氮是植物生长最重要的元素之一，也是全球生态系统物质循环的重要组成部分。有机态氮是土壤氮素的主要存在形态，也是矿质态氮的源和库。有机态氮含量和分布不同程度受土壤类型、土壤层次、根际环境、施肥和耕作状况等诸多因素影响^{[1, 2, 3]}。土壤有机态氮在土壤肥力、氮素循环和环境保护中占有重要地位，长久以来受到研究者的极大关注^{[4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]}。由于有机氮组成复杂，研究起步较晚，自1965年Bremner提出将有机氮分为酸解氨态氮、氨基糖态氮、氨基酸态氮、酸解性未知氮和非酸解未知态氮等形态后^[13]，人们才开始对有机氮形态、转化及影响因子等进行研究，其化学形态及其存在状况是影响土壤氮素有效性的重要因子^[4]。目前土地利用方式对土壤氮素影响的研究多侧重于利用方式改变后土壤有机氮组分、溶解性有机氮、颗粒有机氮及微生物量氮的变化等方面^{[3, 14, 15, 16]}。党亚爱等^[17]研究结果表明，土地利用类型对黄土高原典型土壤有机氮组分含量分布存在一定影响，基本呈草地>农田的分布特征。用Bremner法分离土壤有机氮各组分的研究发现施肥和灌溉方法对有机氮组分含量及组成的影响极为深刻^{[8, 9, 10, 11, 18, 19]}，相关研究表明，在不同施肥处理或灌溉方式下，土壤层次对有机氮组分分布影响的总体趋势表现为各有机氮组分含量随土层加深而下降，而有机氮各组分占全氮比例相对稳定。王克鹏等^[12]在研究长期施肥对河西走廊灌漠土有机氮组分影响时发现，在对照及有机肥各处理土壤中，均以氨基酸氮和酸解未知氮占优势地位。但这些研究多集中于农田、森林、草地等生态系统，且很少考虑生态环境变化对土壤有机氮组分的影响。

黑河下游湿地是典型的高寒湿地生态系统，也是生态环境脆弱区。近年来由于自然因素影响和人为干扰的双重叠加作用，加之高原湿地功能分区划分不尽合理，导致区域水量减少、湿地退化和草地沙化。因此，区域土壤有机氮组分对生态环境变化的响应特征是值得关注的重要内容^{[14, 15, 20]}。然而，国内外有关湿地不同土壤类型剖面层次有机氮组分的剖面分布特征还鲜见报道。所以本文拟通过对黑河下游湿地典型土壤不同土层有机氮组分含量及分布规律的研究，为区域湿地利用及保护，修复退化湿地和沙化草地提供基础科学依据。

黑河下游湿地位于四川省若尔盖湿地西北部，位置介于东经102°11′—102°29′、北纬33°52′—34°00′之间。地貌以宽谷缓丘为基本特征，类型主要为缓丘、宽浅网状河谷和阶地等。研究区属高原寒温带湿润气候，年平均气温0.7 ℃，年降水量493.6—836.7 mm，相对湿度78%；日照时间长，辐射强度大。植被以沼泽植被和草甸植被为主，沼泽植物的优势种有木里苔草(Carex muliensis)、乌拉苔草(Carex meyeriana)、毛果苔草(Carex lasiocarpa)、藏嵩草(Kobresia tibetica)等，草甸植被以蓼属( Polygonum spp.)、嵩草属(Kobresia spp.) 植物为主。黑河下游湿地区域内成土母质主要有三叠系的板岩、砂岩、白云岩、泥灰岩构成的残积、坡积物和第四系的冲积、洪积、湖积物。这些母岩、母质在气候、生物、地形、时间和人为活动等成土因素的作用下，发育成泥炭土、沼泽土、草甸土、亚高山草甸土、风沙土等。

在全面考察黑河下游湿地的基础上，结合当地自然环境与社会经济条件于2011年7月进行土壤采集。以不同土壤类型为基础，选择5种土壤，每种土壤采集3个样点，每样点按0—5 cm、5—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—50 cm进行分层采样，共计5种土壤类型、15个样点、75个土样，样点分布如图 1所示。土样带回实验室置于通风、阴凉、干燥的室内风干，挑出砾石和根系，过2 mm筛，混合均匀备用。供试土壤样品的基本理化性质如下：pH值6.05—8.23、有机质6.77—191.22 g/kg、全氮0.38—7.13 g/kg、全磷0.30—1.78 g/kg、全钾5.57—29.96 g/kg。

图 1 样点分布图 Fig. 1 Distribution map of sampling points PS: 泥炭土Peat soil；BS: 沼泽土Boggy soil；MS:草甸土Meadow soil；SMS: 亚高山草甸土Subalpine meadow soil；ASS: 风沙土Aeolian sandy soil

图选项

土壤全氮测定采用半微量凯氏法。有机氮组分测定采用Bremner法，将待测土样用6 mol/L HCl于120 ℃水解12 h，然后依次测出水解液中氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮及未知态氮。其中，酸解总氮用凯氏法；酸解氨态氮用氧化镁蒸馏法；氨态氮及氨基糖态氮用pH值11.2的磷酸盐-硼酸盐缓冲液蒸汽蒸馏法；氨基酸态氮用茚三酮氧化，磷酸盐-硼酸盐缓冲液蒸汽蒸馏法；非酸解态氮、酸解氨基糖态氮和未知态氮用差减法求得^[21]。即将土壤有机氮分为酸解氮与非酸解氮两大部分，酸解氮又分为氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮和未知态氮。

采用SPSS17.0软件对数据进行统计分析，通过单因素方差分析(ANONA)研究不同土壤类型有机氮组分的差异性，平均数比较采用最小显著差数法(LSD)检验。文中数据均为3次重复的平均值。

黑河下游湿地不同土壤类型酸解氮和非酸解氮含量如图 2所示。泥炭土、沼泽土、草甸土、亚高山草甸土酸解氮和非酸解氮含量的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈降低趋势，而风沙土却相反，酸解氮和非酸解氮含量的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈升高趋势；5种土壤酸解氮的含量均大于非酸解氮含量。

图 2 不同土壤类型酸解氮和非酸解氮含量 Fig. 2 Concentrations of acidolysable N and non-acidolysable N among different soil types 小写字母表示相同土层不同土壤类型含量差异达5%显著水平；PS: 泥炭土；BS: 沼泽土；MS: 草甸土；SMS: 亚高山草甸土；ASS: 风沙土

图选项

5种土壤酸解氮含量的变化范围为0.07—5.76 g/kg；除风沙土外，其余土壤类型均以0—5 cm土层酸解氮含量为最高，其高低顺序为泥炭土>沼泽土>草甸土>亚高山草甸土>风沙土。在0—5 cm土层酸解氮含量差异除泥炭土与沼泽土、草甸土与亚高山草甸土外，其余土壤类型之间均达显著水平(P<0.05)；在5—10 cm土层酸解氮含量差异除泥炭土与沼泽土外，其余土壤类型之间均达显著水平(P<0.05)；在10—20 cm土层酸解氮含量差异除泥炭土与沼泽土、亚高山草甸土与风沙土外，其余土壤类型之间均达显著水平(P<0.05)；在20—50 cm各相同土层内，酸解氮含量差异除草甸土、亚高山草甸土、风沙土之间外，其余土壤类型之间均达显著水平(P<0.05)。

5种土壤非酸解氮含量的变化范围为0.02—1.38 g/kg；除风沙土外，其余土壤类型均以0—5 cm土层非酸解氮含量为最高，其高低顺序为泥炭土>沼泽土>草甸土>亚高山草甸土>风沙土。在相同土层，各土壤非酸解氮含量差异与酸解氮相似。

黑河下游湿地不同土壤类型酸解各组分氮含量如图 3所示。泥炭土、沼泽土、草甸土、亚高山草甸土所含的氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮含量的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈降低趋势，而风沙土却相反，上述酸解氮组分含量的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈升高趋势；5种土壤未知态氮含量均在剖面分布上无明显特征。在0—30 cm各相同土层内，5种土壤酸解各组分氮含量的大小顺序均为氨基酸态氮＞氨态氮＞未知态氮＞氨基糖态氮；而在30—50 cm土层，5种土壤酸解各组分氮含量的大小顺序则无明显特征。

图 3 不同土壤类型酸解氮组分含量 Fig. 3 Concentrations of acidolysable N fractions among different soil types 小写字母表示相同土层不同土壤类型含量差异达5%显著水平；PS: 泥炭土；BS: 沼泽土；MS: 草甸土；SMS: 亚高山草甸土；ASS: 风沙土

图选项

氨态氮的来源比较复杂，其部分是无机态氮，包括土壤中吸附性铵和固定态铵；部分也可能是来自酸解过程中某些氨基酸和氨基糖脱氨产生的；还有部分则来自酰胺类化合物，其他来源的相关研究很少^[22]。由图 3可见，5种土壤氨态氮含量的变化范围为0.11—2.42 g/kg。在0—5 cm土层氨态氮含量差异除泥炭土与沼泽土、草甸土与亚高山草甸土外，其余土壤类型之间均达显著水平(P<0.05)；在5—10 cm土层氨态氮含量差异除泥炭土与沼泽土外，其余土壤类型之间均达显著水平(P<0.05)；在10—20 cm土层氨态氮含量差异除泥炭土与沼泽土、草甸土与亚高山草甸土、亚高山草甸土与风沙土外，其余土壤类型之间均达显著水平(P<0.05)；在20—30 cm土层氨态氮含量差异除泥炭土与沼泽土，草甸土、亚高山草甸土、风沙土之间外，其余土壤类型之间均达显著水平(P<0.05)；在30—50 cm土层氨态氮含量差异除草甸土、亚高山草甸土、风沙土之间外，其余土壤类型之间均达显著水平(P<0.05)。此外，在10—30 cm土层范围内，随土层深度的加深，泥炭土、沼泽土氨态氮含量均降低明显，分别降低了72.73%和97.53%，这可能是由于此土层范围内泥炭土、沼泽土含水量急剧下降，氨态氮易挥发所致。

氨基酸态氮是土壤有机质酸解产物中主要可鉴别的含氮化合物，主要存在土壤有机质中的蛋白质和多肽中^[22]。由图 3可见，5种土壤氨基酸态氮含量的变化范围为0.14—2.69 g/kg。在相同土层，各土壤氨基酸态氮含量差异与氨态氮相似。此外，在10—30 cm土层范围内，随土层深度的加深，泥炭土、沼泽土氨基酸氮含量均降低明显，分别降低了102.97%和120.24%，这可能是由于泥炭土、沼泽土表层土壤植物掉落物、根等有机质残体输入量较多，而深层土壤有机质残体相对较少，所以此土层范围内土壤有机质急剧下降，从而使有机质中的蛋白质和多肽等含氮化合物迅速减少。

氨基糖态氮主要存在于真菌的几丁质结构中，主要来源于微生物细胞壁物质，与微生物量的关系非常密切^{[22, 23]}。由图 3可见，5种土壤氨基糖态氮含量的变化范围为0.01—0.20 g/kg。在相同土层，各土壤氨基糖态氮含量差异与氨态氮相似。此外，在10—30 cm土层范围内，随土层深度的加深，泥炭土、沼泽土氨基糖态氮含量均降低明显，分别降低了75.00%和133.33%，这可能是由于此土层范围内泥炭土、沼泽土所含新鲜有机质急剧减少，土壤微生物可利用能量大大降低，从而使土壤微生物量和微生物活性降低明显，也可能是因为植物根系对土壤氮素的吸收与微生物对氮素的需求是一种竞争关系，此土层范围内植物根系对土壤氮素的需求较大，则土壤中的微生物活性较低。

未知态氮是酸解过程中还未能鉴别的含氮化合物^[22]；Kelley 等^[24]研究认为未知态氮主要为非α-氨基酸氮、N-苯氧基氨基酸氮和嘧啶、嘌呤等杂环氮，此外，还包括部分酸解时不能释放的固定态铵。由图 3可见，5种土壤未知态氮含量的变化范围为0.05—1.11 g/kg。在相同土层，各土壤未知态氮含量差异与氨态氮相似。此外，5种土壤未知态氮含量均在剖面分布上无明显特征。

土壤中各形态氮含量占全氮总量的百分数可以作为分配系统用以表征土壤有机氮各组分的比例构成。黑河下游湿地不同土壤类型有机氮组分比例构成结果如图 4所示。5种土壤酸解氮和非酸解氮占全氮比例的分布特点与其含量的分布相似，即土壤酸解氮占全氮比例明显大于非酸解氮占全氮比例。其中酸解氮占全氮的71.04%—81.79%，非酸解氮占全氮的18.21%—28.96%。酸解氮占全氮比例的剖面分布总体上均随土层深度增加而呈降低趋势,而非酸解氮占全氮比例的剖面分布则相反。在5种土壤酸解氮组分中，氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮占全氮比例的剖面分布总体上均随土层深度增加而呈降低趋势，而未知态氮占全氮比例均在剖面分布上无明显特征。在0—30 cm各相同土层内，5种土壤酸解各组分氮分配比例大小顺序均为氨基酸态氮＞氨态氮＞未知态氮＞氨基糖态氮；而在30—50 cm土层，5种土壤酸解各组分氮分配比例大小顺序则无明显特征；这与其含量的分布特征相同。

图 4 不同土壤类型有机氮各组分占全氮的比例 Fig. 4 Proportions of organic N fractions to total N among different soil types 1: 泥炭土 2: 沼泽土 3: 草甸土 4: 亚高山草甸土 5: 风沙土

图选项

本研究中5种土壤酸解氮占全氮的71.04%—81.79%，由此可见，酸解氮是土壤全氮的主体。其中，泥炭土酸解氮占全氮的78.87%—80.85%，沼泽土酸解氮占全氮的75.48%—81.45%，草甸土酸解氮占全氮的74.30%—81.16%，亚高山草甸土酸解氮占全氮的71.04%—80.53%，风沙土酸解氮占全氮的76.45%—81.70%。总体而言，酸解氮占全氮的比例草甸土、亚高山草甸土变化明显。此外，5种土壤酸解氮占全氮比例均以0—5 cm土层为最大，占全氮的80.53%—81.70%。

(1) 氨态氮

本研究中5种土壤氨态氮占酸解氮的29.63%—42.31%，所占酸解氮比例仅次于氨基酸态氮。由此可见，氨态氮在土壤酸解氮组分中占主导地位。其中，泥炭土氨态氮占酸解氮的29.63%—40.63%，沼泽土氨态氮占酸解氮的31.21%—42.31%，草甸土氨态氮占酸解氮的34.58%—41.46%，亚高山草甸土氨态氮占酸解氮的35.14%—40.13%，风沙土氨态氮占酸解氮的31.79%—36.23%。总体而言，氨态氮占酸解氮的比例泥炭土、沼泽土变化明显。

(2) 氨基酸态氮

本研究中5种土壤氨基酸态氮占酸解氮的31.48%—50.00%，在酸解有机氮中占主导地位，所占酸解氮比例也最高。其中，泥炭土氨基酸态氮占酸解氮的31.48%—46.01%，沼泽土氨基酸态氮占酸解氮的35.26%—47.03%，草甸土氨基酸态氮占酸解氮的32.86%—47.56%，亚高山草甸土氨基酸态氮占酸解氮的34.00%—46.53%，风沙土氨基酸态氮占酸解氮的43.66%—50.00%。总体而言，氨基酸态氮占酸解氮的比例泥炭土、草甸土变化明显。

(3) 氨基糖态氮

本研究中5种土壤氨基糖态氮占酸解氮的2.00%—3.66%，与其他有机氮组分相比，氨基糖态氮含量最低。其中，泥炭土氨基糖态氮占酸解氮的2.59%—3.30%，沼泽土氨基糖态氮占酸解氮的2.31%—3.50%，草甸土氨基糖态氮占酸解氮的2.44%—3.66%，亚高山草甸土氨基糖态氮占酸解氮的2.00%—3.18%，风沙土氨基糖态氮占酸解氮的2.40%—3.45%。总体而言，氨基糖态氮占酸解氮的比例草甸土变化明显。

(4) 未知态氮

本研究中5种土壤未知态氮占酸解氮的7.17%—36.67%。其中，泥炭土未知态氮占酸解氮的10.07%—36.67%，沼泽土未知态氮占酸解氮的7.17%—31.21%，草甸土未知态氮占酸解氮的7.32%—28.57%，亚高山草甸土未知态氮占酸解氮的9.90%—28.38%，风沙土未知态氮占酸解氮的16.13%—28.57%。总体而言，未知态氮占酸解氮的比例泥炭土、沼泽土变化明显。

本研究中5种土壤非酸解氮占全氮的18.21%—28.96%。其中，泥炭土非酸解氮占全氮的19.15%—21.13%，沼泽土非酸解氮占全氮的18.55%—24.52%，草甸土非酸解氮占全氮的18.84%—25.70%，亚高山草甸土非酸解氮占全氮的19.47%—28.96%，风沙土非酸解氮占全氮的18.30%—23.55%。总体而言，非酸解氮占全氮的比例草甸土、亚高山草甸土变化明显。此外，非酸解氮占全氮比例均以30—50 cm土层为最大，占全氮的21.13%—28.96%。

黑河下游湿地土壤有机氮组分含量明显特点是泥炭土、沼泽土含量较高，如有机氮组分中氨态氮、氨基酸态氮含量分别为0.54—2.42 g/kg和0.61—2.65 g/kg，而张玉玲等^[16]研究表明水田、旱地、林地等不同土地利用方式下潮棕壤氨态氮、氨基酸态氮含量分别仅为79.0—185.6 mg/kg和41.5—211.3 mg /kg。由此可见，泥炭土、沼泽土氨态氮、氨基酸态氮含量均是潮棕壤的数十倍左右，出现如此大的差异，其原因一方面是泥炭土、沼泽土分布在低湿地段，地下水位高，土壤中水分含量丰富，湿生、水生生物年复一年枯死，日积月累形成大量有机质，提高了土壤有机氮含量。另一方面是湿地生物固氮更为明显，且淹水土壤不仅有光合自养固氮，也有异养固氮^[25]，这些都源源不断地供给氮源。同时，在高寒气候下，低温厌氧条件土壤有机质分解缓慢，有机氮矿化微弱，从而土壤有机氮及其组分净积累量均高。土壤有机氮组分不同，其矿化分解的难易程度不同，可矿化氮主要来源于酸解氮^[26]，尤其是酸解氨态氮和氨基酸态氮^[5]。本研究中5种土壤酸解氨基酸态氮占全氮的24.27%—38.36%，酸解氨态氮占全氮的23.30%—34.45%，结合以上结果可以看出，黑河下游湿地典型土壤的共同点在于酸解氨基酸态氮和酸解氨态氮在有机氮组分中均占有较高比例。由此可见，酸解氨基酸态氮和酸解氨态氮是黑河下游湿地主要土壤类型中最重要的有机氮形态。这与王克鹏等^[12]报道河西走廊灌漠土的有机氮组分是以氨基酸态氮和酸解未知氮占主导地位的研究结果不同。其主要原因可能是由于土壤性质的不同造成灌漠土中未知态氮含量较高，至于气候、水分是否有影响有待进一步研究。本研究结果表明，黑河下游湿地主要土壤类型的酸解氮占全氮比例随着剖面深度的增加呈降低趋势，即随着土壤剖面的加深，研究区内土壤有机氮向着结构更为复杂的非酸解氮转化，土壤氮素有效性降低；而黄土高原典型土壤酸解氮占全氮比例则随着剖面加深呈升高趋势，土壤氮素有效性增加^[17]。这可能是由于湿地土壤随着剖面深度的加深，土壤水热条件及通气性能变化更为显著，影响了土壤有机质矿化及腐殖化程度，致使土壤中的有机质品质产生差异，从而促进了土壤有机氮向结构相对复杂的非酸解氮转化，表明不同自然条件下土壤有机氮组分及其有效性的剖面分布特点不同。此外，研究区内风沙土与其余土壤类型相反，其含有的酸解氮、非酸解氮及酸解氮组分氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮含量随剖面加深而升高。这可能是由于风沙土表层干燥，含水量低，随着土壤深度的增加，土壤含水量略有增加，促进了土壤氮素养分的循环；也有可能是因为风沙区植被多为深根植物，受到植物根系分泌物的影响。

野外调查表明，黑河下游湿地因微地貌差异而存在着两个主要的生态演变过程：低地形部位土壤失水干化和高地形部位土壤沙化。黑河下游湿地低地形部位土壤有泥炭土、沼泽土缓慢演化为草甸土、亚高山草甸土的趋势；而在河流高阶地和缓丘中上部的草甸土和亚高山草甸土则存在演化为风沙土的明显趋势。这两种演变结果均为土壤有机氮组分含量明显降低，其原因一方面是由于疏干沼泽、滥垦滥挖、过度放牧等人为因素的干扰导致生态环境恶化，沼泽盐渍化，或草原原生植被和土壤腐殖质层破坏严重，导致土壤粗瘠化或沙化，从而使土壤有机氮组分含量明显降低，这与查春梅等人关于人为因素干扰明显影响土壤有机氮组分的研究结果相似^[3]；另一方面是由于自然因素风蚀导致了土壤氮素养分的损失，由于表层土壤一般氮素养分含量较高，而深层土壤则较低，风蚀带走的都是表层土壤，因而沙化土壤氮素包括有机氮组分也明显降低。此外，黑河下游湿地泥炭土、沼泽土、草甸土、亚高山草甸土和风沙土5种土壤在表层0—10 cm范围内，土壤有机氮组分含量变化明显，且依次降低，而深层土壤的变化则较为微弱。由于低地形部位土壤失水干化和高地形部位土壤沙化，在土壤表层0—10 cm范围内，有机氮组分中氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮其绝对含量均降低了15倍左右，相对含量也分别降低了7.69%—11.77%、3.51%—3.97%、5.64%—6.02%。由此可见，土壤氨态氮变化最为明显，它对生态环境变化最为敏感。

(1)氨基酸态氮和氨态氮是黑河下游湿地主要土壤类型中最重要的有机氮组分形态。泥炭土、沼泽土、草甸土、亚高山草甸土所含的酸解氮、非酸解氮和酸解氮组分氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮含量的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈降低趋势，而风沙土却相反，上述有机氮组分含量的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈升高趋势；5种土壤酸解氮及其组分氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮占全氮比例的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈降低趋势，而非酸解氮占全氮比例的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈升高趋势；5种土壤酸解未知态氮含量及占全氮的比例均在剖面分布上无明显特征。

(2)黑河下游湿地泥炭土、沼泽土有机氮组分含量明显高于其他土壤类型。在湿地退化、草地沙化过程中，由于自然因素影响和人为因素干扰的双重叠加作用，表层0—10 cm土壤有机氮组分含量变化明显，其中土壤氨态氮对生态环境变化最为敏感。