河北平泉油松林火烧迹地土壤氮变化特征

【目的】分析河北省平泉县火烧迹地油松天然次生林的土壤氮在火后不同年份的变化特征,结合林分因子、立地因子和可燃物因子,研究土壤氮变化的影响因素,为火烧迹地养分循环研究及恢复提供科学依据。【方法】选取河北平泉县柳溪镇油松林火烧迹地为研究对象,分别于2015年(火后当年)、2016年(火后1年)、2021年(火后6年)采集土壤样品,测定土壤全氮(TN)、碱解氮(AN)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量,比较和分析上述4种氮含量在不同火强度(轻度火烧、中度火烧、重度火烧、对照样地)、不同土层深度(0~10 cm和10~20 cm)在不同年份(2015、2016、2021年)的变化趋势。使用相关性分析和冗余分析探究林分因子(树高、胸径、郁闭度)、立地因子(坡度、坡向)和可燃物因子(1、10、100时滞可燃物载量、1、10、100时滞可燃物含水率)对土壤氮元素的影响。【结果】(1)整体而言,火强度、土层深度、年份对4种土壤氮含量具有显著影响(P<0.05),火强度和土层深度对2015年的4种土壤氮含量存在交互作用(P<0.05),火强度和年份对4种土壤氮含量存在交互作用(P<0.05),火强度、土层深度和年份对土壤氮含量不具有三因素交互影响(P>0.05);(2)火后1年(2016)土壤全氮、铵态氮、硝态氮含量回升,以重度火烧样地最为明显,增幅分别为464.67%、397.97%、185.63%,碱解氮含量降低,中度样地降幅为52.48%。火后6年(2021)土壤全氮、铵态氮、碱解氮含量在中度样地回升明显,增幅分别为368.78%、209.00%、427.51%,硝态氮含量在中、低强度下降,降幅为14.31%、14.34%;(3)RDA结果表明,可燃物含水率对土壤氮含量的变化贡献最多解释度:1时滞可燃物含水率影响碱解氮含量,并与其成正比关系;100时滞可燃物含水率影响硝态氮含量,并与其呈正比关系。林分因子和立地因子对土壤氮含量变化解释度较小,主要是间接作用。【结论】火后6年内土壤氮含量的变化先降低再回升,这是火强度、土壤和年份共同作用的结果。火烧初期(火后当年、1年),火强度对土壤氮含量的影响起主导作用,但是随着年限增加(6年),火强度对土壤氮含量的直接影响降低,火强度与土壤的介导作用,通过土壤含水率、温度、pH等指标继续影响土壤氮含量的变化。火烧迹地植物的更新与发育同样受到介导作用影响,不同生长阶段的养分利用策略差异,以及植被凋落物的累积也是土壤氮含量在火后1年和6年发生明显变化的重要原因。