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摘要[目的]研究N/S沉降对中亚热带米槠天然林土壤硝化作用和N2O排放的影响。[方法]室内用NH4NO3/K2SO4模拟N/S沉降，在30 ℃和60%WHC水分条件下，恒温培养15 d。在培养的第1、5、10和15天测定土壤NH+4N、NO-3N和pH，在培养的第3、4、5和10天采集气体样品测定N2O浓度。[结果] N沉降和NS复合沉降在005水平显著促进土壤的矿化和硝化，且促进效果随沉降强度或NS复合沉降中N的比例增大而增大，但S沉降的促进作用不显著；土壤净矿化速率和净硝化速率与土壤pH具有极显著的负相关性。土壤在自然状态和N/S沉降的影响下，有机氮净矿化速率与净硝化速率之间均存在显著相关性，且矿化速率大于硝化速率。N沉降和NS复合沉降显著提高土壤的硝化率在N/S沉降下，该区土壤中的无机氮仍以NH+4N为主，硝化作用弱，铵态氮的供给不成为土壤硝化作用的限制因素。NS复合沉降促进土壤N2O的排放，具体机理有待进一步揭示。[结论]N沉降和NS复合沉降明显促进土壤的矿化和硝化作用，S沉降对土壤的矿化和硝化作用的影响不大；NS复合沉降影响土壤的N2O排放，且其影响效应与沉降中N、S的比例相关，在有关酸沉降对土壤N2O排放的影响方面，S沉降应受到关注。
关键词N沉降；S沉降；硝化作用；N2O排放；森林土壤
中图分类号S154.1文献标识码A文章编号0517-6611（2014）01-00095-04
基金项目国家自然科学基金项目（31070548，31170578）。
作者简介陆建芳（1989- ），女，福建屏南人，硕士研究生，研究方向：森林生态系统碳氮循环。*通讯作者，教授，从事森林碳氮循环方面的研究，Email：r.gao@hotmail.com。
收稿日期20131210由于工农业生产、交通运输、城市化进程加快，人类活动向大气中排放大量氮化物和硫化物，直接导致酸沉降的增加[1]。酸沉降作为全球性的环境问题已经备受关注。我国南方已成为继欧洲、北美之后的第三大酸沉降区，且有不断发展的趋势[2]。森林作为陆地生态系统的主体，是酸沉降的主要受体[3]，同时森林土壤是N2O、CO2等主要温室气体的重要源、汇地之一[4-5]，在减缓全球气候变化过程中发挥着重要作用，因此在全球变暖背景下对酸沉降影响森林土壤物质循环和温室气体排放的研究日益成为当今生态和环境学界共同关注的焦点之一[ 6-7 ]。近年来，酸沉降对土壤N素转化、N2O排放影响的研究在国内已有报道，但主要集中于模拟N沉降[8-10]，而对S沉降或NS复合沉降的研究很少。福建省65%的陆地面积处在华东酸沉降区内[11]，成为酸雨严重地区之一。屈玉[12]对福建省S沉降量变化进行分析与比较，发现福建省的酸沉降属于硫酸型沉降。该研究以福建省建瓯市万木林自然保护区米槠常绿阔叶天然林为研究对象，通过室内模拟酸沉降，研究N/S沉降对中亚热带森林土壤N素转化和N2O排放的影响，为探明酸沉降对森林生态系统物质循环和温室气体减排提供理论依据。
1材料与方法
1.1研究地概况供试土壤所在地福建省建瓯市万木林自然保护区（27°3′N，118°9′ E）地处武夷山和鹫峰山交界处，属中亚热带季风气候，年均气温19.4 ℃，年降水量1 731.4 mm，年蒸发量1 466 mm，相对湿度81%，全年无霜期277 d。土壤为花岗岩发育的红壤。采用随机采样法采取森林土壤地表0～20 cm土壤，充分混合后风干，过2 mm筛后保存备用。土壤基本性质为：有机质含量38.20 g/kg，全N含量1.28 g/kg，全P含量0.27 g/kg，水解N 146.9 mg/kg。
1.2试验处理
1.2.1预培养。分别称取相当于30 g烘干土的土壤置于300 ml广口瓶中，加入蒸馏水调节土壤含水量至40%WHC，保鲜膜封口，用直径为1 mm的针头在膜上打6个小孔，保证瓶内外气体自由流通，在30 ℃下恒温预培养7 d。期间，定期称重以补充损失的水分。
1.2.2试验设计与培养。向上述预培养的土壤样品中分别加入NH4NO3、K2SO4以及NH4NO3和K2SO4以模拟N沉降、S沉降和NS复合沉降，其中N沉降设置3个水平，分别为0 mg N/kg（CK）、100 mg N/kg（LN）、150 mg N/kg（HN），S沉降设置3个水平，分别为0 mg S/kg（CK）、40 mg S/kg（LS）、80 mg S/kg（HS），共计9个处理，分别标记为CK、LN、HN、LS、HS 、LNLS、HNLS、LNHS、HNHS。每个处理3个重复。调节土壤含水量至60% WHC，保鲜膜封口，用直径为1 mm的针头在膜上打6个小孔，保证瓶内外气体自由流通，放回30 ℃的恒温箱中培养，定期补充因蒸发损失的水分。
在培养的第1、5、10和15天，每个处理分别取出3个样品，测定土壤pH、NH+4N和NO-3N，在培养的第3、4、5和10天进行抽气。初次采气时揭去保鲜膜，抽取瓶内气体20 ml注入20 ml真空瓶内作为初始气体浓度，记录抽气时间。用硅胶塞密闭瓶口后放回培养箱中继续培养4 h，用注射器将瓶内空气混匀后立即采集气体20 ml，注入20 ml真空瓶内，并且再次记录采样时间，测定气体样品N2O浓度。
土壤pH由DMP2 mV/pH计测定，土水比为1.0∶2.5（V/V）。NH+4N和NO-3N含量由流动分析仪（SKALAR San++，荷兰）测定。N2O浓度由气象色谱分析仪（GC2014，日本岛津）测定，检测器为电子捕获检测器（ECD），氩甲烷为载气。
1.3计算方法有机氮净矿化速率根据培养期间无机氮（NH+4N+ NO-3N）含量变化与培养时间计算；在培养过程中NO-3N含量增加量被称为净硝化量，记为△N；净硝化速率根据培养期间NO-3N含量变化与培养时间计算。硝化率定义为NO-3N占无机氮（NH+4+ NO-3 ）总量的百分数[6]。 1.4数据处理所有数据均采用Excel 2003和SPSS17.0进行统计分析和作图。各处理间净矿化速率、净硝化速率、无机氮含量、硝化率及N2O排放的差异显著性检验采用单因子方差分析（ANOVA）和最小显著差异法（LSD），采用双因素方差分析法检验N、S沉降间的交互作用。
2结果与分析
2.1N/S沉降对土壤pH的影响从表1可以看出，N/S沉降降低了土壤pH，土壤的pH降低量随着N、S沉降量的增加而增加。N沉降和S沉降对土壤pH的影响显著（P<0.05），N、S沉降的交互作用对土壤pH影响显著。N/S沉降对土壤pH的影响程度大小顺序为NS复合沉降>N沉降>S沉降。在沉降初期，土壤pH下降；随后，土壤pH总体随培养时间的延长而升高；在培养最后期，土壤的pH出现小范围的下降，其中不同处理的pH存在差异。
2.2N/S沉降对土壤有机氮净矿化速率的影响由图1可知，N沉降对土壤有机氮净矿化速率的影响显著，S沉降对土壤有机氮净矿化速率无显著影响，N、S沉降对土壤有机氮净矿化速率的影响无交互作用。随着培养天数的增加，所有处理的土壤净矿化速率均降低。不同水平N沉降处理的CK、LN和HN土壤的有机氮净矿化速率在整个培养过程中均呈显著差异（P<0.05），其中CK显著低于LN、HN处理（P<0.05），不同水平S沉降处理的CK、LS和HS的有机氮净矿化速率在0～5 d差异显著（P<0.05），其他时间内无显著差异。在NS复合沉降处理中，HNLS、HNHS处理在整个培养过程中的净矿化速率均显著大于LNLS、LNHS处理（P<0.05）。土壤pH与土壤净矿化速率具有显著的负相关性（P<0.05），即土壤净矿化速率随着pH的增加而降低。
2.4N/S沉降对土壤硝化率的影响由图3可知，N沉降对土壤硝化率影响显著（P<0.05），S沉降对土壤硝化率无显著影响，N、S沉降对土壤硝化率的影响无交互作用。不同水平N沉降处理的CK、LN和HN的土壤硝化率在整个培养过程中均呈显著差异（P<0.05），不同S沉降处理的CK、LS和HS处理土壤硝化率无显著差异，但具有相似的变化趋势。在NS复合沉降处理中，HNLS、HNHS处理的硝化率在整个培养过程中均显著大于LNLS、LNHS处理（P<0.05）。N沉降和NS复合沉降处理的土壤硝化率呈相似的变化趋势，即最低值均出现在0～5 d，随后硝化率增大，在培养的最后期又小幅降低。所有处理在整个培养过程中的硝化率均<50%，表明该土壤中的无机氮以NH+4N为主。
研究表明，N沉降和NS复合沉降明显促进土壤的矿化和硝化作用，S沉降对土壤的矿化和硝化作用影响不大；N/S沉降影响土壤的N2O排放，其影响效应与N/S沉降中N沉降和S沉降的比例有关。 土壤酸碱度是土壤的一个重要基本性质，也是影响土壤肥力的主要因素之一，直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性[15]。大气沉降对土壤酸度的影响十分显著。长期野外观测表明，100年的大气沉降使得林地和草地的土壤pH从7下降到4，并且导致铝和重金属离子活性增加[16-17] 。研究表明，酸沉降引起土壤酸化，随时间增加影响程度逐渐降低，与S沉降相比，N沉降对土壤酸化的影响更大。已有研究表明，氮沉降（NO-3或NH+4）的增加引起NO-3淋溶的增加，一些盐基离子也以相同的速度伴随着NO-3一起淋失，导致土壤酸度的提高[18-19]。此外，大气NH+4沉降以及随后的硝化作用也加剧土壤的酸化[20] 。该研究也表明，在培养后期，pH有所回升，可能是由于N沉降促进土壤盐基离子释放，中和土壤溶液的酸度，对土壤酸化具有重要的缓冲能力[21]。研究中，N、S沉降的交互作用对土壤pH的影响显著。NS复合沉降引起的土壤pH的减少量要显著大于N沉降和S沉降。目前，关于NS复合沉降对土壤酸化影响的研究较少，其对土壤酸度的影响过程和机理还有待进一步研究。
该研究表明，N沉降对土壤有机氮净矿化速率影响显著，S沉降对土壤有机氮净矿化速率无显著影响，N、S沉降对土壤有机氮净矿化速率的影响无交互作用。目前，关于大气沉降对土壤有机氮影响的研究主要集中于N沉降，且没有统一的结论。一些研究表明，森林土壤有机氮矿化随着N输入的增加而增加，但随着氮输入增加，有机氮矿化出现先增加后减少的现象[22-23]。Gundersen等[24]认为，只有在受N限制的林地，氮素净矿化速率才随N沉降增加而增加， 而在N丰富的林地，输入N素后净矿化速度反而下降。也有少数研究表明，N沉降增加对土壤有机氮矿化没有影响[25] 。Aber 等[26]认为，长期的氮沉降会导致温带森林土壤氮素矿化速度稳步增加。瑞典、丹麦和英国针叶林的研究结果表明，当增加氮输入时， 氮矿化在短时间内从12～ 18 kg/（hm 2·年）增加到47～ 53 kg/（hm2·年）。该研究表明，N沉降和NS复合沉降促进土壤有机氮的矿化，HN处理对净矿化速率的促进作用显著大于LN处理。
该试验设置的培养条件（60% WHC、30 ℃）是该地区土壤进行硝化作用的最有利条件[27-28]。在最有利条件下土壤硝化率的最高值仍小于50%，表明该地区在自然状态下土壤的硝化作用很弱。已有研究表明，酸性土壤的硝化作用强度随土壤pH的不同而有所差异[29]。该研究中，土壤的净硝化速率与pH显著相关。S沉降处理的土壤pH高于N沉降和NS复合沉降处理，但净硝化速率小于N沉降和NS复合沉降处理。一方面，可能是由于N沉降和NS复合沉降中土壤硝化作用底物NH+4N含量上升，硝化作用增强[30]；另一方面，高浓度 SO2-4可能提高硝化微生物细胞膜的渗透压，降低微生物活性，导致硝化作用强度降低[31]，表明pH并不是影响土壤硝化作用的唯一因素。蔡祖聪等[32]在相同条件下研究我国湿润亚热带酸性森林、灌丛、茶园、稻田和旱地土壤的硝化作用能力，发现绝大部分自然土壤的净硝化速率均小于土壤的净矿化速率，无机氮以铵态氮为主，该地区土壤硝态氮发生淋溶和径流损失。研究中，在自然状态和N/S沉降影响下，土壤有机氮净矿化速率与净硝化速率之间均存在显著相关性，且矿化速率大于硝化速率，与蔡祖聪等研究结果一致。N沉降和NS复合沉降处理中硝化率先下降后上升是由于酸沉降降低了土壤pH，所以土壤中硝化作用减弱，但随着硝化作用底物铵态氮含量的上升，硝化作用增强，故硝化率再次上升。随着铵态氮的消耗，硝化作用减弱，所以0～15 d平均硝化率小于0～10 d平均硝化率。 赵维等[33]研究表明，在pH<5.0的酸性土壤，N2O的排放量受到氮肥品种的影响，硫铵促进硝化作用过程中N2O的产生，因而大幅度增加N2O排放量。研究中，LNLS、HNLS处理表现出与硫铵相似的效应，即增加N2O的排放量。可能原因是N沉降促进了硝化作用，而SO2-4本身可能对N2O排放产生影响。Cai等[34]研究发现，SO2干沉降可促进NO和N2O的排放。NS复合沉降的4种处理中N2O的排放表现出不同的强度和变化规律，表明NS复合沉降对土壤N2O排放的影响与其中N、S含量、比例有关。该研究结果表明，NS复合沉降影响土壤N2O排放，其影响效应与复合沉降中N和S的比例有关。
参考文献
[1] 邓恩桉.幼龄林对模拟氮，硫复合沉降的响应[D].福州：福建农林大学，2009.
[2] GALLOWAY J N，COWLING E B.Reactive nitrogen and the world：200 years of change[J].AMBIO：A Journal of the Human Environment，2002，31（2）：64-71.
[3] 杜春艳，曾光明，黄璐，等.酸沉降下韶山森林 DOC 时空分布及环境影响因子研究[J].湖南大学学报：自然科学版，2009（11）：14.
[4] AERTS R.Nutrient resorption from senescing leaves of perennials：are there general patterns？[J].Joumal of Ecology，1996，84（4）：597-608.
[5] BOWDEN R D，DAVIDSON E，SAVAGE K，et al.Chronic nitrogen additions reduce total soil respiration and microbial respiration in temperate forest soils at the Harvard Forest[J].Forest Ecology and Management，2004，196（1）：43-56.
[6] SIEVERING H.Nitrogen deposition and carbon sequestration[J].Nature，1999，400（6745）：629-630.
关键词N沉降；S沉降；硝化作用；N2O排放；森林土壤
中图分类号S154.1文献标识码A文章编号0517-6611（2014）01-00095-04
基金项目国家自然科学基金项目（31070548，31170578）。
作者简介陆建芳（1989- ），女，福建屏南人，硕士研究生，研究方向：森林生态系统碳氮循环。*通讯作者，教授，从事森林碳氮循环方面的研究，Email：r.gao@hotmail.com。
收稿日期20131210由于工农业生产、交通运输、城市化进程加快，人类活动向大气中排放大量氮化物和硫化物，直接导致酸沉降的增加[1]。酸沉降作为全球性的环境问题已经备受关注。我国南方已成为继欧洲、北美之后的第三大酸沉降区，且有不断发展的趋势[2]。森林作为陆地生态系统的主体，是酸沉降的主要受体[3]，同时森林土壤是N2O、CO2等主要温室气体的重要源、汇地之一[4-5]，在减缓全球气候变化过程中发挥着重要作用，因此在全球变暖背景下对酸沉降影响森林土壤物质循环和温室气体排放的研究日益成为当今生态和环境学界共同关注的焦点之一[ 6-7 ]。近年来，酸沉降对土壤N素转化、N2O排放影响的研究在国内已有报道，但主要集中于模拟N沉降[8-10]，而对S沉降或NS复合沉降的研究很少。福建省65%的陆地面积处在华东酸沉降区内[11]，成为酸雨严重地区之一。屈玉[12]对福建省S沉降量变化进行分析与比较，发现福建省的酸沉降属于硫酸型沉降。该研究以福建省建瓯市万木林自然保护区米槠常绿阔叶天然林为研究对象，通过室内模拟酸沉降，研究N/S沉降对中亚热带森林土壤N素转化和N2O排放的影响，为探明酸沉降对森林生态系统物质循环和温室气体减排提供理论依据。
1材料与方法
1.1研究地概况供试土壤所在地福建省建瓯市万木林自然保护区（27°3′N，118°9′ E）地处武夷山和鹫峰山交界处，属中亚热带季风气候，年均气温19.4 ℃，年降水量1 731.4 mm，年蒸发量1 466 mm，相对湿度81%，全年无霜期277 d。土壤为花岗岩发育的红壤。采用随机采样法采取森林土壤地表0～20 cm土壤，充分混合后风干，过2 mm筛后保存备用。土壤基本性质为：有机质含量38.20 g/kg，全N含量1.28 g/kg，全P含量0.27 g/kg，水解N 146.9 mg/kg。
1.2试验处理
1.2.1预培养。分别称取相当于30 g烘干土的土壤置于300 ml广口瓶中，加入蒸馏水调节土壤含水量至40%WHC，保鲜膜封口，用直径为1 mm的针头在膜上打6个小孔，保证瓶内外气体自由流通，在30 ℃下恒温预培养7 d。期间，定期称重以补充损失的水分。
1.2.2试验设计与培养。向上述预培养的土壤样品中分别加入NH4NO3、K2SO4以及NH4NO3和K2SO4以模拟N沉降、S沉降和NS复合沉降，其中N沉降设置3个水平，分别为0 mg N/kg（CK）、100 mg N/kg（LN）、150 mg N/kg（HN），S沉降设置3个水平，分别为0 mg S/kg（CK）、40 mg S/kg（LS）、80 mg S/kg（HS），共计9个处理，分别标记为CK、LN、HN、LS、HS 、LNLS、HNLS、LNHS、HNHS。每个处理3个重复。调节土壤含水量至60% WHC，保鲜膜封口，用直径为1 mm的针头在膜上打6个小孔，保证瓶内外气体自由流通，放回30 ℃的恒温箱中培养，定期补充因蒸发损失的水分。
在培养的第1、5、10和15天，每个处理分别取出3个样品，测定土壤pH、NH+4N和NO-3N，在培养的第3、4、5和10天进行抽气。初次采气时揭去保鲜膜，抽取瓶内气体20 ml注入20 ml真空瓶内作为初始气体浓度，记录抽气时间。用硅胶塞密闭瓶口后放回培养箱中继续培养4 h，用注射器将瓶内空气混匀后立即采集气体20 ml，注入20 ml真空瓶内，并且再次记录采样时间，测定气体样品N2O浓度。
土壤pH由DMP2 mV/pH计测定，土水比为1.0∶2.5（V/V）。NH+4N和NO-3N含量由流动分析仪（SKALAR San++，荷兰）测定。N2O浓度由气象色谱分析仪（GC2014，日本岛津）测定，检测器为电子捕获检测器（ECD），氩甲烷为载气。
1.3计算方法有机氮净矿化速率根据培养期间无机氮（NH+4N+ NO-3N）含量变化与培养时间计算；在培养过程中NO-3N含量增加量被称为净硝化量，记为△N；净硝化速率根据培养期间NO-3N含量变化与培养时间计算。硝化率定义为NO-3N占无机氮（NH+4+ NO-3 ）总量的百分数[6]。 1.4数据处理所有数据均采用Excel 2003和SPSS17.0进行统计分析和作图。各处理间净矿化速率、净硝化速率、无机氮含量、硝化率及N2O排放的差异显著性检验采用单因子方差分析（ANOVA）和最小显著差异法（LSD），采用双因素方差分析法检验N、S沉降间的交互作用。
2结果与分析
2.1N/S沉降对土壤pH的影响从表1可以看出，N/S沉降降低了土壤pH，土壤的pH降低量随着N、S沉降量的增加而增加。N沉降和S沉降对土壤pH的影响显著（P<0.05），N、S沉降的交互作用对土壤pH影响显著。N/S沉降对土壤pH的影响程度大小顺序为NS复合沉降>N沉降>S沉降。在沉降初期，土壤pH下降；随后，土壤pH总体随培养时间的延长而升高；在培养最后期，土壤的pH出现小范围的下降，其中不同处理的pH存在差异。
2.2N/S沉降对土壤有机氮净矿化速率的影响由图1可知，N沉降对土壤有机氮净矿化速率的影响显著，S沉降对土壤有机氮净矿化速率无显著影响，N、S沉降对土壤有机氮净矿化速率的影响无交互作用。随着培养天数的增加，所有处理的土壤净矿化速率均降低。不同水平N沉降处理的CK、LN和HN土壤的有机氮净矿化速率在整个培养过程中均呈显著差异（P<0.05），其中CK显著低于LN、HN处理（P<0.05），不同水平S沉降处理的CK、LS和HS的有机氮净矿化速率在0～5 d差异显著（P<0.05），其他时间内无显著差异。在NS复合沉降处理中，HNLS、HNHS处理在整个培养过程中的净矿化速率均显著大于LNLS、LNHS处理（P<0.05）。土壤pH与土壤净矿化速率具有显著的负相关性（P<0.05），即土壤净矿化速率随着pH的增加而降低。
2.4N/S沉降对土壤硝化率的影响由图3可知，N沉降对土壤硝化率影响显著（P<0.05），S沉降对土壤硝化率无显著影响，N、S沉降对土壤硝化率的影响无交互作用。不同水平N沉降处理的CK、LN和HN的土壤硝化率在整个培养过程中均呈显著差异（P<0.05），不同S沉降处理的CK、LS和HS处理土壤硝化率无显著差异，但具有相似的变化趋势。在NS复合沉降处理中，HNLS、HNHS处理的硝化率在整个培养过程中均显著大于LNLS、LNHS处理（P<0.05）。N沉降和NS复合沉降处理的土壤硝化率呈相似的变化趋势，即最低值均出现在0～5 d，随后硝化率增大，在培养的最后期又小幅降低。所有处理在整个培养过程中的硝化率均<50%，表明该土壤中的无机氮以NH+4N为主。
研究表明，N沉降和NS复合沉降明显促进土壤的矿化和硝化作用，S沉降对土壤的矿化和硝化作用影响不大；N/S沉降影响土壤的N2O排放，其影响效应与N/S沉降中N沉降和S沉降的比例有关。 土壤酸碱度是土壤的一个重要基本性质，也是影响土壤肥力的主要因素之一，直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性[15]。大气沉降对土壤酸度的影响十分显著。长期野外观测表明，100年的大气沉降使得林地和草地的土壤pH从7下降到4，并且导致铝和重金属离子活性增加[16-17] 。研究表明，酸沉降引起土壤酸化，随时间增加影响程度逐渐降低，与S沉降相比，N沉降对土壤酸化的影响更大。已有研究表明，氮沉降（NO-3或NH+4）的增加引起NO-3淋溶的增加，一些盐基离子也以相同的速度伴随着NO-3一起淋失，导致土壤酸度的提高[18-19]。此外，大气NH+4沉降以及随后的硝化作用也加剧土壤的酸化[20] 。该研究也表明，在培养后期，pH有所回升，可能是由于N沉降促进土壤盐基离子释放，中和土壤溶液的酸度，对土壤酸化具有重要的缓冲能力[21]。研究中，N、S沉降的交互作用对土壤pH的影响显著。NS复合沉降引起的土壤pH的减少量要显著大于N沉降和S沉降。目前，关于NS复合沉降对土壤酸化影响的研究较少，其对土壤酸度的影响过程和机理还有待进一步研究。
该研究表明，N沉降对土壤有机氮净矿化速率影响显著，S沉降对土壤有机氮净矿化速率无显著影响，N、S沉降对土壤有机氮净矿化速率的影响无交互作用。目前，关于大气沉降对土壤有机氮影响的研究主要集中于N沉降，且没有统一的结论。一些研究表明，森林土壤有机氮矿化随着N输入的增加而增加，但随着氮输入增加，有机氮矿化出现先增加后减少的现象[22-23]。Gundersen等[24]认为，只有在受N限制的林地，氮素净矿化速率才随N沉降增加而增加， 而在N丰富的林地，输入N素后净矿化速度反而下降。也有少数研究表明，N沉降增加对土壤有机氮矿化没有影响[25] 。Aber 等[26]认为，长期的氮沉降会导致温带森林土壤氮素矿化速度稳步增加。瑞典、丹麦和英国针叶林的研究结果表明，当增加氮输入时， 氮矿化在短时间内从12～ 18 kg/（hm 2·年）增加到47～ 53 kg/（hm2·年）。该研究表明，N沉降和NS复合沉降促进土壤有机氮的矿化，HN处理对净矿化速率的促进作用显著大于LN处理。
该试验设置的培养条件（60% WHC、30 ℃）是该地区土壤进行硝化作用的最有利条件[27-28]。在最有利条件下土壤硝化率的最高值仍小于50%，表明该地区在自然状态下土壤的硝化作用很弱。已有研究表明，酸性土壤的硝化作用强度随土壤pH的不同而有所差异[29]。该研究中，土壤的净硝化速率与pH显著相关。S沉降处理的土壤pH高于N沉降和NS复合沉降处理，但净硝化速率小于N沉降和NS复合沉降处理。一方面，可能是由于N沉降和NS复合沉降中土壤硝化作用底物NH+4N含量上升，硝化作用增强[30]；另一方面，高浓度 SO2-4可能提高硝化微生物细胞膜的渗透压，降低微生物活性，导致硝化作用强度降低[31]，表明pH并不是影响土壤硝化作用的唯一因素。蔡祖聪等[32]在相同条件下研究我国湿润亚热带酸性森林、灌丛、茶园、稻田和旱地土壤的硝化作用能力，发现绝大部分自然土壤的净硝化速率均小于土壤的净矿化速率，无机氮以铵态氮为主，该地区土壤硝态氮发生淋溶和径流损失。研究中，在自然状态和N/S沉降影响下，土壤有机氮净矿化速率与净硝化速率之间均存在显著相关性，且矿化速率大于硝化速率，与蔡祖聪等研究结果一致。N沉降和NS复合沉降处理中硝化率先下降后上升是由于酸沉降降低了土壤pH，所以土壤中硝化作用减弱，但随着硝化作用底物铵态氮含量的上升，硝化作用增强，故硝化率再次上升。随着铵态氮的消耗，硝化作用减弱，所以0～15 d平均硝化率小于0～10 d平均硝化率。 赵维等[33]研究表明，在pH<5.0的酸性土壤，N2O的排放量受到氮肥品种的影响，硫铵促进硝化作用过程中N2O的产生，因而大幅度增加N2O排放量。研究中，LNLS、HNLS处理表现出与硫铵相似的效应，即增加N2O的排放量。可能原因是N沉降促进了硝化作用，而SO2-4本身可能对N2O排放产生影响。Cai等[34]研究发现，SO2干沉降可促进NO和N2O的排放。NS复合沉降的4种处理中N2O的排放表现出不同的强度和变化规律，表明NS复合沉降对土壤N2O排放的影响与其中N、S含量、比例有关。该研究结果表明，NS复合沉降影响土壤N2O排放，其影响效应与复合沉降中N和S的比例有关。
参考文献
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