土壤可溶性有机氮（Soluble organic nitrogen,SON）是指可溶于水或可被盐溶液所提取的土壤有机氮^[1].随着SON研究的不断深入，有关陆地生态系统土壤SON的有效性和生态功能研究渐受国内外高度关注^[2],而SON的生态功能与其组成密切相关，故研究探讨不同生态系统土壤SON组成特点及其差异原因，对揭示陆地生态系统SON的化学本质和生态功能、完善陆地生态系统氮素循环理论均具有重要的理论意义。国外研究表明，陆地生态系统土壤SON组成随来源、植被、土壤类型、微生物状态、农业措施等而异^{[3, 4, 5]},大致可分为两类：一是以土壤游离氨基酸和蛋白质为代表的具有低分子量、易分解且周转速度快的有机氮组分^{[1, 4, 5, 6, 7, 8]};二是以大分子量的腐殖质为代表的难分解、且周转速度较慢的有机氮组分^[9].国内有关土壤SON组成的研究报道较少，一些学者关注土壤氨基酸的组成研究，结果表明土壤氨基酸类型主要有甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、脯氨酸和天门冬氨酸等，且不同生态系统下土壤氨基酸类型及其含量差异显着，随生态环境条件的变化而异^{[10, 11, 12, 13]};国内外至今有关具体农作物品种（如茶树品种）对生态系统土壤SON组成的影响研究则少见报道。因此，本研究以生态环境条件（气候、母质、地形、土壤等）相同、位置相邻的两个不同茶树品种（黄金桂和福云6号）生态系统为研究对象，借助高温催化氧化-TOC-TN分析、离子自动分析、氨基酸自动分析、磷脂脂肪酸气相色谱分析和核磁共振分析等分析技术，研究不同茶树品种生态系统土壤SON组成及其差异，探讨茶树品种对茶园生态系统土壤SON组成的影响，为揭示茶园生态系统土壤SON的含量、组成及其生态功能提供科学依据。 1 研究区与研究方法 1.1 研究区概述

研究区位于福建省福安市社口镇福建农科院茶叶科学研究所茶场内，地理位置为东经119°34′、北纬27°13′，属中亚热带海洋性季风气候，年均气温和降水量分别为19.3 ℃和1646 mm,无霜期为272.2 d,年均日照时数为1740 h.供试两种茶树品种茶园位于阳坡，彼此相邻，海拔70~190 m,平均坡度20°，成土母质为花岗岩坡残积物，土壤类型为酸性岩红壤。两种茶树分别为黄金桂[C. Sinensis（L.）O. Kuntze cv. Huangjingui]和福云6号[C. Sinensis（L.）O. Kuntze cv. Fuyun 6],种植于1998年3月，种植时基肥用量为有机肥4.5 t·hm^-2和过磷酸钙0.75 t·hm^-2,前三年生长期内修剪茶树3次，茶树冠覆盖率超过60%时进入采摘期，每年分别在3、7、10月采摘三次。每年6、8、11月追施化肥，养分比例为N∶P₂O₅∶K₂O=20%∶8%∶8%,施用量为3.0 t·hm^-2,其中6月施肥量占50%、8月占20%、11月占30%.每三年对茶园20~25 cm土层土壤进行深耕松土。 1.2 样区布设与样品采集处理

在两种不同品种茶园的上坡（海拔180 m ）、中坡（海拔130 m）、下坡（海拔80 m）分别设立调查样区，每一坡位设3个重复（即每一茶园设3×3调查样区）,样区面积为10 m×10 m.考虑到亚热带地区夏季的气温较高，微生物活动旺盛，土壤有机氮的分解转化作用较为强烈，故选择夏季（7月中旬）采用蛇型布点法在每个样区内的非施肥点采集10个表层（0~15 cm）土样，将采集的10个土样混匀后以四分法采集混合样品，分两份装入无菌聚乙烯封口袋，一份置于4 ℃恒温车载冰箱保存，另一份常温存放。在室内将车载冰箱保存的样品过2 mm筛后置于4 ℃冰箱恒温保存，用于土壤SON、氨基酸含量及其组成、微生物区系、土壤蛋白酶和酰胺酶活性等测定；将室温存放的土样风干后分别制备成通过2、1、0.149 mm筛的样品，用于相关土壤理化性质测定。在野外以随机采样法同时分别采集样区的茶树枯枝落叶和根系样品，采集的样品分别用自来水和蒸馏水洗净后，在90 ℃烘箱中杀青0.5 h,然后在50~60 ℃下烘干，烘干的根系和枯枝落叶样品采用植物粉碎机分别粉碎后供核磁共振分析。 1.3 土壤SON及氨基酸组成测定

土壤SON含量采用土壤总可溶性氮（Total soluble nitrogen,TSN）含量与可溶性无机氮含量（Soluble inorganic nitrogen,SIN）差减法计算^[14].土壤TSN、氨基酸总量及其组成采用蒸馏水（70 ℃）提取法，具体步骤为：取4 g于4 ℃恒温保存的新鲜土样于带盖的50 mL三角瓶中，加20 mL蒸馏水置于70 ℃恒温水浴中加热提取18 h,然后将三角瓶置于振荡机上振荡5 min,最后用Whatman 42 滤纸过滤。提取液中的TSN采用高温催化氧化-SHIMADZU TOC-VCPH/CPN分析仪测定，铵态氮和硝态氮采用LACHAT Quickchem离子自动分析仪测定^[14],氨基酸及其组成采用日立8800氨基酸全自动分析仪测定，其他SON采用土壤SON与氨基酸总量差减法计算。 1.4 茶树枯枝落叶及根系有机碳成分分析

采用核磁共振光谱仪分析茶树枯枝落叶和根系的有机碳组成，在100.6 MHz的核子旋进磁力仪上获得茶树枯枝落叶和根系的固态¹³C核磁共振光谱。将样品放在一个磁力仪转子上，其外径为7 mm,发射机频率为5 MHz,每个接触时间为2 s,采集样品时间为13.6 ms.所有样品大约采集9000个瞬态，其化学位移值范围为105 ppm.茶树残体固态¹³C核磁共振光谱可分为四个普通化学位移区域：烷基碳（0~50 ppm）、氧化烷基碳（50~110 ppm）、芳烃碳（110~160 ppm）和羧基碳（160~210 ppm）,每个区域的相关强度是由核子旋进磁力仪的相关软件程序计算得出。采用烷基碳（0~50 ppm）和氧化烷基碳（50~110 ppm）之比作为表征分解程度和土壤有机碳质量的指标^[15]. 1.5 土壤相关性质分析

土壤微生物区系参照Frostegård等^[16]的提取方法，采用磷脂脂肪酸（Phospholipid Fatty Acid,PLFA）谱图法测定。PLFA采用Agilent 6890N 气相色谱仪分析，各PLFA含量以PLFA总量的mol%表示，利用美国MIDI公司开发的Sherlock MIS 4.5系统软件，以PLFA作为微生物群落的标记物，识别并定量描述微生物群落结构，以特征PLFA指示细菌、真菌和放线菌^{[16, 17]}.土壤细菌数量为i15:0、a15:0、15:0 3OH、i16:0、a16:0、16:1 2OH、16:1ω5c、10Me 16:0、16:1ω7c、i17:0、a17:0、10Me 17:0、18:1ω7c和cy19:0ω7c 特征PLFA含量之和^{[18, 19]},土壤真菌数量为18:2ω6,9、18:1ω9c和18:3ω6c特征PLFA含量之和^{[19, 20]}.土壤蛋白酶和天门冬酰胺酶活性分别采用茚三酮比色法和扩散法测定^[21],土壤pH、有机质、全氮、碱解氮分别采用酸度计法（土/水=1∶2.5）、重铬酸钾容量法、半微量开氏法和碱解扩散法测定，土壤机械组成采用吸管法测定^[22]. 1.6 数据统计分析

借助DPS6.85统计软件对数据进行统计分析。 2 结果与分析 2.1 不同品种茶园土壤理化和生化性质差异

表 1结果表明，供试黄金桂和福云6号两种茶园0~15 cm土层砂粒、粉粒和黏粒含量分别介于10.1%~13.7%、40.5%~46.0%和43.6%~48.7%,两品种间均无显着差异，说明其质地类型相似，均属粉粘壤质地类型。这是由两种茶园土壤发育于相同成土母质所决定的。供试两种茶园土壤pH介于3.4~4.3之间，均呈强酸性，其中黄金桂土壤pH明显高于福云6号，两者之间的差异达显着水平（P＜0.05）.供试两种茶园土壤全碳、全氮含量分别介于10.7~12.8、0.47~0.62 g·kg^-1,其中黄金桂土壤全碳含量显着高于福云6号，而全氮含量虽高于福云6号，但两者间差异不显着。供试两种茶园土壤碱解氮含量介于61.02~95.40 mg·kg^-1,其中黄金桂土壤碱解氮含量比福云6号高10.41%,但两者间差异不显着。供试两种茶园土壤天门冬酰胺酶、蛋白酶活性分别介于0.25~0.37、3.10~10.94 NH₄⁺-N mg·kg^-1·d^-1,其中黄金桂土壤蛋白酶活性显着高于福云6号（P＜0.05）,但两者间天门冬酰胺酶活性差异未达显着水平。供试两种茶园土壤细菌、真菌生物量分别介于43.9~46.7、15.4~25.1 mol%,其中黄金桂土壤细菌生物量高于福云6号，但两者间差异不显着，而福云6号土壤真菌生物量比黄金桂高27.06%,且两者间差异达显着水平（P＜0.05）.可见，供试两种茶园土壤微生物区系构成均以细菌占优势，但酸性较强的福云6号土壤真菌量较高。

表 1 供试茶园0~15 cm土层相关理化和生化性质 Table 1 Physicochemical and biochemical properties of topsoils（0~15 cm） of tea plantations

表选项

茶树残体是茶园土壤SON的主要来源之一，其有机碳成分及其分解难易程度不仅关系到茶园土壤SON含量的高低，而且影响茶园土壤SON的组成。从茶树残体的碳/氮分析来看（表 2）,供试的黄金桂和福云6号茶树根系碳/氮比均高于枯枝落叶，分别是枯枝落叶碳/氮的2.70、2.75倍，而供试黄金桂枯枝落叶和根系的碳/氮均高于福云6号，分别比福云6号高76.98%和73.20%.¹³C核磁共振光谱分析结果表明（表 2）,供试的黄金桂和福云6号茶树枯枝落叶的碳功能组的成分差异不大，但黄金桂根系中相对难分解的碳组分（如烷基碳、芳烃碳和羧基碳）含量均低于福云6号，仅分别为福云6号根系中相应碳功能组分含量的82.69%、91.18%和89.61%,而其根系中易分解碳组分（如氧化烷基碳）的含量则高于福云6号，比福云6号根系中的氧化烷基碳含量高8.56%;黄金桂茶树根系和枯枝落叶中的烷基碳/氧化烷基碳值均低于福云6号，仅分别为福云6号的76.92%和92.96%.

表 2 茶树残体有机碳成分的¹³C核磁共振光谱分析 Table 2 Composition of organic carbon in tea leaf litters and roots by ¹³C CPMAS NMR spectroscopy

表选项

由表 3结果可见，供试的黄金桂茶园0~15 cm土层氨基酸含量均值比福云6号茶园土壤高3.49 mg·kg^-1,两者间呈极显着差异（P＜0.01）;黄金桂茶园0~15 cm土层氨基酸总量与SON总量的比值较福云6号茶园高17.53%,两者间差异达显着水平（P＜0.05）.供试黄金桂茶园0~15 cm土层其他SON含量均值也高于福云6号，比福云6号茶园高3.59%,而福云6号茶园0~15 cm土层其他SON量与SON总量的比值则高于黄金桂茶园，比黄金桂茶园高6.53%,但两种茶园土壤之间其他SON含量及其与SON总量的比值均无显着差异。上述结果表明，两种供试茶园土壤SON组成中氨基酸所占比例不高，均以其他SON（如氨基糖、肽、酰胺类及活性蛋白质等）占优势。

表 3 供试茶园0~15 cm土层可溶性有机氮组成 Table 3 Components of soil SON in 0~15 cm layer of tea plantations

表选项

由表 4结果可以看出，供试黄金桂和福云6号茶园0~15 cm土层游离氨基酸种类相同，均由16种氨基酸组成。黄金桂茶园0~15 cm土层游离氨基酸以亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸和丝氨酸含量相对较高，分别占游离氨基酸总量的16.97%、13.58%、11.74%、10.85%、10.73%和9.31%;异亮氨酸、谷氨酸和甘氨酸含量次之，分别占游离氨基酸总量的6.69%、5.31%和4.62%.福云6号茶园0~15 cm土层游离氨基酸种类以苏氨酸、亮氨酸、丝氨酸、缬氨酸、谷氨酸、丙氨酸含量相对较高，分别占游离氨基酸总量的16.64%、15.27%、11.95%、10.74%、10.26%和9.77%;异亮氨酸、苯丙氨酸和甘氨酸含量次之，分别占游离氨基酸总量的5.74%、5.41%和4.85%.可见，供试的黄金桂和福云6号茶园土壤游离氨基酸类型组成以亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸和谷氨酸占优势。从两种供试茶园土壤游离氨基酸种类含量比较来看，除谷氨酸、赖氨酸和精氨酸外，其他13种氨基酸含量都表现为黄金桂茶园土壤高于福云6号茶园，其中以脯氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘氨酸和缬氨酸含量相对较高，分别比福云6号茶园高193.04%、177.61%、100.00%、63.38%、55.56%、55.37%、53.33%和52.93%.

表 4 供试茶园0~15 cm土层氨基酸类型与含量 Table 4 Type and content of soil amino acids in 0~15 cm layer of tea plantations

表选项

按照Campbel等对氨基酸的分类标准，供试黄金桂和福云6号茶园土壤游离氨基酸主要由中性氨基酸（脯氨酸、苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸）和酸性氨基酸（天冬门氨酸和谷氨酸）组成。黄金桂和福云6号茶园0~15 cm土层均以中性氨基酸含量最高，分别占游离氨基酸总量的85.20%和80.54%;酸性氨基酸含量次之，占游离氨基酸总量的7.47%和13.37%;碱性氨基酸和含硫氨基酸含量较小，仅分别占游离氨基酸总量的3.03%和4.03%、4.29%和2.06%.可见，供试黄金桂和福云6号茶园土壤游离氨基酸均以中性氨基酸占优势，而碱性氨基酸含量则很少。就不同品种茶园土壤氨基酸类别含量比较而言，供试黄金桂茶园0~15 cm土层中性氨基酸含量均值（7.68 mg·kg^-1）比福云6号茶园（5.09 mg·kg^-1）高50.88%,两者间呈显着差异（P＜0.05）;酸性氨基酸含量均值则表现为福云6号茶园>黄金桂茶园，比黄金桂茶园土壤均值高0.172 mg·kg^-1,但两种茶园间无显着性差异；碱性氨基酸含量均值表现为黄金桂茶园（0.273 mg·kg^-1）高于福云6号茶园（0.255 mg·kg^-1）,比福云6号茶园土壤均值高7.05%,两者间差异也不显着；含硫氨基酸含量也表现为黄金桂茶园高于福云6号茶园，比福云6号茶园土壤均值高0.257 mg·kg^-1,且两者间差异达极显着水平（P＜0.01）. 2.5 茶园土壤SON及其组分与土壤性质的关系

土壤SON是土壤有机氮在微生物和相关酶作用下分解的产物，故茶园土壤SON及其组分必然受土壤有机碳、微生物区系、相关酶活性等土壤理化和生化性质的影响。相关分析结果表明（表 5）,供试茶园土壤SON、氨基酸和非氨基酸SON含量与砂粒、粉粒、黏粒含量以及pH值的相关性均未达显着水平，表明这些理化性质对茶园土壤的SON及其组分含量的影响不明显。土壤SON含量与全碳、全氮和碱解氮含量、天门冬酰胺酶和蛋白酶活性以及细菌和真菌生物量的相关性均达到极显着水平，相关系数介于0.620~0.898（r_0.01=0.590,n=16）;土壤氨基酸含量与全碳、全氮和碱解氮含量、蛋白酶活性以及细菌和真菌生物量的相关性均达到极显着水平，相关系数介于0.596~0.804;土壤非氨基酸SON含量与全碳和碱解氮含量、天门冬酰胺酶和蛋白酶活性以及细菌生物量的相关性也均达极显着水平，相关系数介于0.712~0.772;土壤非氨基酸SON含量与全氮含量的相关性达显着水平，相关系数为0.566（r_0.05=0.468,n=16）.上述结果表明，供试茶园土壤的全碳、全氮和碱解氮含量、天门冬酰胺酶和蛋白酶活性以及细菌和真菌的生物量对土壤SON及其组分含量具有显着影响。

表 5 供试茶园土壤SON及其组分与土壤理化、生化性质的相关性 Table 5 Correlation between SON component and soil physiochemical or biochemical properties in tea plantations

表选项

可溶性有机氮组成可能随生态系统内外的变化而改变，主要取决于其来源，也会因土壤类型和土地利用的不同而异^[8].有研究表明，耕作土壤中游离氨基酸和氨基糖在可溶性有机氮比例中小于5%,杂环氮占15%,氨氮（肽和蛋白质）占35%~57%^{[1, 8, 23]};森林土壤中游离氨基酸占可溶性有机氮的1.5%~25%^{[8, 23]}.本研究结果中，供试茶园表层土壤中氨基酸含量占SON的23.32%~45.10%,表明供试茶园生态系统土壤SON组成与其他生态系统相似，也是以非氨基酸的其他SON（杂环氮、氨基糖、肽和蛋白质等）占优势，但供试黄金桂表层土壤氨基酸占SON总量的比例显着高于福云6号，而福云6号表层土壤其他SON占SON总量的比例则高于黄金桂，表明茶树品种对供试茶园土壤SON组成具有不同程度的影响。这主要是由于不同茶树品种凋落物与根系残体的成分不同影响了有机氮的分解程度，进而影响土壤SON的组成。上述供试茶树有机残体¹³C核磁共振光谱分析显示，黄金桂枯枝落叶和根系的有机碳构成中相对稳定碳群（如羧基碳、烷基碳和芳烃碳）含量低于福云6号，相对易变碳群（氧化烷基碳）含量则高于福云6号，烷基碳/氧化烷基碳的比值低于福云6号，表明进入黄金桂茶园土壤的茶树残体中易分解的有机氮数量较高，相对易于分解形成低分子量的氨基酸，致使其SON组成中氨基酸所占比例显着高于福云6号茶园。此外，植物种类可以通过养分吸收利用、有机物输入的数量和质量等影响土壤微生物等生化性质，进而对土壤碳氮循环产生影响^[24].相关性分析结果表明，供试茶园土壤游离氨基酸含量与有机质含量、占优势的细菌生物量及蛋白酶活性均呈极显着正相关（表 5）.总体而言，黄金桂茶园土壤的有机碳含量、细菌生物量及蛋白酶活性均高于福云6号，故土壤有机碳量越高，细菌生物量也越高，蛋白酶活性也就越强，越有利于有机氮的矿化，形成低分子量的氨基酸，从而导致黄金桂茶园土壤游离氨基酸含量显着高于福云6号。 3.2 茶树品种对土壤氨基酸类型的影响

土壤可溶性有机氮中氨基酸的成分往往会因土壤类型、植物种类和其他环境条件的不同而异。北方森林土壤采用水提取出的氨基酸中丙氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸和甘氨酸占50%以上^[25];温带地区松树和柏树下的有机层中含有大量的丝氨酸、谷氨酸、亮氨酸、鸟氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸等^[26];果树土壤渗出液中氨基酸种类主要包含丙氨酸、甘氨酸、谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸等^[27];农田土壤氨基酸主要由甘氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等组成^[28].不同生态系统土壤氨基酸组成以赖氨酸、甘氨酸、天门冬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、精氨酸、缬氨酸、苏氨酸和亮氨酸等为主^{[10, 29]};陆地生态系统土壤氨基酸类型以中性氨基酸占优势，其次是酸性氨基酸，碱性和含硫氨基酸含量较低^{[10, 12, 13, 29]}.供试的黄金桂和福云6号茶园土壤氨基酸组成以亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、丙氨酸、丝氨酸、异亮氨酸、谷氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸占优势，合计占土壤氨基酸总量的90%左右；中性氨基酸分别占氨基酸总量的85.20%和80.54%;酸性氨基酸分别占7.47%和13.37%;碱性氨基酸分别占3.03%和4.03%;含硫氨基酸仅分别占4.29%和2.06%.可见，除苯丙氨酸外，供试茶园土壤氨基酸的主成分和类型与已有的研究结果基本一致。王忠英^[30]研究发现茶叶蛋白质中含有较高的芳香烃氨基酸，故供试茶园土壤中苯丙氨酸含量相对较高是因为茶树枯枝落叶进入土壤后茶叶蛋白质的分解所致。从两种供试茶园土壤氨基酸组成含量比较来看，除谷氨酸、赖氨酸和精氨酸外，其他13种氨基酸含量都表现为黄金桂茶园高于福云6号茶园，其中以脯氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘氨酸和缬氨酸等中性氨基酸含量相对较高，分别比福云6号茶园土壤高193.04%、177.61%、100.00%、63.38%、55.56%、55.37%、53.33%和52.93%;两种供试茶园土壤酸性和碱性氨基酸含量差异不明显，但黄金桂茶园土壤中性和含硫氨基酸含量分别显着和极显着高于福云6号。两种不同品种茶园表层土壤中氨基酸组成及其含量产生上述差异的原因一方面是由于黄金桂的枯枝落叶和根系中蛋白质等易分解碳群的含量较福云6号高，而茶叶蛋白质则以中性氨基酸占优势^[30];另一方面可能是由于不同品种茶树中与氨基酸相关的蛋白质组分及其含量（如含硫蛋白质等）不同所致。这有待于进一步的深入研究。 4 结论

（1）供试黄金桂和福云6号茶园表层土壤SON组成均以非氨基酸的SON占优势，但黄金桂茶园表层土壤氨基酸含量极显着高于福云6号；两种茶园表层土壤氨基酸均以中性氨基酸占优势，但黄金桂茶园表层土壤中性和含硫氨基酸含量分别显着和极显着高于福云6号；两种茶园表层土壤氨基酸种类组成相同，但黄金桂茶园表层土壤的脯氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘氨酸和缬氨酸含量高于福云6号。

（2）陆地生态系统土壤SON组成受诸多因素的影响，除活性氨基酸外，国内外至今对土壤SON中的非氨基酸组分尚不十分清楚，但研究均表明非氨基酸组分是土壤SON的主要组成部分，可能包括氨基糖、酰胺、多肽和蛋白质等。由于研究条件的制约，本研究尚未深入研究不同品种茶园土壤SON中的非氨基酸组分及其差异，故有关茶树品种对土壤SON中占优势的非氨基酸组分的影响值得进一步深入研究。