以三峡库区马尾松人工林为对象,将土壤筛分为大团聚体(2000~8000μm)、粗砂粒(1000~2000μm)、小团聚体(250~1000μm)和微团聚体(<250μm)4个粒径,研究低、中、高氮添加处理(氮添加量分别为30、60、90 kg N·hm^(-2)·a^(-1))下土壤酸解性有机氮组分和净氮矿化的变化。结果表明:不同处理下,团聚体净硝化速率为0.30~3.42 mg N·kg^(-1),占净氮矿化的80%以上。与对照相比,不同处理4个粒径的总氮含量分别提高24.1%~45.5%、6.4%~34.3%、7.9%~42.4%,净氮矿化速率分别提高1.3~7.2、1.4~6.6、1.8~12.9倍,而速效磷含量分别降低9.3%~36.9%、12.2%~56.7%、19.2%~61.9%。可酸解性有机氮组分、有机质含量以及净氨化、净硝化和净氮矿化速率均随着团聚体粒径的减小而增加,但速效磷含量变化呈相反的趋势。酸解性有机氮组分含量大小为:酸解氨基酸态氮>酸解铵态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖态氮。总氮是提高酸解性有机氮组分含量的主导因子。多元逐步回归显示,酸解氨基酸态氮和酸解氨基糖态氮含量影响了净氨化速率;酸解氨基糖态氮、酸解氨基酸态氮和酸解铵态氮含量共同影响了净硝化、净氮矿化速率以及净氮矿化累积量。综上,团聚体的物理结构影响了土壤氮矿化,氮添加提高了土壤生物可利用性及易矿化态酸解性有机氮的含量,但大量氮添加导致土壤有机质和速效磷含量下降。
土壤氮库是生态系统氮素重要的源和汇。以三峡库区马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,从团聚体视角出发分析土壤养分和酶活性对氮添加的响应规律,以及相应的变化对氮矿化的影响,为预测该地区在大气氮沉降持续增加的背景下土壤氮动态提供参考。设置4种量的氮添加处理(N0:0 kg N hm^(-2)a^(-1);N30:30 kg N hm^(-2)a^(-1);N60:60 kg N hm^(-2)a^(-1);N_(90):_(90) kg N hm^(-2)a^(-1)),将土壤按粒径分为>2000μm(大团聚体)、250—2000μm(小团聚体)和<250μm(微团聚体)3个组分的团聚体,观察团聚体氮矿化特征。结果表明:(1)与对照相比,N30和N60处理提高了有机质(SOM)含量,但土壤SOM和全氮(TN)含量在N_(90)下开始出现下降;氮添加降低了土壤速效磷(aP)含量,在小团聚体中表现最为显著。除微团聚体中的POD和NAG以外,其余3种酶的活性均在N30和N60处理之下被提高。(2)土壤平均净硝化速率整体高于土壤平均净氨化速率;大团聚体和小团聚体中净氨化速率在氮添加处理后显著降低,大团聚体净硝化速率低于其他两个粒径;土壤净氮转化速率在N_(90)处理下最高。(3)土壤养分和无机氮含量与土壤酸性磷酸酶(AP)、N-乙酰-β-D-葡糖苷酶(NAG)、过氧化物酶(POD)、硝酸还原酶(NR)和脲酶(UE)的活性呈显著相关,酶活性变化是多因子综合作用的结果;RDA分析显示,UE与土壤净氨化速率存在显著正相关,NAG和POD是与净氮转化速率分别存在显著正相关和显著负相关的关键土壤酶。综上所述,硝化作用是土壤净氮转化的主要贡献者,微团聚体在土壤氮矿化中发挥主要作用,NAG和POD是改变土壤净氮转化的主要生物酶。此外,氮添加会引起土壤氮素的流失,引起土壤的磷限制,并对土壤养分循环产生显著影响。
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