）；福建省高校杰出青年科研人才培育计划项目 （ＪＡ１２０５８）；福建
师范大学优秀青年骨干教师培养基金 （ｆｊｓｄｊｋ２０１２０６９）；福建省大学生创新性实验计划项目 （Ｓｊｕｌｙ－２０１２０１４）
作者简介：马芬 （１９９０－），女，福建龙岩人，研究方向为生态环境，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｆｅｎｍａ８４８７＠１６３．ｃｏｍ。
＊通讯作者：马红亮，博士，副教授，从事陆地生态系统碳氮循环研究，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｍｈｌ９３６＠１６３．ｃｏｍ。
　　随着矿物燃料燃烧、化学氮肥的生产和使用以
及畜牧业的迅猛发展等人类活动向大气中排放的活
性氮化合物激增，氮沉降已成为全球氮循环的一个
重要组成部分。据估计，全球每年沉降到陆地生态
系统的活性氮达４３．４７Ｔｇ，并有逐年增加的趋向
（薛璟花等，２００７）。从１９５０年到１９８０年的３０ａ
间，欧洲大部分国家的大气氮沉降量增加了１倍，
如欧洲中部到达土壤的大气氮沉降量为１５～５０ｋｇ
·ｈｍ－２·ａ－１，已远远超过了自然界天然固氮的量
（方华等，２００６）。近年来，我国一些森林出现较高
的氮沉降量，如广东鼎湖山国家自然保护区降雨氮
沉降量达３８．４ｋｇ·ｈｍ－２·ａ－１ （Ｚｈｏｕｇ　＆ Ｙａｎ，
２００１）；江西分宜县大冈山林场杉木林和马尾松林
降雨氮沉降量分别高达６０．６和５７ｋｇ·ｈｍ－２·ａ－１
（马雪华，１９８９）；福建南部的漳州市区域氮沉降平
均水平达５３ｋｇ·ｈｍ－２·ａ－１ （肖健，２００５）。大气
氮沉降的显著增加对森林生态系统的结构和功能构
成了严重威胁。过量的大气氮沉降引发诸如土壤酸
化、土壤营养元素储存失衡和水体富营养化等一系
列生态问题 （Ｇａｌｏｗａｙ　ｅｔ　ａｌ．，２００４；Ｄａｌｔｏｎ　ｅｔ
ａｌ．，２００３； Ｘｉａｏ，２００１； Ｇａｌｏｗａｙ　ｅｔ　ａｌ．，
２００３），引起国际社会的广泛关注。长期野外观测
发现，大气氮沉降对土壤酸化的贡献明显，氮沉降
（ＮＯ３－或ＮＨ４＋）的增加，将导致 ＮＯ３ 淋溶和阳
离子淋溶增加以及土壤酸度的提高 （Ｇｕｎｄｅｒｅｓｎ　ｅｔ
ａｌ．，２００４；Ｈｕｂｅｒ　ｅｔ　ａｌ．，１９９８），一百年间大气
氮沉降导致林地和草地土壤ｐＨ从７下降到４；Ａｌ
和重金属离子活性增加 （Ｂｌａｋｅ　ｅｔ　ａｌ．，２００２）。土
壤酸化导致养分元素的活化，可促进植物吸收、移
出、减少土壤中的养分与盐基离子的含量，特别是
在高温多雨的红壤地区可能会加速盐基离子的淋
失，从而加剧酸性土壤的酸化 （Ｌｉ　ｅｔ　ａｌ．，２００５）。
微量元素是植物生长代谢正常进行所必不可少的
元素 （李德军等，２００４），如Ｚｎ与生长素的合成、光
合作用以及干物质的积累有关，Ｃｕ是多种酶的组成
成分，参与碳素同化、氮素代谢、呼吸作用以及氧化
还原过程 （马扶林等，２００９）。一般而言，植物所需
的微量元素主要由土壤供应。土壤中微量元素主要来
源于成土母质、大气中的各种沉降物、火山烟尘、施
肥也向土壤输入了一定量的微量元素 （谢佰承等，
２００７）。我国土壤微量元素含量的变幅很大，不同土
类和不同区域土壤之间的差异明显，即使是同一土壤
类型，也可能由于成土母质、成土过程的各个环节和
人类生产活动影响的不同而使微量元素含量有很大差
异 （马扶林等，２００９）。评价森林生态系统土壤微量
元素状况是深入研究森林养分循环所不可缺少的 （李
德军等，２００４）。野外长期定位模拟氮输入的试验在
世界上多个地方展开，施加氮的形式有ＮＨ４ＮＯ３、
ＮａＮＯ３、（ＮＨ４）２ＳＯ４ 和尿素等，但以ＮＨ４ＮＯ３ 为主
（Ｈｕｂｅｒ　ｅｔ　ａｌ．，２００４；Ａｂｅｒ　ｅｔ　ａｌ．，１９９８）。本研究通
过施加ＮＨ４ＮＯ３ 的野外模拟试验，探讨氮沉降背景
下亚热带针阔森林土壤中Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ微量元素的含
量，并分析氮沉降增加对土壤中微量元素的影响，以
便从微量元素角度进一步了解氮沉降的生态学问题。
１　材料与方法
１．１试验地概况
试验地位于福建省北部建瓯万木林自然保护区，
其经纬度是２７°３′Ｎ，１１８°９′Ｅ，地处武夷山山脉东南、
鹫峰山脉西北，海拔高度２３０～５５６ｍ。本地属中亚热
带季 风 气 候，年 均 气 温 １９．４ ℃，年 均 降 水
量１　７３１．４ｍｍ，年均蒸发量１　４６６ｍｍ，相对湿度
８１％，全年无霜期达２７７ｄ；土壤为花岗岩发育的红
壤。该地区植被为亚热带暖湿地区的常绿双子叶植物
阔叶树种，主要以樟科、木兰科、壳斗科、杜英科、
山茶科、冬青科、山矾科和金缕梅科等为主。
研究选择在罗浮栲林、杉木林和浙江桂林中设
样地。样地概况：浙江桂林，坡向 ３３０°，坡度
２０°，海拔３９０ｍ，郁闭度为０．８，乔木层中浙江
桂占绝对优势，假蚊母树次之，灌木层较稀疏，草
本层不发达。罗桴栲林，位于中上坡，坡向２７０°，
坡度３５°，海拔３５０ｍ，群落以壳斗科栲属占优势
地位，主要有罗浮栲、丝栗栲、拉氏栲、南岭栲
等，灌木层物种比较丰富。杉木林，坡向３００°，
坡度２１°，海拔３５０ｍ，为１９６９年杉木幼苗造林形
成的人工林，树种单一，林分结构简单，灌木层以
杜茎山、狗骨柴为主，草本有狗脊蕨、草珊瑚等。
１．２试验设计
样地设置采用二因素三重复非平衡析因设计，
即在浙江桂林、罗桴栲林和杉木林样地分别设置
１８个处理，每个处理２ｍ×２ｍ，各处理的间隔在
１０ｍ 以上，以防止互相干扰。外加氮处理设置３
个氮沉降水平：ＣＫ （对照，０）、ＬＮ （低氮，３０
ｋｇ·ｈｍ－２·ａ－１）和 ＨＮ （高氮，１００ｋｇ·ｈｍ－２·
ａ－１）处理。根据当地年降水量水平和年内分布，
按表１分别对３片林分的试验样地进行分次施氮处
理。方法是根据氮处理水平，将各处理每次所需要
１２６５期　　　　　　　马芬等：模拟氮沉降对中亚热带森林土壤Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ含量的影响
喷施的ＮＨ４ＮＯ３ 溶解在２Ｌ蒸馏水中，用喷壶均
匀喷洒，而ＣＫ处理则喷洒同样量的水，以减少因
外加水所造成的影响。
表１　试验样地施肥时间与施肥量 （ｋｇ·ｈｍ－２）
Ｔａｂｌｅ　１　Ｆｅｒｔｉｌｉｚｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ａｍｏｕｎｔ　ｉｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｌｏｔｓ
氮沉降水平
Ｌｅｖｅｌｓ　ｏｆ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
时间
年
月（ ）　Ｔｉｍｅ ＹｅａｒＭｏｎｔｈ（ ）
２００９　 ２０１０　 ２０１１　 ２０１２
９　 １２　 ８　 １１　 ２　 ６　 ９　 １２　 ５　 ８
ＣＫ　 ０　 ０　 ０　 ０　 ０　 ０　 ０　 ０　 ０　 ０
ＬＮ　 ７．５　１０　１２．５７．５　１０　１２．５７．５　１０　１２．５７．５
ＨＮ　 ２５　３２．５４２．５　２５　３２．５４２．５　２５　３２．５４２．５　２５
１．３样品采集与处理
样品于２０１２年８月８日进行采集，在每个样
地的取样点取３个土样，取土深度为０～１５ｃｍ，
取完土样后继续施氮，并在３ｄ后 （２０１２年８月
１１日），用同样的方法进行再次取样。将样品带回
实验室，去掉土样中可见的根系和碎石，磨碎过筛
（孔径２ｍｍ），装瓶供分析。
１．４微量元素测定方法
Ｍｅｈｌｉｃｈ　３ （简称 Ｍ　３）浸提剂是１９８２年美国
北卡罗莱那州立大学 Ｍｅｈｌｉｃｈ根据美国的具体实际
提出的一种适合于中性和酸性土壤的联合提取剂
（喻华等，２００７）。该浸提剂具有性质稳定，便于配
制和贮存，能同时浸提多种有效元素的特点
（Ｐｉｔｔｍａｎ　ｅｔ　ａｌ．，２００５）。王晓丽等 （２０１０）对
ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定土壤浸出液中养分的最佳条件研
究、席家军等 （２００７）对土壤有效磷钾锰铜锌铁的
联合测定都采用了 Ｍ　３法。Ｍ　３浸提剂的成分为
０．０１５ｍｏｌ·Ｌ－１　ＮＨ４Ｆ，０．００１ｍｏｌ·Ｌ－１　ＥＤＴＡ，
０．２５ ｍｏｌ· Ｌ－１　 ＮＨ４ＮＯ３，０．２０ ｍｏｌ· Ｌ－１
ＣＨ３ＣＯＯＨ，０．０１３ ｍｏｌ·Ｌ－１　ＨＮＯ３，ｐＨ＝２．
５。本试验用 Ｍ　３浸提剂５０ｍＬ浸提新鲜土样５ｇ
（过２ｍｍ尼龙筛），在 （２５±２）℃，２５０ｒ·ｍｉｎ－１
的条件下振荡４０ｍｉｎ，过滤，滤液经再过滤后用
电感耦合等离子体质谱 （ＩＣＰ－ＭＳ）测定土样中的
微量元素。土壤含水量采用烘干法测定，用铝盒装
取１０ｇ左右已处理过的土样于烘箱中，在１０５℃
下烘２４ｈ，元素含量计算统一参照烘干土重。
１．５数据处理
采用ＳＰＳＳ１７．０和Ｅｘｃｅｌ软件对数据进行分析，
采用单因素方差分析 （ＡＮＯＶＡ）和多重比较 （ＬＳＤ
法）分析氮沉降处理和不同林分之间土壤中微量元素
Ｎｉ、Ｃｕ及Ｚｎ含量的差异显著性 （Ｐ＜０．０５），所有
数据均为３个重复的平均值和标准偏差。
２　结果与分析
２．１氮沉降对森林土壤中Ｎｉ含量的影响
由图１可见，杉木林土壤中的 Ｎｉ含量最高，
与浙江桂林与罗浮栲林之间相差较大，而浙江桂林
与罗浮栲林之间相差不大且差异不显著。施氮前，
杉木林土壤中Ｎｉ含量为１．６４～３．７４ｍｇ·ｋｇ－１，
浙江桂林为０．２７～０．５２ｍｇ·ｋｇ－１，罗浮栲林为
０．１７～０．３９ｍｇ·ｋｇ－１。施氮３ｄ后，杉木林土
壤中 Ｎｉ含量为１．４４～３．３１ｍｇ·ｋｇ－１，浙江桂
林为０．１２～０．３２ｍｇ·ｋｇ－１，罗浮栲林为０．２２
～０．４２ｍｇ·ｋｇ－１。土壤表面是否保留凋落物处理
对浙江桂林和罗浮栲林土壤中的 Ｎｉ含量影响不明
显，而在杉木林中表现为无凋落物土壤中的 Ｎｉ含
量高于保留凋落物土壤中的。与ＣＫ比较，模拟氮
沉降主要降低了杉木林土壤Ｎｉ含量。与施氮前相比，
施氮３ｄ后，ＣＫ处理下浙江桂林、罗桴栲林、杉木林
土壤中的Ｎｉ含量平均分别降低了５５．９％、１．４％和
６．３％，在ＬＮ处理分别降低了５９．５％、３２．８％和
１．７％，在ＨＮ处理分别降低了４４．９％、增加了２８．
１％和降低了４．８％，可见杉木林中的变化幅度最小，
浙江桂林的最大。
２．２氮沉降对森林土壤中Ｃｕ含量的影响
由图２可见，杉木林土壤中的Ｃｕ含量最高，
其次是罗浮栲林，浙江桂林土壤中的Ｃｕ含量略低
于罗浮栲林，但两者之间差异不显著。施氮前，杉
木林土壤中Ｃｕ含量为４．５７～６．７０ｍｇ·ｋｇ－１，
罗浮栲林为１．０８～１．６３ｍｇ·ｋｇ－１，浙江桂林为
１．９１～２．８２ｍｇ·ｋｇ－１。施氮３ｄ后，杉木林土
壤中Ｃｕ含量为４．５８～６．１２ｍｇ·ｋｇ－１，罗浮栲
林为０．８２～１．２５ｍｇ·ｋｇ－１，浙江桂林为１．７９
～２．６０ｍｇ·ｋｇ－１。土壤表面是否保留凋落物处理
对３片林分土壤中的 Ｎｉ含量影响不明显。与ＣＫ
比较，模拟氮沉降主要降低了浙江桂林土壤Ｃｕ含
量。与施氮前相比，施氮３ｄ后，不同处理下土壤
中的Ｃｕ含量均较施氮前有所变化，ＣＫ处理下浙
江桂林、罗浮栲林和杉木林土壤中的Ｃｕ含量平均
分别降低了１３．９％、增加了２．３％和降低了６．
３％，在ＬＮ处理分别降低了４０．８％、１５．０％和
１０．０％，在 ＨＮ处理分别降低了２０．１％、增加
了０．８％和降低了９．１％，可见罗浮栲林中的变
幅最小，浙江桂林的最大。
２２６ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３３卷
图１　不同氮沉降水平下森林土壤中的Ｎｉ含量　不同小写字母表示不同氮水平间差异显著 （Ｐ＜０．０５）。下同。
Ｆｉｇ．１　Ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｎｉ　ｉｎ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ　ｌｅｖｅｌｓ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｍａｌ　ｌｅｔｔｅｒｓ　ｍｅａｎ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌｓ．Ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｂｅｌｏｗ．
图２　不同氮沉降水平下森林土壤中的Ｃｕ含量
Ｆｉｇ．２　Ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｃｕ　ｉｎ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌｓ
２．３氮沉降对森林土壤中Ｚｎ含量的影响
由图３可见，杉木林土壤中Ｚｎ含量最高。施
氮前，杉木林为７．１９～１４．１９ｍｇ·ｋｇ－１，罗浮栲
林１．６７～２．８２ｍｇ·ｋｇ－１，浙江桂林土壤中的Ｚｎ
含量为１．１２～１．６５ｍｇ·ｋｇ－１。施氮３ｄ后，杉
木林为５．９６～１０．１１ｍｇ·ｋｇ－１，罗浮栲林为１．
３２６５期　　　　　　　马芬等：模拟氮沉降对中亚热带森林土壤Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ含量的影响
图３　不同氮沉降水平下森林土壤中的Ｚｎ含量
Ｆｉｇ．３　Ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｚｎ　ｉｎ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌｓ
４５～３．８２ｍｇ·ｋｇ－１，浙江桂林土壤中Ｚｎ含量为
０．１７～０．６４ｍｇ·ｋｇ－１。施氮前，土壤表面是否
保留凋落物处理对３片林分土壤中的Ｚｎ含量影响
不明显。施氮３ｄ后，浙江桂林和罗浮栲林中表现
为无凋落物土壤中的Ｚｎ含量高于保留凋落物土壤
中的，而杉木林中则相反。与ＣＫ比较，模拟氮沉
降主要降低了浙江桂林土壤Ｚｎ含量。与施氮前相
比，施氮３ｄ后，ＣＫ处理下浙江桂林、罗桴栲林、
杉木林土壤中的Ｚｎ含量平均分别降低了６９．２％、
增加了２７．０％、降低了１７．７％，在ＬＮ处理降
低了６３．６％、１１．７％和１．１％，在 ＨＮ处理降
低了６８．１％、５．２％、增加了６．０％，可见杉木
林的变化幅度最小，浙江桂林的最大。
３　结论与讨论
３．１氮沉降的影响
与施氮前相比，施氮３ｄ后土壤中 Ｎｉ、Ｃｕ、
Ｚｎ含量总体都较施氮前有所降低，ＣＫ处理与施
氮前相比较，浙江桂林和杉木林下降较大幅度，而
罗浮栲林整体呈增加，这可能与土壤微量元素全
量、坡度及坡向等有关。从３种氮沉降处理土壤中
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ含量的变化可知，不同氮沉降水平土
壤中Ｎｉ含量从高到低的顺序为ＣＫ＞ＨＮ＞ＬＮ，
这表明在氮沉降条件下，更高水平的氮沉降导致土
壤对元素Ｎｉ的截留作用强。不同氮沉降水平土壤
中Ｃｕ含量从高到低的顺序为 ＨＮ＞ＬＮ＞ＣＫ，土
壤中Ｃｕ含量随着氮沉降量的增加而增加。不同氮
沉降水平土壤中Ｚｎ含量从高到低的顺序为ＣＫ＞
ＨＮ＞ＬＮ，说明土壤中Ｚｎ含量对ＬＮ氮沉降水平
反应更为敏感。Ｂｏｗｍａｎ （２０００）的研究表明，氮
沉降增加引起的土壤酸化在酸性的针叶林和阔叶林
中最为重要。由于氮沉降水平与土壤酸碱度密切相
关，而土壤酸碱度直接影响着土壤中各种元素的存
在形态、有效性及迁移转化 （蔡晓明等，１９９５；曾
如坤，１９９８；蒋定安等，１９９７）。土壤酸碱度是土
壤重要的基本性质，是与微量元素有关的最重要因
子，这是由于过酸或过碱都会使许多种微量元素形
成难溶的氢氧化物沉淀，严重影响了微量元素的移
动能力，从而降低了微量元素的有效性 （刘丽萍
等，２００５），而土壤ｐＨ 值随着氮沉降量的增加而
降低 （马扶林等，２００９），这是由于随着氮沉降的
输入，土壤的铵水平增加，铵过量积累会引发硝化
作用的发生 （袁颖红等，２０１１），产生的 Ｈ＋越多，
Ｈ＋与土壤胶体表面吸附的盐基离子发生离子交换
反应，Ｈ＋被吸附在土壤表层，当表层 Ｈ＋聚集较
多时，土壤ｐＨ 值降低，导致土壤酸化 （Ｔｈｒｏｏｐ
ｅｔ　ａｌ．，２００４）。另外，氮沉降可能与土壤水溶解态
４２６ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３３卷
有机物质有关，而土壤水溶解态有机物质与 Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｚｎ元素的络合作用有密切的联系，影响其在
土壤中的形态、迁移、有效性等，在较低ｐＨ范围
内，形成的强络合物官能团质子化而增加金属离子
的有效性，且因金属离子的电子层分布不同，在其
他条件相同的情况下，Ｚｎ离子的络合物稳定性高
于Ｎｉ与Ｃｕ （蒋疆等，２００１）。
在不同氮水平下，植物对养分的吸收不一致。
高氮沉降下使土壤中的ＮＯ３－浓度增加，它的淋失
引起了土壤中与其电荷平衡的钙镁钾等离子的淋
失，土壤库中的盐基离子量减少，导致植物对这些
离子的吸收不足和营养失衡；另一方面，氮沉降增
加，植物通过根系和树冠对过量的氮进行大量吸收
从而引起氮在体内的积累 （刘文飞等，２００８）。铵
离子的存在会抑制植物对钾钙镁的吸收 （Ｂｏｂｂｉｎｋ
ｅｔ　ａｌ．，２０１０）。此外，还会引起土壤中铝离子的溶
出增加，而铝离子的存在会抑制植物对其他阳离子
及磷的吸收，再加上氮沉降引起细根生长下降和菌
根侵染减少，也造成植物对营养元素的吸收减少。
鉴于本文的研究，氮沉降对微量元素的活化率即有
效态与全量的比值，以及降雨对元素短期的影响，
涉及元素迁移和转化，将为下一步工作奠定基础。
３．２不同林型的影响
土壤中微量元素的供给水平还受土壤中的有机
质含量、林分类型、土壤质地、氧化还原电位、矿
化速率等有关。就不同的林型来看，针叶 （杉木）
森林土壤中的 Ｎｉ、Ｃｕ和Ｚｎ含量都是最高的，明
显大于其他两种林分，而阔叶 （浙江桂、罗浮栲）
森林之间相差不大，这可能与凋落物的性质有关，
因为凋落物中的多酚、单宁等物质可加快矿化速
率，从而加速有机物的分解和养分的释放，且阔叶
中多酚和单宁的含量是针叶的近２倍 （马红亮等，
２０１１）。但由于试验地中杉木林靠近道路，机动车
辆燃料燃烧后废气扩散、轮胎磨损、以及机械摩擦
后重金属通过扩散，再经沉降加入土壤，从而影响
土壤中的Ｎｉ、Ｃｕ和Ｚｎ含量，且该影响比凋落物
分解作用大。林分不同的林下植被，其土壤对营养
元素的富集能力不同，以杉木林中的草本植物狗脊
蕨较高 （Ｓｕｎ　ｅｔ　ａｌ．，２００６）。与针叶林相比较，常
绿阔叶林的凋落物量较大，凋落物中营养元素的含
量较高，且阔叶林凋落物的年失重率大于针叶林
（佘济云等，２００９）。不同的凋落物影响土壤有机
质，而土壤中的有机质含量高，有助于提高微量元
素的有效性，这是因为有机质中富含多种有机酸，
可以溶解相当一部分微量元素，同时，有机质的存
在也有助于减少微量元素与土壤颗粒的接触，减少
被固定的可能性，随着有机酸在土壤中的流动，也
有助于微量元素在土壤中向根部的迁移，从而提高
其有效性 （马扶林等，２００９）。但在本试验中，土
壤表面是否保留凋落物处理对３片林分土壤中的
Ｎｉ、Ｃｕ和Ｚｎ含量影响不明显，这可能与长期以
来凋落物已造成的影响有关，需要一定的时间才能
观测到凋落物的影响，所以这需要做进一步的长期
试验来研究在氮沉降背景下凋落物对森林土壤中
Ｎｉ、Ｃｕ和Ｚｎ含量的影响。
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（上接第７２２页Ｃｏｎｔｉｎｕｅ　ｆｒｏｍ　ｐａｇｅ　７２２）
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