交替冻融对东北地区典型土壤氮磷浓度的影响

表1 Table 1
指标 采样点地理位置 土地利用类型 土壤有机质浓度 ( gkg) pH 阳离子交换量 ( cmolkg) 黏粒 粒级分布 % 粉粒 砂粒 水稻土 126°56'41″E， 45°31'12″N 平原水田 20. 32 4. 59 11. 7 15. 48 40. 47 44. 05
1． Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012 ，China 2． State Environment Protection key Laboratory of Regional Ecoprocess and Function Assessment，Beijing 100012 ，China 3． College of Water Sciences，Beijing Normal University，Beijing 100875 ，China 4． Heilongjiang Research Institute of Environmental Protection Sciences，Harbin 150056 ，China 5． China National Environmental Monitoring Centre，Beijing 100012 ，China
Abstract: The influence of freezethaw cycles( FTC ) on the total nitrogen，available nitrogen， total phosphorus and available phosphorus of black soil( BS ) ，dark brown soil ( DS ) and paddy field soil ( PS ) were studied． The result demonstrated that the total nitrogen degree of the three types of soil had no significant changes after 15 times of FTC ， which suggested that nitrification and denitrification had no obvious coeffect during this process． After 15 times of FTC ，the available nitrogen degree of the three types of soil increased as a result of intensifying of soil water releasing and water permeability caused by FTC ， and was the most remarkable for the available nitrogen of the PS which was increased by 31． 25% ． The total phosphorus degree of the three types of soil increased significantly after the first FTC ，and then showed the increased tendency gradually，which was probably due to the damage of
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试验设计 将 采集 的 黑 土、 暗 棕 壤 和水 稻 土壤 样 品 剔 除 草
根及其他杂物后风干， 混匀， 分别平均分成 7 份。 将 土壤样品在 － 20 ℃ 下冷冻， 待完全 结 冻 ( 24 h ) 后在
第4 期
胡钰等: 交替冻融对东北地区典型土壤氮磷浓度的影响
胡钰
1， 2， 3 1， 2* 4 1， 3， 5 1， 2， 3 1， 2 ， ， ， ， 香宝 刘玉萍 ， 汪太明 马广文 方广玲
1． 中国环境科学研究院， 北京 100012 2． 国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室， 北京 100012 3． 北京师范大学水科学研究院， 北京 100875 4． 黑龙江省环境保护科学研究院， 黑龙江 哈尔滨 150056 5． 中国环境监测总站， 北京 100012 摘 要: 研究了交替冻融对东北地区黑土、 暗棕壤和水稻土中的全氮、 有效 氮、 全 磷和 有 效 磷的 影响。 结 果 表 明， 经
Freezethaw Cycle Effects on Nitrogen and Phosphorus Content in Typical Soils of Northeast China
2， 3 2 3， 5 2， 3 2 HU Yu1， ，XIANG Bao1， ，LIU Yuping4 ， WANG Taiming1， ，MA Guangwen1， ，FANG Guangling1，
。
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材料与方法
材料
土壤全氮和全磷在一定程度上代表了土壤的供 氮和供磷水平， 反映的是土壤中氮和磷的整体情况。 土壤有效氮和速效磷反映的是短期内土壤的供氮和 ［7 ］ 供磷水平， 是评价 土壤有 效 肥 力 的 重 要 指标 。 土 壤腐殖质是在土壤中的微生物作用下有机物分解形 ［8 ］ 成的特 殊 类 型 高 分子 有 机 化 合 物 的 混 合 物 。 土 壤松结态腐殖质是用稀碱液从土壤中提取出的腐殖
收稿日期: 2012 － 03 － 26 基金项目: 国家水体污染控制与治理科技重大专项( 2009ZX07207 ) hellen_huyu@ 163. com 作者简介: 胡钰( 1987 —) ， 女， 硕士研究生， 主要从事面源污染防治研究， xiangbao@ craes． org． cn * 责任作者: 香宝( 1965 —) ， 男， 研究员， 博士， 主要从事面源污染防治研究，
过 15 次交替冻融后， 三种类型土壤的全氮浓度均未 发 生 明 显 变 化， 说 明 在 交替冻融 过 程 中， 硝 化 与 反 硝 化 共 同作 用并不明显。由于冻融作用增强土壤释水性和水分 渗 透 性， 经 15 次 交替冻融 后， 黑 土、 暗 棕 壤 和水 稻 土 的 有 效 氮 浓度均有所升高， 以水稻土最显著， 上升了 31. 25% 。三种土壤 全 磷 浓度 均 在 初次 冻融 后 大 幅 增 高， 总 体 呈升 高 趋 势， 分析原因主要是冻融作用破坏了土壤团聚体， 增 加 了与 消 化 液 反 应 的 机 会。 经 15 次 交替冻融 后， 黑 土 和水 稻 土的有效磷浓度分别上升 17. 72% 和 56. 16% ， 暗 棕 壤 的 有 效 磷 浓度 下降 35. 19% ， 这 说 明交替冻融 过 程 中 土壤有 效磷的变化不但取决于 土壤 的 CP， 还 受 土地利用 类 型的 影响， 林 地 的 有 效 磷 浓度可能 由 于 发 生磷的 净 固 定 而 降低。 关键词: 交替冻融; 氮磷浓度; 土壤; 腐殖质 中图分类号: X53 文献标识码: A doi: 10. 3969j． issn． 1674991X． 2012. 04. 052
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质， 主要包括游离 有 机 质 以 及 与 活 性 铁 铝 氧 化 物 结 是参与土壤碳氮循环最活跃的腐殖 合的腐 殖 质， 质
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。研究表明［11］， 冻融 条件 下 土壤 腐 殖 质的 浓
度及活性都会 有 所 改 变。 因 此， 研究 土壤氮 磷 各 组 分与腐殖质间的动态关系， 对 于 理解交替冻融对土 壤氮磷浓度变化的影响很有意义。笔者以东北三种 典型土壤即黑土、 水 稻 土、 暗 棕 壤 为 对 象， 以 土壤氮 磷浓度变化为基础， 通过 模拟试验 研究相 同 冻融 速 率、 冻融温度， 不同交替冻融次数下， 土壤全氮、 有效 氮、 全磷、 有效磷组 分及 腐 殖 质的 变 化， 以了 解交替 及 在 交替冻融 冻融次数对土壤 中 氮 磷 浓度 的 影响， 作用下， 土壤中的氮磷浓度与腐殖质的关系。
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环境工程技术学报
第2 卷
soil aggregate by FTC and the increased opportunities of reacting with the digestive system． After 15 times of FTC ， the available phosphorus degree rose by 17． 72% and 56． 16% in BS samples and PS samples， respectively，and descended by 35． 19% in DS samples． This showed that the change of available phosphorus degree was not only influenced by the CP degree of soil but also by the land use pattern，and the available phosphorus degree could descend due to the net immobilization of phosphorus in forest land． Key words: freezethaw cycle; nitrogen and phosphorus content; soil; humus thaw cycles，FTC ) 是 由 于 季 节 交替冻融( freeze或昼夜温度变化在表土及以下一定深度形成的反复 冻结 － 解冻的土壤过程， 是中、 高纬度地区和山地地 区普遍存在 的 自然 现 象。 我国 东北地 区 位 于中 纬 度， 秋冬季节和 初 春 存在 明 显 的 交替冻融 过 程。 交 能够改变 替冻融会对土壤理 化性质 产 生 较 大 影响， ［12 ］ ， 土壤团 聚 体、 营养元素含量 通过增加细胞透 性， 促进微生 物 群落 转 化和微生 物 的 死亡 分 解 等多种方式影响微生 物 活 动， 改 变 土壤 元 素 的生 物 地球化学循环过 程， 从 而 对土壤 生态系 统结构 和 功 ［5 ］ 能产生 影响 。 交替冻融对土壤理 化性质的 影响 主要取决于冻融 速 率、 冻融 温 度、 交替冻融 的 次 数， 、 、 以及 土 壤 含 水 率 容 重 质 地 等 土 壤 自 身 的 理 化 性质