氮素，与光、温、水和土壤一起，均是影响农林作物生长和发育的重要环境因素^[1-2]。在农林作物土壤中，氮素是农林作物不可缺少的营养元素，也是农林作物从土壤环境中需求量最大的养分矿质元素，土壤中的氮素可分为有机氮和无机氮，有机态氮通过氮的矿化，转化为无机有效态氮，然后被农林作物吸收与利用^[3]。因此，研究土壤有效氮素对于增进了解农林生态系统物种组成单元间的氮素循环关系和系统生产力具有重要的意义。而对于土壤硝态氮和铵态氮的动态的研究一直为业界所重视。在实际生产中氮素利用率不高，人工施用的氮肥容易通过氨挥发，硝化、反硝化损失，淋溶等途径发生损失^[4]。而氮肥的损失容易导致土壤中硝态氮和铵态氮的比例失调，这不但影响农林作物生长、作物的产量及质量^[5-6]，而且还会影响氮素利用率^[7]。热带季节雨林、片断热带雨林、橡胶林的土壤铵态氮和硝态氮具有不同的季节变化特点，而热带季节雨林的土壤年均氮矿化速率高于片断热带雨林，片断热带雨林的土壤年均氮矿化速率高于橡胶林^[8]。合理的管理模式能够促进作物土壤氮素的积累和充分利用^[9]。土壤硝态氮和铵态氮在不同植被类型及不同气候带中，均存在着时间变异性。锐齿栎林、辽东栎林、红桦林、牛皮桦林等不同森林间的土壤硝态氮含量存在差异^[10]。侧柏人工林土壤铵态氮含量在6月达到峰值，表现出明显的季节特征，土壤硝态氮含量随土层深度的增加显著降低，相较于深层土壤，表层土壤呈现出富集现象^[11]。湿地不同植物群落下土壤铵态氮与硝态氮^[12]、马尾松人工林林窗土壤有效氮^[13]、温带地区的森林土壤铵态氮与硝态氮都具有季节变化特点^[14]。土壤氮和土壤碳的比例是影响硝态氮和铵态氮含量的重要因子^[10]。而退耕还林还草措施对土壤氮素组成有一定的促进作用^[15]。

橡胶树[Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Muell. Arg.]是世界热带地区的重要热带经济林木树种，被广泛商业化栽培在世界热带地区^[16]。但单一橡胶树种植所形成的生态系统，其结构单一，经营管理措施稍有不慎，易引起土壤侵蚀、土壤肥力和质量退化等问题^[17-19]。橡胶树与其他树种混交的幼龄林，能有效减轻常风的最大风速和平均风速，能有效提高混交林存株率^[20]。混交林既能充分利用光热及土地资源，也能涵养水源、增加碳储量，提高系统整体产出能力^[21-24]。因此，改变单一橡胶树种植结构，采用橡胶树混交林模式经营，有望克服上述不良效应，促进橡胶树混交林可持续发展^[25]。在土壤氮素方面，刘志巍^[26]对1982年自然非耕型土壤、1982年橡胶园土壤、2013年橡胶园土壤肥力质量变化进行了对比分析，结果认为，海南垦区橡胶园土壤全氮严重偏低，土壤酸化已趋明显。尽管氮素对橡胶树生长发育如此重要。不同土地管理模式下橡胶林土壤中硝态氮和铵态氮季节变化特征及其影响因素仍不是很清楚。本试验以橡胶树纯林、橡胶树火力楠(Michelia macclure)混交林、橡胶树米老排(Mytilaria laosensis)混交林3种营林模式，分析了其生长各季节土壤硝态氮、铵态氮含量变化动态及其两者的关系，并探讨了平均气温、降水量和土壤酸碱度对土壤硝态氮和铵态氮的影响。为深入认识橡胶林生态系统组成单元种间氮素循环、养分关系和系统生产力提供基础。

试验地设置在海南省文昌市海南农垦橡胶研究所二队3段基地(19°20′~20°10′N,108°21′~111°03′E)。该试验地属于热带岛屿型季风气候，具亚热带和热带气候特点。年平均气温23.9 ℃，年平均降水量1 721 mm，年平均相对湿度保持在80%以上。土壤以沙壤土为主，偏酸性，酸碱度值大多数在6.5以下，有机质含量偏低。

试验样地地势平缓，前茬作物为橡胶树，海拔高度15 m。橡胶树、火力楠和米老排苗木于2012年定植，总面积3 hm²，样地面积1 hm²。种植株距3 m，种植行距7 m，橡胶树、火力楠和米老排种植密度495株·hm^-2，平均胸径7 cm，平均树高10 m。在试验地设置了2种处理和1种对照，即处理1为橡胶树火力楠混交林(HM1)、处理2为橡胶树米老排混交林(HM2)、对照为橡胶树纯林(HM0)，试验按照橡胶树为整区、混交林为裂区进行设计。试验样地的控萌、追肥按常规抚育管理进行。

于2019年进行取样，分别选择在春季的3月、夏季的6月、秋季的9月、冬季的12月进行取样。采用环刀分层取样法，在每个样方(28 m×27 m)内随机选取3个取样点，分别采集0~20 cm、20~40 cm两个土层土样，并将同一土层的土壤混合均匀，挑去里面的杂物，迅速带回实验室，经风干后做土壤养分分析。

土壤酸碱度采用pH计测定，土壤铵态氮采用KCI浸提-靛蓝比色法测定，土壤硝态氮采用酚二磺酸比色法测定。气温和降水量数据从海南气象部门获取。采用SPSS v13.0和Excel 2007进行相关分析以及作图。

图 1(a)为橡胶树纯林、橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林0~20 cm土壤中硝态氮的季节变化动态。橡胶树纯林土壤中硝态氮含量季节变化情况：3月为8.29 mg·kg^-1，6月为18.31 mg·kg^-1，9月为17.68 mg·kg^-1，12月8.76 mg·kg^-1。橡胶树火力楠混交林土壤中硝态氮含量季节变化情况：3月为9.08 mg·kg^-1，6月为13.34 mg·kg^-1，9月为11.49 mg·kg^-1，12月为13.16 mg·kg^-1。橡胶树米老排混交林土壤中硝态氮含量季节变化情况：3月为5.83 mg·kg^-1，6月为13.36 mg·kg^-1，9月为9.72 mg·kg^-1，12月为5.83 mg·kg^-1。3种林分土壤中硝态氮的季节变化趋势基本一致：6月＞9月＞12月＞3月，且表现出明显的季节变化。

	图 1 不同混交林模式下土壤硝态氮含量的动态变化 Fig. 1 Dynamic changes in the nitrate-nitrogen (NO3--N) concentration in soil from three mixed-pattern plantations
图选项

0~20 cm的土层，3和12月橡胶树火力楠混交林的土壤硝态氮含量高于橡胶树纯林和橡胶树米老排混交林，而6和9月橡胶树纯林的土壤硝态氮含量均高于橡胶树火力楠、橡胶树米老排混交林。并且9月橡胶树纯林与橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林土壤硝态氮含量差异达到了显著水平(P < 0.05)。橡胶树纯林6和9月的硝态氮含量高于3、12月，并且差异达到显著水平(P < 0.05)。橡胶树米老排混交林土壤中硝态氮含量6月高于3和12月、9月高于12月，并且差异达到显著水平(P < 0.05)。

图 1(b)为橡胶树纯林、橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林20~40 cm土壤中硝态氮的季节动态。橡胶树纯林土壤中硝态氮含量季节变化情况：3月为5.41 mg·kg^-1，6月为18.74 mg·kg^-1，9月为9.62 mg·kg^-1，12月为8.83 mg·kg^-1。橡胶树火力楠混交林土壤中硝态氮含量季节变化情况：3月为8.65 mg·kg^-1，6月为14.25 mg·kg^-1，9月为10.87 mg·kg^-1，12月14.86 mg·kg^-1。橡胶树米老排混交林土壤中硝态氮含量季节变化情况：3月为6.74 mg·kg^-1，6月为12.75 mg·kg^-1，9月为6.77 mg·kg^-1，12月为2.85 mg·kg^-1。3种林分模式土壤中硝态氮的季节变化趋势基本一致：6月＞9月＞12月＞3月，且表现出明显的季节变化。

20~40 cm的土层，3、9和12月橡胶树火力楠混交林的土壤硝态氮含量均大于橡胶树纯林、橡胶树米老排混交林，6月份橡胶树纯林的土壤硝态氮含量高于橡胶树火力楠混交林和橡胶树米老排混交林。橡胶树纯林6和9月的硝态氮含量高于3和12月，并且差异达到显著水平(P < 0.05)。橡胶树米老排混交林土壤中硝态氮含量6月高于3、9和12月，且差异均达到显著水平(P < 0.05)。

总体分析结果表明，3月份各营林模式间土壤硝态氮的含量表现为最低。6和9月的橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林、橡胶树纯林3种营林模式的土壤硝态氮含量普遍高于3和12月，表现出明显的季节性变化特点，并呈现为倒“U”形单峰变化曲线。在整个取样周期内，不同营林模式土壤硝态氮的变化趋势相似，都表现随着季节的变化先上升后下降，并且在6月雨季初期土壤硝态氮含量上升幅度较大。

从橡胶树纯林不同土层来看，0~20 cm和20~40 cm两个土层，6和9月的硝态氮都高于3和12月，并且硝态氮含量的差异都达到显著水平。从不同取样时间来看，硝态氮变化是6月含量最高，其次是9和12月，而3月土壤硝态氮的含量表现为最低，表现出明显的季节性变化特点。

图 2(a)为橡胶树纯林、橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林0~20 cm土壤铵态氮的季节动态。橡胶树纯林土壤中铵态氮含量季节变化情况：3月为3.65 mg·kg^-1，6月为5.84 mg·kg^-1，9月为6.09 mg·kg^-1，12月2.37 mg·kg^-1。橡胶树火力楠混交林土壤中铵态氮含量季节变化情况：3月为4.32 mg·kg^-1，6月为6.01 mg·kg^-1，9月为4.81 mg·kg^-1，12月为1.48 mg·kg^-1。橡胶树米老排混交林土壤中铵态氮含量季节变化情况：3月为3.51 mg·kg^-1，6月为5.68 mg·kg^-1，9月为5.47 mg·kg^-1，12月为1.34 mg·kg^-1。3种林分土壤中铵态氮的季节变化趋势基本一致：9月＞6月＞12月＞3月。

	图 2 不同混交林模式下土壤铵态氮的动态变化 Fig. 2 Dynamic changes in the ammonium-nitrogen (NH4+-N) concentration in soil from three mixed-pattern plantations
图选项

12月，橡胶树纯林0~20 cm的土壤的土层土壤铵态氮含量，显著高于橡胶树火力楠混交林和橡胶树米老排混交林(P < 0.05)。并且在冬季，差异达到显著水平，这表明橡胶树火力楠混交林与橡胶树米老排混交林，在土壤铵态氮吸收利用方面可能具有不同的利用机制。橡胶树纯林6和9月的铵态氮含量高于3和12月，并且差异达到显著水平(P < 0.05)。橡胶树火力楠混交林3、6和9月的铵态氮含量显著高于12月，并且差异达到显著水平(P < 0.05)。橡胶树米老排混交林0~20 cm土壤中铵态氮含量6和9月均显著高于12月，差异均达到显著水平(P < 0.05)。

图 2(b)为橡胶树纯林、橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林20~40 cm土壤中铵态氮的季节动态。橡胶树纯林土壤中铵态氮含量季节变化情况：3月为4.00 mg·kg^-1，6月为7.22 mg·kg^-1，9月为5.99 mg·kg^-1，12月为2.54 mg·kg^-1。橡胶树火力楠混交林土壤中铵态氮含量季节变化情况：3月为4.12 mg·kg^-1，6月为5.96 mg·kg^-1，9月为7.35 mg·kg^-1，12月2.85 mg·kg^-1。橡胶树米老排混交林土壤中硝态氮含量季节变化情况：3月为4.01 mg·kg^-1，6月为4.01 mg·kg^-1，9月为5.86 mg·kg^-1，12月为1.48 mg·kg^-1。3种林分土壤中铵态氮的季节变化趋势基本一致：9月＞6月＞3月＞12月，且表现出季节变化特点。

20~40 cm土壤中，橡胶树纯林6和9月的铵态氮含量高于3和12月，并且差异达到显著水平(P < 0.05)。橡胶树火力楠混交林9月的铵态氮含量显著高于3月，6和9月的铵态氮含量显著高于12月，并且差异均达到显著水平(P < 0.05)。橡胶树米老排混交林土壤中铵态氮含量3、6、9月均显著高于12月，9月显著高于3月(P < 0.05)。

综合分析来看，从橡胶树纯林不同土层来看，0~20 cm和20~40 cm两个土层，6和9月的铵态氮含量都高于3和12月。从不同取样时间来看，土壤的硝态氮变化是6月土壤硝态氮的含量最高，其次是9和12月，而3月土壤硝态氮的含量表现为最低，6和9月的铵态氮含量与3和12月的差异达到显著水平，表现出季节性变化特点。

不同混交林模式的土壤铵态氮含量变化趋势相似，均呈先升高再降低的趋势，并于12月达到最低。6和9月的橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林、橡胶树纯林3种营林模式的土壤铵态氮含量普遍高于3和12月，表现出明显的季节性变化特点，并呈现为倒“U”型单峰变化曲线。在整个取样季节周期内，不同处理模式土壤铵态氮的变化趋势相似，都表现为随着季节的变化先上升后下降。6月，0~20 cm土层的橡胶树火力楠混交林和橡胶树米老排混交林的土壤铵态氮含量表现较大，20~40 cm橡胶树纯林的土壤铵态氮含量表现较大。

图 3为不同混交林模式下硝态氮占土壤总有效氮的百分比分布图。0~20 cm土层，橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林、橡胶树纯林3种营林模式硝态氮的含量在研究的不同季节月份占比均超过了60%，3种营林模式年平均占比分别达到了74.59%、74.27%和69.47%。20~40 cm土层，橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林、橡胶树纯林3种营林模式硝态氮的含量在研究的不同季节月份占比均超过了50%，3种营林模式年平均占比分别达到了67.23%、70.45%和69.41%。因此，在本研究试验样地，在土壤中总有效氮中，表现为以硝态氮为主。

	图 3 不同混交林模式下硝态氮占土壤总有效氮的百分比分布图 Fig. 3 Percentage distribution of nitrate-nitrogen (NO3--N) in the total available N in soil from three mixed-pattern plantations
图选项

采用季节平均值对橡胶树混交林模式不同季节间不同土层深度土壤铵态氮与硝态氮含量相关性分析，结果示于图 4。在全年期间，土壤硝态氮含量与铵态氮含量相关系数为0.614 1，达到极显著正相关(P < 0.01)水平。在硝化细菌的作用下，土壤中的铵态氮可以转为硝态氮，当土壤中铵态氮的含量水平比较高时，过高的铵态氮就会由硝化细菌进行硝化，并转化硝态氮，致使土壤铵态氮含量与硝态氮含量呈现出极显著正相关。那么，利用土壤铵态氮含量与硝态氮含量这种相关关系(y=0.331 5x+0.393 5)，可以依据土壤中的硝态氮的量来估测土壤中铵态氮的含量。

	图 4 不同混交林模式下土壤硝态氮含量与铵态氮含量相关性分析 Fig. 4 Relationship between nitrate-nitrogen (NO3--N) and ammonium-nitrogen (NH4+-N) in soil from three mixed-pattern plantations
图选项

在3、6、9、12月土壤分析数据结果基础上，土壤硝态氮与铵态氮含量与平均气温、降水量和土壤酸碱度等环境因子之间相关分析的结果示于表 1。橡胶树纯林、橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林3种营林模式的硝态氮含量与平均气温和降水量之间存在弱相关关系，其中，橡胶树纯林、橡胶树火力楠混交林与平均气温、降水量表现为正的弱相关关系，而橡胶树米老排混交林与平均气温、降水量表现为负的弱相关关系。橡胶树纯林、橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林3种营林模式的硝态氮含量与土壤酸碱度之间总体上存在强负相关关系，但均未达到显著水平。土壤铵态氮含量与平均气温、降水量之间存在强相关关系，其中3种林分0~20 cm土层的铵态氮含量与平均气温表现为正的强相关关系，并达到了显著水平(P < 0.05)，橡胶树纯林20~40 cm土层的铵态氮含量与平均气温表现为正的强相关关系，并达到了极显著水平(P < 0.01)，橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林2种营林模式20~40 cm土层的铵态氮含量与平均气温尽管表现为正的强相关关系，但未能达到显著水平，而橡胶树火力楠混交林20~40 cm土层的铵态氮含量与降水量表现为正的强相关关系，并达到显著水平。橡胶树纯林、橡胶树火力楠混交林、橡胶树米老排混交林3种营林模式的土壤铵态氮含量与土壤酸碱度之间存在弱相关关系，其中，橡胶树火力楠混交林的铵态氮含量与土壤酸碱度表现为弱的正相关关系，而橡胶树纯林、橡胶树米老排混交林的铵态氮含量与土壤酸碱度表现为弱的负相关关系。

本研究中，尽管土壤有效氮存在季节性变化特征，但总有效氮在各个季节都主要由硝态氮组成。0~20 cm和20~40 cm土层，橡胶人工林硝态氮的含量在试验的不同时间占比均超过了60%。因此，土壤总有效氮中，表现为以硝态氮为主，即在3、6、9、12月的不同季节中，土壤中总有效氮均主要由硝态氮组成，而这种硝态氮在总的有效氮组成中始终是占绝对优势，而这种组成优势也不随土层深度改变而改变。这可能是由于研究样地地处高温多雨的热带季风气候，夏秋之际可能土壤中有机质分解强烈，硝化作用的速度远大于矿化速度，释放的铵态氮或施入的铵态氮肥会很快氧化为硝态氮，故以硝态氮为主。研究结果表明，混交林模式下的土壤铵态氮含量与硝态氮含量均呈现出极显著正相关。在硝化细菌的作用下，土壤中的铵态氮可以转为硝态氮，当土壤中铵态氮的含量水平比较高时，过高的铵态氮就会由硝化细菌进行硝化，并转化为硝态氮，致使土壤铵态氮含量与硝态氮含量呈现出极显著正相关。那么，利用土壤铵态氮含量与硝态氮含量这种相关关系，可以依据测定土壤中的硝态氮的量来定性反映出土壤中铵态氮的含量水平。莫江明等^[27]研究结果也表明，马尾松人工林土壤硝态氮和铵态氮之间表现出显著的直线相关关系。

本研究结果表明，0~20 cm和20~40 cm的土层中，橡胶树纯林模式、橡胶树米老排混交林和橡胶树米老排混交林土壤中硝态氮和铵态氮含量，均表现出显著的季节性变化特点。这与在中国西双版纳橡胶树林下土壤铵态氮和硝态氮动态变化研究结果基本一致^[8]。在其他森林和人工林方面，亦具有相似的变化规律，李建平等^[13]研究认为，马尾松人工林林窗土壤有效氮具有季节性变化特点；湿地不同植物群落下土壤铵态氮、硝态氮也具有季节性变化特点^[12]。温带地区的森林土壤铵态氮、硝态氮也具有这种季节变化特征^[14]。本研究结果也表明，气温和降水量显著影响土壤铵态氮含量变化。谢红梅等^[28]的研究认为，降雨是影响土壤硝态氮运移的重要因子之一。而欧江等^[29]研究推测，林窗对土壤温度及微生物活性的改变, 可能是影响土壤有效氮含量的主要因素。这可能是由于经过漫长的旱季之后的雨季来临期，在土壤水分和温度升高共同作用下，土壤中的硝化作用被促进，硝态氮活跃性迅速提高，土壤中的氨化作用活跃，从而导致硝态氮含量和铵态氮含量的急剧升高。本研究结果也表明，橡胶树纯林0~20 cm的土壤硝态氮含量、橡胶树纯林20~40 cm的土壤铵态氮显著高于橡胶树火力楠混交林和橡胶树米老排混交林，这表明橡胶树火力楠混交林与橡胶树米老排混交林，在土壤有效态氮竞争吸收能力可能强于橡胶树纯林。

不同橡胶树混交林模式下土壤硝态氮含量和铵态氮含量变化均呈现出先升高，然后再下降的季节变化特征。雨热同季的6月和9月时，是土壤中硝态氮和铵态氮表现最为活跃期。在橡胶树混交林模式年内生长季节期间，土壤硝态氮含量与铵态氮含量呈极显著正相关，利用这种相关关系，可以依据测定土壤中的硝态氮的量来定性反映土壤中铵态氮的水平。气温和降水量显著影响土壤铵态氮含量变化，而土壤酸碱度则显著影响土壤硝态氮。根据橡胶树混交林土壤中有效氮的季节变化特征及其影响因子，针对性制定优化土壤质量抚育和养分资源综合管理措施、改善营林综合效益。