冻融对长白山森林土壤碳氮矿化的影响
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培 养 容 器 中 ， 瓶 内 吊 一 个 盛 有 １ ｍＬ ． ０ ０２ ｍｏ・ Ｏ 溶液 的小 烧杯 ，用 于 吸收 土壤 释放 的 ｌ Ｎａ Ｈ Ｌ Ｃ ，硅胶 塞 密封 。分 别在 第 １ 、５ 、１ 、２ 、 Ｏ２ 、３ 、９ ４ １
２ ８和 ３ 天取出烧杯 ，将其 中溶液完全洗入三角瓶 ５ 中 ，然后 加入 过 量 １ ｏ・—Ｂ Ｃ２ 液及 酚 酞提示 ｌ ｏ ｔ Ｌ ａ １溶 剂 ，用 ０１ｍｏ・ ＨＣ 滴定 至 红色 消失 ，根 据 Ｃ ． ｌ １ Ｏ２ 的释放量计算培养期内土壤有机碳 的矿化量 。 土壤 有机 氮 矿化 室 内培养 。称 取 ５ （ 干重 ） ０ｇ风 的过筛土壤 ，置于 １０ｍ ５ Ｌ三角瓶中 ， 用保鲜膜封 住瓶 口 ，并 用 针在保 鲜 膜上 扎 ３ ５个小 孔 ，保 持 瓶 ～ 内外空气流通。分别在第 ３ 、１ 、２ 、２ 和 ３ 、９ ４ １ ８ ５ 天进 行 破坏性 取 样 ，用 ２ｍｏ・ １ ｌ ＫＣ 溶液 浸 提过 滤 Ｌ 后 ，测试 ＮＨ４Ｎ 和 ＮＯ － 质 量分 数 。 一 ３Ｎ － 引 实 验处 理 。把 阔叶 红松林 和 白桦 林 土壤样 品分 为两部分 ，一部分置于 １ Ｃ ５。恒温箱 中进行恒温培 养 ，分别 记 为 阔叶红松 林 对 照处理 ｆ ｓ和 白桦林 对 Ｈ） 照处理（Ｈ ；另外一部分将样 品置于一０℃的冰柜 Ｂ ） ２ 中冻结 １ ，再在 １ Ｃ恒 温箱 中融 化 １ ，这 ２ｈ后 ５。 ２ｈ 为一个冻融周期 ，分别记 为阔叶红松林 冻融处理 （ ＤＨＳ和 白桦 林冻 融处 理 （ＢＨ 。 ） Ｄ ）
土壤 ，混合拌匀 。新鲜土壤过 ４ｍ ｍ筛后 ，一部分 土 壤 调 节 土壤 含 水 量 达 最 大 田间持 水 量 的 ６ ％用 ０ 来做 培 养实 验 ；另 一部 分 土壤样 品分 干后 ，分析 其 理化 性 质（ １。 表 ） １３ 室 内培 养 与测试 ． 土 壤有 机碳 矿化 采用 室 内培养 、碱 液吸 收法 测 定ｌ 。称取 ３ （ ｌ Ｏ 风干重） ｇ 的过筛土壤 ， 置于 ２ ０ Ｌ ５ ｍ
不同处理土壤 Ｃ ２ Ｏ 排放速率不同 ， 在整个培养 期间 ， 土壤有机碳矿化速率表现为随时间而降低（ 图 ２。对 照处 理 白桦 土壤 Ｃ 排 放速 率 在 ８ Ｏ ｌ．３ ） Ｏ２ ． ～ ７３ Ｏ ｍ ・ －ｄ 之间 ，冻融处理 白桦土壤 Ｃ ２ ｇ １ ． Ｏ 排放速率 在 ４９－ ４６ ・ｇ ・ ． １．０ｍｇｋ ～ｄ 间 ；对 照处理 阔 叶红松 ７ 之 土壤 Ｃ ２ Ｏ 排放 速率 在 ４２～ ．７ｍｇｋ～ｄ 间 ， ．３ ９８ ・ｇ ・ 之 冻 融处理 阔叶红松土壤 Ｃ Ｏ２排 放 速 率 在 ３ ９ ８ ０ ． ～． ０ ４ ｍｇｋ ～ｄ ・ｇ ・ 之 间 ；两 种土 壤有 机碳 矿 化速 率差 异性 显著 （＜ ． １。整个 培养 期 间 ，对 照处理 土壤 有机 尸 ０Ｏ ） Ｏ 碳矿化速率高于冻融处理 ，差异性显著（ ０ ） ． 。 ０９ １ 但第 ３ 次冻融过程 ， 冻融处理白桦有机碳矿化速率 比对 照处 理 高 ６ ．１ Ｐ ００ １， ５９ ％（＜ ． ）冻融 处理 阔 叶红松 ０ 土 壤 有 机 碳 矿 化 速 率 比 对 照 处 理 高 ２ ． ％（＝ ． ７， 融处 理显 著 提高 了土 壤有 机碳 ７２ Ｐ ００ ） 冻 ７ ４ 矿化 速 率 。 ２２ 冻 融对 土壤 碳矿 化量 的影 响 ＿ 在培养前期 ，由于土壤有机碳矿化速率较大 ， 各处理 Ｃ ２ 累积量变化较大 ，随着培养 时间延 Ｏ一 Ｃ 长， 除阔叶红松土壤外 ， 其他土壤 Ｃ ２ Ｏ一 Ｃ累积量变 化较小（ ３。经过 ３ 培养 ，阔叶红松林 土壤对 图 ） ５ｄ 照处 理 Ｃ ２Ｃ累积量 为（９ ．８ １． ） ・ｇ ，冻 Ｏ． ２ ７ ￣ ４１ ｍｇｋ ～ ５ ２ 融处理 Ｃ ． Ｏ２ Ｃ累积量 为 （３ ．５土 ．８ ２ ５１ ４５ ）ｍｇｋ － ・ｇ ，对 照处理累积量显著高于冻融处理 ＜ ．１；白桦林 ＰＯ ） Ｏ 土 壤 对 照 处 理 Ｃ ２ 累 积 量 为 （７．０ ５７） Ｏ一 Ｃ ５ ８０士 ． ７ ｍｇｋ ～，冻 融 处 理 Ｃ 一 累积 量 为 （２ ． ２ ． ） ‘ｇ Ｏ２ Ｃ ４ ５３ ８７ ３ ２ ｍｇ ｇ ・ ～，对 照 处 理 累 积 量 显 著 高 于 冻 融 处 理 ｋ （ｌ ．０） 尸 ００ １；方差 分析 表 明 ，白桦林 土 壤有 机碳 矿化 ＜ 累 积 量 显 著 高 于 阔 叶红 松 林 土 壤 有 机 碳 矿 化 累 积 量 ＜ ． １。 ００ ） ０ ２３ 冻 融对 土壤 氮矿 化 的影 响 ． 图 ４ 不 同处 理培养 后 土壤 中无 机氮 的 累积量 是 变化 。经过 ３ ５ｄ培养 后 ，阔叶红 松林 土壤 冻 融处理 和 对 照 处 理 的无 机 氮 质 量 分 数 分 别 为 （００＋ ． ） ５ ． ２０ ５ ５ ｍｇｋ 和 （６ １ １ ７ ｍｇｋ ～ ｇ ２ ． ￣ ． ） ’ｇ ，冻融 处理 土壤 无 机 ６ ３ 氮质 量 分数是 对 照处 理 １ ８倍 ； ． ８ 白桦 林土 壤 冻融处 理 和对 照处 理 的无 机氮 质量 分数 分别 为 （６７＋ ．５ ５ ．２ ６ ） ２ ｍｇｋ 和 （８ ９ ０６） ｇ ，冻融 处理 土壤 无 机 ‘ｇ ２ ． ＋ ．６ ｍｇｋ ～ ９ 氮质 量分 数是 对 照处 理 １ ６ ； 差分 析表 明 ， ． 倍 方 ９ 冻 融过程显著影ｎ ￣壤有机氮矿化过程（ｌ ． １ 在 Ｃ ｊ 尸 ０ ０） ＜０ 。 冻融 处理 条 件下 ，土壤 中无 机氮 累积 量 随着 冻融 次 数 的增 加 呈增 加 趋势 ，经 过 ３ 次冻 融 ，阔 叶红松 ５
贾 国晶等 ：冻 融对 长 白山森林 土壤碳氮矿化 的影响
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ｐａ ｐ ｙｌ—ｏ ｕｕ ａ ｉｉｎ ） 交林 ；１ ０ ～ ０ ｌｔ ｈ ｌ Ｐ ｐ ｌ ｄ ｖ ａ ａ混 ｙ ａ 源自文库 ｄ ０１ ０ １ ７
ｒ 为 鱼 鳞 云 杉 一 冷 杉 （ｉ ａ ／ ｏｎｉＡｂｅｎ ｎ 臭 Ｐｃ ｅ ｅｓ － ｉ ｅ ｅ ｚ ｓ ｓ ｐ ｒｌ ｉ 林 ； １ ０～ ０ Ｔ ｈｏｅ ｓ ｐ ） ０ ２１０ １ ７ Ｉ亚 高 山 岳 桦 （ｅｕａ Ｂ ｔｌ ａｍａ ｉ林 ；２１０ｍ 以上 为 高 山冻 原 。 ｒ ｎｉ ） ０ １２ 样 品采 集 与处理 ． ２ １ 年 ６月初 ， 别在 中国科 学 院长 白山定 位 ０１ 分 研究 站 １ 号标 准 地 附近 的 阔叶红松 林 （ ） 白桦 林 Ｈｓ和 （Ｈ） Ｂ ，选取 ５ ｌ １Ｔ样 方 ，每个 样地 间 隔不 小 块 １ ｍｘ Ｉ 于 ２ ｌ在每 个样 地用 直径 ５ ｍ 土钻 采集 ０ ｌ ｍ ０ｎ， ｃ ～ ５ｃ
１４ 数 据处 理 ．
分别采 用 Ｅ Ｅ ２０ 、Ｓ Ｓ ． ＸＣ Ｌ ０ ７ Ｐ Ｓ ０和 ｏｉｉ８５ １ ６ ｒ ｎ． ｇ 对实 验数 据进 行整理 、方 差分 析（ ＡＮＯ Ａ） Ｖ 和绘 图 。
２ 结 果 与 分 析
２１ 冻 融对 土壤 有机 碳矿 化速 率 的影 响 ．
２ ８和 ３ 天取出烧杯 ，将其 中溶液完全洗入三角瓶 ５ 中 ，然后 加入 过 量 １ ｏ・—Ｂ Ｃ２ 液及 酚 酞提示 ｌ ｏ ｔ Ｌ ａ １溶 剂 ，用 ０１ｍｏ・ ＨＣ 滴定 至 红色 消失 ，根 据 Ｃ ． ｌ １ Ｏ２ 的释放量计算培养期内土壤有机碳 的矿化量 。 土壤 有机 氮 矿化 室 内培养 。称 取 ５ （ 干重 ） ０ｇ风 的过筛土壤 ，置于 １０ｍ ５ Ｌ三角瓶中 ， 用保鲜膜封 住瓶 口 ，并 用 针在保 鲜 膜上 扎 ３ ５个小 孔 ，保 持 瓶 ～ 内外空气流通。分别在第 ３ 、１ 、２ 、２ 和 ３ 、９ ４ １ ８ ５ 天进 行 破坏性 取 样 ，用 ２ｍｏ・ １ ｌ ＫＣ 溶液 浸 提过 滤 Ｌ 后 ，测试 ＮＨ４Ｎ 和 ＮＯ － 质 量分 数 。 一 ３Ｎ － 引 实 验处 理 。把 阔叶 红松林 和 白桦 林 土壤样 品分 为两部分 ，一部分置于 １ Ｃ ５。恒温箱 中进行恒温培 养 ，分别 记 为 阔叶红松 林 对 照处理 ｆ ｓ和 白桦林 对 Ｈ） 照处理（Ｈ ；另外一部分将样 品置于一０℃的冰柜 Ｂ ） ２ 中冻结 １ ，再在 １ Ｃ恒 温箱 中融 化 １ ，这 ２ｈ后 ５。 ２ｈ 为一个冻融周期 ，分别记 为阔叶红松林 冻融处理 （ ＤＨＳ和 白桦 林冻 融处 理 （ＢＨ 。 ） Ｄ ）
土壤 ，混合拌匀 。新鲜土壤过 ４ｍ ｍ筛后 ，一部分 土 壤 调 节 土壤 含 水 量 达 最 大 田间持 水 量 的 ６ ％用 ０ 来做 培 养实 验 ；另 一部 分 土壤样 品分 干后 ，分析 其 理化 性 质（ １。 表 ） １３ 室 内培 养 与测试 ． 土 壤有 机碳 矿化 采用 室 内培养 、碱 液吸 收法 测 定ｌ 。称取 ３ （ ｌ Ｏ 风干重） ｇ 的过筛土壤 ， 置于 ２ ０ Ｌ ５ ｍ
不同处理土壤 Ｃ ２ Ｏ 排放速率不同 ， 在整个培养 期间 ， 土壤有机碳矿化速率表现为随时间而降低（ 图 ２。对 照处 理 白桦 土壤 Ｃ 排 放速 率 在 ８ Ｏ ｌ．３ ） Ｏ２ ． ～ ７３ Ｏ ｍ ・ －ｄ 之间 ，冻融处理 白桦土壤 Ｃ ２ ｇ １ ． Ｏ 排放速率 在 ４９－ ４６ ・ｇ ・ ． １．０ｍｇｋ ～ｄ 间 ；对 照处理 阔 叶红松 ７ 之 土壤 Ｃ ２ Ｏ 排放 速率 在 ４２～ ．７ｍｇｋ～ｄ 间 ， ．３ ９８ ・ｇ ・ 之 冻 融处理 阔叶红松土壤 Ｃ Ｏ２排 放 速 率 在 ３ ９ ８ ０ ． ～． ０ ４ ｍｇｋ ～ｄ ・ｇ ・ 之 间 ；两 种土 壤有 机碳 矿 化速 率差 异性 显著 （＜ ． １。整个 培养 期 间 ，对 照处理 土壤 有机 尸 ０Ｏ ） Ｏ 碳矿化速率高于冻融处理 ，差异性显著（ ０ ） ． 。 ０９ １ 但第 ３ 次冻融过程 ， 冻融处理白桦有机碳矿化速率 比对 照处 理 高 ６ ．１ Ｐ ００ １， ５９ ％（＜ ． ）冻融 处理 阔 叶红松 ０ 土 壤 有 机 碳 矿 化 速 率 比 对 照 处 理 高 ２ ． ％（＝ ． ７， 融处 理显 著 提高 了土 壤有 机碳 ７２ Ｐ ００ ） 冻 ７ ４ 矿化 速 率 。 ２２ 冻 融对 土壤 碳矿 化量 的影 响 ＿ 在培养前期 ，由于土壤有机碳矿化速率较大 ， 各处理 Ｃ ２ 累积量变化较大 ，随着培养 时间延 Ｏ一 Ｃ 长， 除阔叶红松土壤外 ， 其他土壤 Ｃ ２ Ｏ一 Ｃ累积量变 化较小（ ３。经过 ３ 培养 ，阔叶红松林 土壤对 图 ） ５ｄ 照处 理 Ｃ ２Ｃ累积量 为（９ ．８ １． ） ・ｇ ，冻 Ｏ． ２ ７ ￣ ４１ ｍｇｋ ～ ５ ２ 融处理 Ｃ ． Ｏ２ Ｃ累积量 为 （３ ．５土 ．８ ２ ５１ ４５ ）ｍｇｋ － ・ｇ ，对 照处理累积量显著高于冻融处理 ＜ ．１；白桦林 ＰＯ ） Ｏ 土 壤 对 照 处 理 Ｃ ２ 累 积 量 为 （７．０ ５７） Ｏ一 Ｃ ５ ８０士 ． ７ ｍｇｋ ～，冻 融 处 理 Ｃ 一 累积 量 为 （２ ． ２ ． ） ‘ｇ Ｏ２ Ｃ ４ ５３ ８７ ３ ２ ｍｇ ｇ ・ ～，对 照 处 理 累 积 量 显 著 高 于 冻 融 处 理 ｋ （ｌ ．０） 尸 ００ １；方差 分析 表 明 ，白桦林 土 壤有 机碳 矿化 ＜ 累 积 量 显 著 高 于 阔 叶红 松 林 土 壤 有 机 碳 矿 化 累 积 量 ＜ ． １。 ００ ） ０ ２３ 冻 融对 土壤 氮矿 化 的影 响 ． 图 ４ 不 同处 理培养 后 土壤 中无 机氮 的 累积量 是 变化 。经过 ３ ５ｄ培养 后 ，阔叶红 松林 土壤 冻 融处理 和 对 照 处 理 的无 机 氮 质 量 分 数 分 别 为 （００＋ ． ） ５ ． ２０ ５ ５ ｍｇｋ 和 （６ １ １ ７ ｍｇｋ ～ ｇ ２ ． ￣ ． ） ’ｇ ，冻融 处理 土壤 无 机 ６ ３ 氮质 量 分数是 对 照处 理 １ ８倍 ； ． ８ 白桦 林土 壤 冻融处 理 和对 照处 理 的无 机氮 质量 分数 分别 为 （６７＋ ．５ ５ ．２ ６ ） ２ ｍｇｋ 和 （８ ９ ０６） ｇ ，冻融 处理 土壤 无 机 ‘ｇ ２ ． ＋ ．６ ｍｇｋ ～ ９ 氮质 量分 数是 对 照处 理 １ ６ ； 差分 析表 明 ， ． 倍 方 ９ 冻 融过程显著影ｎ ￣壤有机氮矿化过程（ｌ ． １ 在 Ｃ ｊ 尸 ０ ０） ＜０ 。 冻融 处理 条 件下 ，土壤 中无 机氮 累积 量 随着 冻融 次 数 的增 加 呈增 加 趋势 ，经 过 ３ 次冻 融 ，阔 叶红松 ５
贾 国晶等 ：冻 融对 长 白山森林 土壤碳氮矿化 的影响
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ｐａ ｐ ｙｌ—ｏ ｕｕ ａ ｉｉｎ ） 交林 ；１ ０ ～ ０ ｌｔ ｈ ｌ Ｐ ｐ ｌ ｄ ｖ ａ ａ混 ｙ ａ 源自文库 ｄ ０１ ０ １ ７
ｒ 为 鱼 鳞 云 杉 一 冷 杉 （ｉ ａ ／ ｏｎｉＡｂｅｎ ｎ 臭 Ｐｃ ｅ ｅｓ － ｉ ｅ ｅ ｚ ｓ ｓ ｐ ｒｌ ｉ 林 ； １ ０～ ０ Ｔ ｈｏｅ ｓ ｐ ） ０ ２１０ １ ７ Ｉ亚 高 山 岳 桦 （ｅｕａ Ｂ ｔｌ ａｍａ ｉ林 ；２１０ｍ 以上 为 高 山冻 原 。 ｒ ｎｉ ） ０ １２ 样 品采 集 与处理 ． ２ １ 年 ６月初 ， 别在 中国科 学 院长 白山定 位 ０１ 分 研究 站 １ 号标 准 地 附近 的 阔叶红松 林 （ ） 白桦 林 Ｈｓ和 （Ｈ） Ｂ ，选取 ５ ｌ １Ｔ样 方 ，每个 样地 间 隔不 小 块 １ ｍｘ Ｉ 于 ２ ｌ在每 个样 地用 直径 ５ ｍ 土钻 采集 ０ ｌ ｍ ０ｎ， ｃ ～ ５ｃ
１４ 数 据处 理 ．
分别采 用 Ｅ Ｅ ２０ 、Ｓ Ｓ ． ＸＣ Ｌ ０ ７ Ｐ Ｓ ０和 ｏｉｉ８５ １ ６ ｒ ｎ． ｇ 对实 验数 据进 行整理 、方 差分 析（ ＡＮＯ Ａ） Ｖ 和绘 图 。
２ 结 果 与 分 析
２１ 冻 融对 土壤 有机 碳矿 化速 率 的影 响 ．