关键词：干湿交替；C、N矿化；腐殖化；硝化与反硝化；物理性质；生物性质

干湿交替是陆地生态系统土壤水分运移的常见现象，受气温和降水的控制/1q4JJjW2StoVi1CvPlGzA==。C、N对土壤生态系统有着极其重要的作用，它们的变化将影响着整个陆地生态系统的结构和功能的变化。在众多影响土壤C、N循环的环境影响因素中，土壤水分是最主要影响因素。在自然条件下，土壤难以长期维持恒定的水分，特别是表层土壤，降水或灌溉后土壤将经历缓慢的干燥过程，即土壤常常处于干湿交替状态。干湿交替将导致土壤发生物理、化学和生物学的变化，从而对土壤团聚体的形成、有机质的分解和矿质养分的循环产生显著的影响。

1 干湿交替对土壤C循环的影响

1.1 矿化

有机C矿化是联系土壤系统内部与外部物质循环的重要环节，是土壤C动态的重要组成部分。有机C在土壤微生物作用下发生矿化所释放的主要是温室气体，其中影响C矿化过程和干湿交替的因素主要是土壤中的水分含量。长期的水分过饱和长期的干旱都会对土壤呼吸产生抑制作用[1]。周期性干湿交替处理，能明显激发土壤的呼吸作用，促进土壤有机C矿化。1958年，Birch最早发现，干旱的土壤复水后，呼吸作用显著增强，导致土壤碳化速率增加。较恒湿土壤而言，多次干湿交替能显著激发土壤有机C矿化，激发效应随着干湿交替频率的增加而逐渐减弱。周期性的干湿交替处理能明显激发土壤的呼吸作用，促进土壤有机C矿化，其中累积的C矿化量受干湿交替强度和持续时间的影响[2，3]。欧阳扬等[4]研究表明，干湿交替处理激发了CO2释放速率。干湿交替下，土壤中的有机物以CO2的形态进入到空气中，土壤表层有机C含量高，有机C矿化速率较快，累积矿化量就大，但土壤中的有机物是一定的，随着干湿交替的次数增加，土壤中的有机物就会越来越少，释放的CO2量就会减少。

干湿交替能够刺激土壤中微生物的代谢活性，从而增加土壤有机质的矿化作用，干旱土壤的再湿润导致微生物死亡和残留有机质的暴露使得矿化度提高[5]。当经历长时期的干旱，大多数微生物处于休眠期或者死亡，快速的复水则会刺激微生物的活性，进而在短时间内土壤矿化速率显著提高[6]。但土壤结构和微生物活性变化的程度会受干湿交替频率的影响，导致有机C矿化速率有所差异。Christensen[7]认为土壤C矿化与团聚体密切相关，影响土壤团聚体的因素都将影响土壤C的矿化，尤其是团聚体粒径的改变将影响土壤有机C矿化速率。土壤再经历湿润的时候会膨胀，土壤团粒结构进一步遭到破坏，暴露给微生物的有机质表面会进一步增大，从而增加了土壤养分的生物可利用性[8]。

1.2 腐殖化

土壤的干燥和潮湿的循环是控制腐殖质分解作用的主要因素之一，干湿循环的频率和效率决定于气候和各种农业实践[9]。干湿交替的条件造就了土壤中氧化還原电位的交替和不同性质微生物群落的周期交替，为有机质的降解和腐殖化提供了条件[10]。有研究表明，5月洪泛区表层土壤有机质的腐殖化程度相对较高，表层土壤C的累积慢；相比一年一遇、五年一遇或十年一遇、百年一遇洪泛区有机质腐殖化程度相对较低，短期的干湿交替能加快土壤有机质的腐殖化程度[11]。含木质素量高的有机质形成的腐殖质量更多，但湿处理土壤的环境不利于枯落物的分解，枯落物分解便更快地进入分解较慢阶段，且分解速度在迅速降低后远低于干湿交替[12]。表明在干湿交替条件下，有机质腐殖化的速度加快。

2 干湿交替对土壤N循环的影响

2.1 矿化

干湿交替对土壤氮素的累积、迁移、损失等过程有重大影响，是驱动氮素环境中转化的重要因子[13]。土壤氮素矿化是在微生物的作用下进行的生物化学过程，微生物的活性与土壤的湿度密切相关，而水分直接影响微生物活性，同时水也通过控制土壤中微生物的扩散来间接影响N矿化和好氧微生物的活性[14]。1958年，Birch最早发现，在连续的干湿交替条件下，土壤N矿化显著增加。N矿化会随水分而改变，随水分的增加而增加，但含水量到达某一个限定值之后，矿化量反而会降低。因水分含量持续的增加使得土壤透气效果变差，微生物活性便会降低，矿化量也就减少，这表明干湿交替更利于N矿化。有研究表明，N矿化量与含水量呈正相关，随含水量变化N矿化量呈近似直线的上升[15]。不同类型的土壤含水量不同，则N矿化存在一定的差异。也有研究者认为温度和水分是土壤N矿化的重要因子，且温度和水分的交互作用对土壤N矿化影响更大。巨晓棠等[16]发现，温度和水分对矿化速率常数有明显的正交互作用。