文献综述

1. 森林土壤氮的来源及循环

1.1 无机氮的研究意义

在森林生态系统中，氮是森林植物生长不可缺少的元素，也是许多植物生长的重要限制因子。森林土壤氮素的转化与循环不仅是氮生物地球化学循环的重要组成部分，在森林生态系统功能中也占有极其重要的意义^[1]。而森林生态系统中的土壤N 占整个生态系统N 贮量的90%以上，且森林土壤N 转化所提供占土壤全N1%～5% 右的无机氮才是植物吸收和造成环境污染的最主要的形式^[2]。还有研究表明，氮素的淋溶损失进入地下水导致地下水硝酸盐污染严重^[3]。因此正确掌握其规律，研究其转化和循环过程中的影响因素具有十分重要的现实意义。

• 1. 氮的国内外研究现状

20世纪70年代后期森林土壤N 转化与循环的研究才得到重视，该时期存在的问题主要有两方面，一方面是人工林地力严重衰退，森林生产力大幅度下降；另外一方面是全球性环境问题日益严重，如全球植被覆盖的变化和生物多样性丧失等。80年代后，随着技术发展森林土壤N转化与循环的研究迅速开展。在我国到20世纪90年代，主要以农田生态系统为主。近10多年来有一些对森林、草地和湿地等自然、半自然生态系统中土壤N 的转化和循环的报道^[4]。我国研究现状同国外相对比来看，我国对森林土壤N的转化与循环有关的研究有待于进一步加深。

• 1. 氮素的来源、转化与循环过程

1. 3.1 森林土壤氮素的来源

森林土壤氮素的途径有：大气沉降、自生固氮、凋落物的归还和施肥等，且随着工业革命以来，氮肥的施用越来越成为森林突然氮素的重要来源^[5]。在森林生态系统中，通常情况下，土壤N 最主要的来源为凋落物的归还，落物量是生态系统土壤N 的重要输入，定着土壤有机N 库的大小。森林土壤中N 输入主要取决于森林的类型、植物组成、土壤条件和气候条件。

1.3. 2 森林土壤氮素的转化与循环过程

森林土壤是森林生态系统中最大的N 库, 通常超过生态系统总N 的90%。但大部分的土壤N 是惰性的对植物吸收和土壤N 淋溶无效，只有“可矿化的”N 库才具有生物学意义上的活性。在森林生态系统中, 土壤有效氮主要以NH₄ N 和NO₃^—N形式存在，NH₄ N 和NO₃^—N是植物从土壤中吸收N 的主要形式, 也是造成环境问题的重要组成部分。故森林突然氮的内部转化过程对森林生态系统循环、系统生产力及生态环境污染问题等都具有重要意义^[6]。

森林土壤N 的内部转化主要包括氨化、硝化和微生物固持三个过程。有机态N 转变成NH₄ N的过程称作氨化作用；NH₄ N向NO₃^-N的转化过程叫硝化作用；一般把有机态氮转变成NH₄ N 和NO₃^—N的过程（氨化和硝化作用）统称为矿化过程。几乎此同时进行着相反的过程即已矿化的N 被土壤中的微生物同化而形成有机氮（微生物体N）称为矿化N 的固持过程。矿化和固持过程相互抵消后的余额称为净矿化或净固持^[7]。