氮（N）在陆地生态系统元素循环中起着重要作用，它一方面是土壤肥力和土壤质量高低的决定因子，另一方面也是大气污染和水体富营养化的主要来源。据报道空气中的氧化亚氮（N₂O）浓度以0.2%~0.3%的速率逐年递增，目前已达到311× 10^–6 mL·L^–1，而我国农业N₂O排放量约占全球排放量的1%~1.5%^[1-3]。此外，土壤全氮作为一种关键营养元素，可以直接影响作物的养分循环^[4-6]。因此，了解全氮在土壤中的含量及其空间分布对于减缓全球气候变化和农业可持续发展具有重要意义。

近年来国内外学者对土壤全氮进行了大量研究，且涉及到不同空间尺度。如Soderlund和Svensson^[7]发现陆地土壤中氮素主要来源于生物固氮和降雨，并估算出全球土壤的氮储量为3.5 × 10¹⁴~5.5 × 10¹⁴ kg。Post等^[8]基于Holdridge生命地带的3 100个土壤剖面数据，估算出全球1 m全氮储量为95 Pg（1 Pg = 1×10¹⁵ g）。Batjes^[9]基于4 353个土壤剖面数据，采用FAO-UNESCO土壤图估算出全球1 m全氮储量约为133~140 Pg。国内研究大多以全国第二次土壤普查资料为基础，并利用不同制图尺度土壤图估算出各个区域的全氮储量。Tian等^[10]基于中国2 480个土壤剖面数据和1︰100万土壤图，估算出我国全氮储量约为8.29 Pg。Yang等^[11]利用中国2 473个土壤剖面数据和1︰400万土壤图，估算出我国1 m全氮储量约为7.4 Pg。林金石等^[12]基于1︰100万土壤数据库和1 490个水稻土剖面数据，估算出我国水稻土平均氮密度为12.4 kg·m^–2，储量为569 Tg（1 Tg = 1×10¹² g）。李爽等^[13]根据吉林省2010年6 169个耕地表层土壤数据和2003年全省土壤图（包含16 234个图斑），估算出全省耕地表层土壤氮密度平均值为0.473 kg·m^–2，氮储量为2. 90213 × 10⁶ kg。门明新等^[14]利用河北省1︰50万土壤与地形数据库，得出全省土壤平均氮密度为1.07 kg·m^–2。肖飞和何霄嘉^[15]利用重庆市1︰100万土壤图和1 411个土壤剖面数据，得出全市0~20 cm与0~100 cm土层深度的全氮密度平均值分别为0.26 kg·m^–2和0.87 kg·m^–2。

以上研究也可以看出，目前我国国家和省级尺度的土壤全氮储量研究大多基于1︰400万、1︰100万和1︰50万等中小比例尺土壤数据库，而在大区域上采用高精度大比例尺土壤数据库的研究较少。有学者指出由于不同制图比例尺数据库对土壤类型的概化程度不同，导致土壤数据估算过程中的误差会随比例尺减小而呈增大趋势^[16-17]。因此，在省级大区域尺度全氮储量估算中有必要采用高精度的土壤数据库，以提高估算的准确度。福建省作为我国典型的亚热带地区，人多地少，耕地面积小而利用强度大^[18]。据统计，福建省2018年氮肥施用量高达4.194×10⁵ t，氮肥的大量施用会导致土壤中氮素的淋失，从而引起水体富营养化等环境问题^[19]；此外，该省的森林覆盖率位居全国第一，有研究表明森林系统中土壤氮储量约占整个生态系统的90%~95%，明确全省土壤全氮储量对于准确评价我国陆地生态系统氮素循环有重要的意义。此外，尽管近些年我国在耕地土壤上进行了农业农村部测土配方施肥、生态环境部全国土壤污染状况调查和自然资源部全国耕地质量等级调查评价等重大国策，但从覆盖福建全省的土壤资源调查来看，1982年第二次土壤普查的数据仍是至今为止最为全面和系统的资料，尤其该省“八山一水一分田”、耕地面积很少的情况下，这些资料是明确全省土壤背景值和制定管理措施的重要依据^[20-21]。基于此，本研究利用福建省第二次土壤普查3 082个剖面数据和最新建立的1︰5万大比例尺矢量土壤图，估算出全省土壤表层和剖面的全氮密度及储量，并揭示它们的空间分布规律及其内在影响因素，一方面为我国亚热带地区土壤氮储量的准确评估提供基准值，另一方面也为肥料减量化等重大国家政策的实施提供理论依据。

福建省地处我国东南沿海，位于23°33′~28°20′N，115°50′~120°40′E之间，属于暖热湿润的亚热带海洋性季风气候。根据1973-2003年共31年的全省66个气象站点统计分析表明，福建省年平均气温在14.6 ℃~21.3 ℃之间，年均降水量介于1 037~2 051 mm之间，气候温暖，热量资源丰富，雨量丰沛。全省土壤类型以红壤面积最大，达7.66 × 10⁶ hm²，占全省土壤总面积的63.41%；水稻土则是全省分布最广的耕作土壤，面积仅次于红壤，总面积为1.07 × 10⁶ hm²，占全省土壤总面积的8.71%；其他土壤类型（滨海盐土、潮土、风沙土、山地草甸土、石灰土、新积土等）的面积相对较小^[22]。

本研究中所使用的福建省1︰5万土壤数据库由空间数据库和属性数据库两部分构成。空间数据库是由全省各县（市、区）1︰5万土壤纸质图经扫描、配准和数字矢量化等过程建立，该数据库中共有12个土类、23个亚类和83个土属，划分图斑247 969个。属性数据库中的土壤样点信息主要来自于福建省第二次土壤普查中各县（市、区）调查样点资料，共计3 082个土壤剖面点（图 1）。属性数据库中包括各种土壤理化性质信息，如土壤类型名称、土层深度、剖面地点、有机质、全氮、全磷和全钾含量等字段。年均气温和降雨量数据主要来自福建省66个国家气象局站点记录的1973-2003年共31年气候数据资料，基于反距离权重插值方法建立全省年均气温和年降水量分布图。地形数据主要来自福建省1︰25万数字高程模型。1︰5万土壤数据库中的属性数据与空间数据的融合采用Shi等^[23]提出的“土壤学专业知识法”（Pedological Professional Knowledge Based method，简称“PKB法”），该方法主要借助ArcGIS软件，将土壤剖面点位置与其分布区相邻或相同、成土母质相近或一致、以及土壤类型名称相似或一致作为基本原则，以“县”为基本控制单元将土壤剖面点属性信息连接到空间数据库中相对应图斑上。

图 1 1982年福建省土壤剖面样点分布图 Fig. 1 Distribution of soil profile samples in Fujian Province of year 1982

本研究采用土壤类型法估算福建省全氮储量，以表层0~20 cm和剖面0~100 cm土壤全氮密度及储量作为研究对象。

（1）土壤全氮密度指单位面积一定深度土层中的土壤全氮储量。土壤全氮密度的计算公式为^[24]：

式中，STND 为土壤剖面全氮密度（kg·m^–2）；$ n $为参与计算的土壤层次总数；$ {{\rm{G}}_i}\% $为第$ i $层＞2 mm砾石含量（体积百分含量）；$ {{\rm{B}}_i} $为第$ i $层土壤容重（g·cm^–3）；$ {{\rm{N}}_i} $为第$ i $层土壤全氮含量（g·kg^–1）；$ {{\rm{T}}_i} $为第$ i $层土层厚度（cm）；100用于单位换算。由于1982年福建省土壤普查样点资料中缺少容重信息，因此本研究采用Song等^[25]基于第二次土壤普查建立的土壤容重与有机碳含量的回归模型。

（2）土壤全氮储量指一定区域范围内一定剖面深度土壤层中所包含的全氮总量。土壤全氮储量的计算公式为^[24]：

式中，STNS为土壤剖面全氮储量（kg）；STND_i为第i个土壤图斑的全氮密度（kg·m^–2）；$ {S_i} $为第$ i $个土壤图斑的面积（m²）；$ n $为图斑数。

采用Excel 2018和SPSS 22.0软件对土壤属性数据进行统计分析，利用ArcGIS 10.4软件绘制福建省土壤全氮密度分布图，并通过统计各个土壤图斑面积计算全氮储量。

以福建省最详细的1︰5万数字化土壤图为基础，估算出全省土壤总面积为12.08×10⁶ hm²，表层（0~20 cm）和剖面（0~100 cm）土壤的面积加权平均全氮密度分别为0.35 kg·m^–2和0.97 kg·m^–2，全氮储量为42.06 Tg和116.83 Tg。从表 1可以看出，福建省表层和剖面土壤全氮密度均低于张春娜^[26]所估算的全国平均水平（0.54 kg·m^–2和1.13 kg·m^–2），但高于临近的浙江省^[27]（0.30 kg·m^–2和0.85 kg·m^–2）。若以张春娜^[26]估算的960.5 × 10⁶ hm²作为全国土壤总面积，以54.34×10⁸ t和126.57×10⁸ t分别作为全国表层和剖面土壤全氮总储量，则福建省土壤面积占全国土壤总面积的1.26%，表层和剖面土壤全氮储量分别占全国的0.77%和0.92%。

表 1 Table 1

表 1 不同研究区域土壤表层和剖面全氮密度与储量 Table 1 Total nitrogen density and storage of soil in the surface and profile relative to study area 研究区域Study area 表层土壤Surface soil（0~20 cm） 剖面土壤Profile soil（0~100 cm） 密度Density /（kg·m–2） 储量Storage /Tg 密度Density/（kg·m–2） 储量Storage/Tg 全国[26] China 0.54 54.34×102 1.13 12.66×103 浙江[27] Zhejiang Province 0.30 29.9 0.85 85.4 本研究Fujian Province 0.35 42.06 0.97 116.83

表 1 不同研究区域土壤表层和剖面全氮密度与储量 Table 1 Total nitrogen density and storage of soil in the surface and profile relative to study area

从表 2可以看出，福建省表层土壤全氮密度在0~0.1 kg·m^–2、0.1~0.3 kg·m^–2、0.3~0.5 kg·m^–2、0.5~0.7 kg·m^–2、0.7~0.9 kg·m^–2和 > 0.9 kg·m^–2这6个范围之间的土壤面积分别为：0.59×10⁴ hm²、5.65×10⁴ hm²、4.15× 0⁴ hm²、0.89×10⁴ hm²、0.42×10⁴ hm²和0.37×10⁴ hm²，分别占全省土壤总面积的：4.88%、46.77%、34.35%、7.37%、3.48%和3.06%；全氮储量分别为：0.40 Tg、12.28 Tg、16.00 Tg、5.15 Tg、3.30 Tg和4.94 Tg，分别占全省表层土壤全氮总储量的：0.95%、29.19%、38.03%、12.24%、7.84%和11.74%。由此可见，福建省表层土壤全氮密度主要集中在0.1~0.3 kg·m^–2和0.3~0.5 kg·m^–2之间，这两个范围内分布的面积占全省土壤总面积的81.12%。福建省剖面土壤全氮密度在0~0.4 kg·m^–2、0.4~0.8 kg·m^–2、0.8~1.2 kg·m^–2、1.2~1.6 kg·m^–2、1.6~2.0 kg·m^–2和 > 2.0 kg·m^–2这6个范围之间的土壤分布面积分别为：1.36×10⁴ hm²、4.42×10⁴ hm²、3.49×10⁴ hm²、1.45×10⁴ hm²、0.55×10⁴ hm²和0.81×10⁴ hm²，分别占全省土壤总面积的：11.26%、36.59%、28.89%、12.00%、4.55%和6.71%；全氮储量分别为3.70 Tg、26.65 Tg、33.91 Tg、20.14 Tg、9.91 Tg和22.51 Tg，分别占全省剖面土壤全氮总储量的3.17%、22.81%、29.03%、17.24%、8.48%和19.27%。这表明福建省剖面土壤全氮密度主要集中在0.4~0.8 kg·m^–2和0.8~1.2 kg·m^–2之间，这两个范围内分布的面积占全省土壤总面积的65.48%，储量之和占剖面土壤全氮总储量的51.84%。

表 2 Table 2

表 2 福建省不同密度范围土壤全氮密度与储量分布 Table 2 Soil total nitrogen density and storage distribution relative to density range in Fujian Province 密度范围 Density range/ 表层土壤Surface soil（0~20 cm） 密度范围 Density range/ 剖面土壤Profile soil（0~100 cm） 面积Area 百分比 储量 百分比 面积Area 百分比 储量 百分比 < 0.1 0.59 4.88 0.40 0.95 < 0.4 1.36 11.26 3.70 3.17 0.1~0.3 5.65 46.77 12.28 29.19 0.4~0.8 4.42 36.59 26.65 22.81 0.3~0.5 4.15 34.35 16.00 38.03 0.8~1.2 3.49 28.89 33.91 29.03 0.5~0.7 0.89 7.37 5.15 12.24 1.2~1.6 1.45 12.00 20.14 17.24 0.7~0.9 0.42 3.48 3.30 7.84 1.6~2.0 0.55 4.55 9.91 8.48 > 0.9 0.37 3.06 4.94 11.74 > 2.0 0.81 6.71 22.51 19.27

表 2 福建省不同密度范围土壤全氮密度与储量分布 Table 2 Soil total nitrogen density and storage distribution relative to density range in Fujian Province

从空间分布来看（图 2a），福建省表层土壤全氮密度较高（> 0.9 kg·m^–2）的区域主要分布在北部、东北部和西部，面积为0.37 × 10⁴ hm²，占全省土壤总面积的3.06%，这主要是因为研究区地形以山地丘陵为主，闽西、闽中两大山带均呈东北-西南走向，复杂的地形结构使全省气候、植被以及土壤等自然要素基本平行于海岸和山脉走向，西部和中部的气温低，且降水量大，而低温湿润的环境有利于植被生长和氮素积累^[28-29]。福建省表层土壤全氮密度较低（< 0.1 kg·m^–2）的区域主要分布在东南沿海地区，该区域温度高，降雨量少，不利于氮素累积；此外，沿海地区土壤砂粒含量也高，而砂粒和全氮通常呈负相关关系^[30-31]。从图 2b可以看出，福建省剖面土壤中全氮密度较高（> 2.0 kg·m^–2）的地区也主要分布在北部、西部和东北部，这主要也是该区域低温多雨的气候环境造成的。福建省剖面土壤中全氮密度较低（< 0.4 kg·m^–2）的区域也主要分在低纬度的沿海，这也与该地区高温少雨不利于氮素累积有关。总体来看，福建省土壤的全氮密度呈沿海低，而内陆高（特别是中低山地区）的趋势。

图 2 福建省0~20 cm表层土壤和0~100 cm剖面土壤全氮密度分布 Fig. 2 Spatial distribution of total nitrogen density in the soil surfaces(0~20 cm)and profiles(0~100 cm)of Fujian Province

从表 3可以看出，福建省表层土壤中全氮密度最高的是山地草甸土、粗骨土和黄壤，分别为0.85 kg·m^–2、0.57 kg·m^–2和0.52 kg·m^–2，剖面土壤为山地草甸土、黄壤和水稻土，分别达到2.09 kg·m^–2、1.27 kg·m^–2和1.07 kg·m^–2。山地草甸土主要分布在900~2 000 m的高海拔地区，气温低而降雨多，导致草甸植物残体富集而土壤氮素矿化速率慢^[28-29]。黄壤大多分布在海拔900~1 200 m之间的中山地带，年均温度和降雨量分别为18.2 ℃、1 709 mm（表 4），温度低且湿度大；此外，该土类分布区域自然植被茂盛，土壤表层积累了大量动植物残体，也增加了土壤中的氮素。粗骨土分布地区的平均温度为17.5 ℃，年降水量为1 720 mm，平均海拔为308 m（表 4），较低的温度和丰富的降水也有利于氮素积累。水稻土由于长期处于淹水状态，通气不良导致土壤中的有机物矿化速率弱，同时水稻本身也具有一定的固氮作用^[32-33]；因此该土类表层和剖面土壤全氮密度相对较高（表 3）。福建省表层和剖面土壤全氮密度最低为风沙土，分别为0.11 kg·m^–2和0.27 kg·m^–2。该土类主要分布在东南沿海地区，平均海拔仅为39 m，平均坡度为1.8°，年均温为20.3 ℃，年降水量为1 323 mm（表 4），干旱少雨的环境不利于氮素积累；此外，风沙土中的砂粒含量也高，有研究表明全氮密度与土壤砂粒含量呈负相关^[30-31]。其他土类表层土壤全氮密度介于0.17~0.4 kg·m^–2之间，剖面土壤全氮密度介于0.53~0.97 kg·m^–2之间。

表 3 Table 3

表 3 福建省不同土类土壤全氮密度与储量分布 Table 3 Total nitrogen density(kg·m–2)and storage(Tg)in the soils of Fujian Province relative to soil type 土类 Soil type 面积Area （105 hm2） 百分比 Percentage/% 表层土壤Surface soil（0~20 cm） 剖面土壤Profile soil（0~100 cm） 储量/ Tg 百分比 Percentage/% 密度/ （kg·m–2） 储量/ Tg 百分比 Percentage/% 密度/ （kg·m–2） 滨海盐土Coastal solonchak 1.16 0.96 0.26 0.61 0.22 0.89 0.76 0.76 潮土Fluvo-aquic soil 0.20 0.17 0.05 0.12 0.25 0.11 0.09 0.54 赤红壤Latosolic red soil 6.93 5.73 1.20 2.86 0.17 3.69 3.16 0.53 粗骨土Skeletal soil 0.0011 9.07×10–4 0.62×10–3 1.47×10–3 0.57 0.78×10–3 6.67×10–4 0.71 风沙土Aeolian soil 0.53 0.43 0.06 0.13 0.11 0.14 0.12 0.27 红壤Red soil 86.27 71.40 30.43 72.34 0.35 83.72 71.66 0.97 黄壤Yellow soil 6.07 5.025 3.13 7.45 0.52 7.70 6.59 1.27 山地草甸土Mountain meadow soil 0.085 0.07 0.07 0.17 0.85 0.18 0.15 2.09 石灰土Lithosol 0.16 0.13 0.04 0.10 0.27 0.13 0.11 0.85 水稻土Paddy soil 18.04 14.93 6.42 15.27 0.36 19.33 16.55 1.07 新积土Neo-alluvial soil 0.034 0.029 0.01 0.03 0.40 0.02 0.02 0.72 紫色土Purplish soil 1.35 1.12 0.38 0.90 0.28 0.92 0.79 0.68 总计Total 120.83 100 42.06 100 0.35 116.83 100 0.97

表 3 福建省不同土类土壤全氮密度与储量分布 Table 3 Total nitrogen density(kg·m–2)and storage(Tg)in the soils of Fujian Province relative to soil type

表 4 Table 4

表 4 福建省不同土类气候和地形特征 Table 4 Climate and topography of Fujian Province relative to soil type 土类 Soil type 年均温度/（℃） Annual mean temperature 年降水量/mm Annual mean precipitation 海拔/m Elevation 坡度/（°） Slope 滨海盐土Coastal solonchak 20.1 1444 40 2.0 潮土Fluvo-aquic soil 19.5 1540 164 3.5 赤红壤Latosolic red soil 20.7 1427 76 4.0 粗骨土Skeletal soil 17.5 1720 308 2.8 风沙土Aeolian soil 20.3 1323 39 1.8 红壤Red soil 18.5 1665 448 12.8 黄壤Yellow soil 18.2 1709 1118 17.6 山地草甸土Mountain meadow soil 18.8 1667 1430 18.9 石灰土Lithosol 19.7 1586 298 7.1 水稻土Paddy soil 18.8 1645 419 10.3 新积土Neo-alluvial soil 20.0 1519 100 1.1 紫色土Purplish soil 18.5 1685 440 9.5 均值Mean Value 18.8 1638 414 10.5

表 4 福建省不同土类气候和地形特征 Table 4 Climate and topography of Fujian Province relative to soil type

从全氮储量来看，福建省表层和剖面土壤中储量均最高的为红壤和水稻土，分别为30.43 Tg和83.72 Tg、6.42 Tg和19.33 Tg，这两个土类的储量之和占全省表层和剖面土壤全氮总储量的87.61%和88.21%。这一方面与它们较大的分布面积有关，红壤是全省分布面积最大的土类，而水稻土则是全省耕地土壤中分布面积最大的土类，二者面积之和占全省土壤总面积的86.33%；另一方面与这两个土类较高的全氮密度有关（表 3）。福建省表层和剖面土壤全氮储量最低的是粗骨土，分别为0.62×10^–3 Tg和0.78×10^–3 Tg。

从表 5可以看出，福建省不同土壤亚类下表层和剖面全氮密度最高的为山地草甸土，分别为0.85 kg·m^–2和2.09 kg·m^–2，该亚类分布在海拔较高的地区，草甸植物生长茂盛，腐殖质层厚达31 ± 4 cm，氮素积累高^[18]。此外，福建省潜育水稻土、粗骨土和黄壤性土三个亚类的表层土壤全氮密度也较高，分别为0.59 kg·m^–2、0.57 kg·m^–2和0.52 kg·m^–2。这主要是因为潜育水稻土多分布在低洼地区，排水不畅，土体潮湿或水饱和，故氮素分解缓慢，利于累积^[34]；粗骨土多分布于低温多雨地区，也利于素氮累积；黄壤性土分布区一般地势高而温度低，有利于土壤有机质积累，而有研究表明氮素含量与有机质成正比^[35]。福建省剖面土壤中咸酸水稻土和潜育水稻土亚类的全氮密度也较高，分别为1.17 kg·m^–2和1.79 kg·m^–2，前者主要是因为土壤pH较低，酸性会减弱微生物的矿化作用，利于氮素积累^[28]；后者主要分布在地势低的地区，常年受潜水浸渍，土壤有机质分解缓慢，导致氮素含量也高。其他亚类土壤表层和剖面全氮密度分别介于0.17~0.51 kg·m^–2和0.53~1.27 kg·m^–2之间。

表 5 Table 5

表 5 福建省不同亚类土壤全氮密度与储量分布 Table 5 Total nitrogen density(kg·m–2)and storage(Tg)in the soils of Fujian Province relative to soil type 亚类Soil subtype 面积Area /（105 hm2） 百分比 Percentage/% 表层土壤Surface soil（0~20 cm） 剖面土壤Profile soil（0~100 cm） 储量/Tg Storage 百分比 Percentage /% 密度/ （kg·m–2） Density 储量/Tg Storage 百分比 Percentage /% 密度/ （kg·m–2） Density 滨海盐土① 0.15 0.12 0.037 0.087 0.24 0.10 0.088 0.68 潮滩盐土② 1.01 0.84 0.22 0.53 0.22 0.78 0.67 0.77 赤红壤③ 6.26 5.18 1.06 2.51 0.17 3.33 2.85 0.53 赤红壤性④ 0.67 0.56 0.15 0.35 0.22 0.36 0.31 0.54 冲积土⑤ 0.034 0.029 0.014 0.033 0.40 0.025 0.021 0.72 粗骨土⑥ 0.0011 9.07×10–4 0.00062 0.0015 0.57 0.00078 0.00067 0.71 红壤⑦ 63.11 52.23 21.78 51.77 0.35 59.64 51.05 0.94 红壤性土⑧ 6.13 5.08 2.13 5.06 0.35 6.89 5.90 1.12 黄红壤⑨ 17.02 14.09 6.52 15.51 0.38 17.18 14.71 1.01 黄壤⑩ 4.81 3.98 2.48 5.88 0.51 6.09 5.22 1.27 黄壤性土⑪ 1.26 1.04 0.66 1.57 0.52 1.60 1.37 1.27 灰潮土⑫ 0.20 0.17 0.049 0.12 0.25 0.11 0.092 0.54 漂洗水稻土⑬ 0.24 0.20 0.076 0.18 0.32 0.19 0.16 0.80 潜育水稻土⑭ 2.03 1.68 1.19 2.83 0.59 3.64 3.12 1.79 山地草甸土⑮ 0.085 0.071 0.073 0.17 0.85 0.18 0.15 2.09 渗育水稻土⑯ 8.64 7.15 2.75 6.555 0.32 7.96 6.81 0.92 酸性紫色土⑰ 1.35 1.12 0.38 0.90 0.28 0.92 0.79 0.68 咸酸水稻土⑱ 0.00097 8.07×10–4 0.00032 0.00077 0.33 0.0011 0.00097 1.17 淹育水稻土⑲ 0.19 0.16 0.029 0.069 0.15 0.13 0.11 0.66 盐渍水稻土⑳ 0.85 0.70 0.28 0.67 0.34 0.94 0.81 1.11 潴育水稻土㉑ 6.09 5.04 2.09 4.96 0.34 6.47 5.53 1.06 棕色石灰土㉒ 0.16 0.13 0.042 0.10 0.27 0.13 0.11 0.85 总计㉓ 120.83 100 42.06 100 0.35 116.83 100 0.97 ①Coastal solonchaks，②Coastal tideland solonchaks，③Latosolic red soils，④Weakly developed latosolic red soils ⑤Alluvial soils，⑥Acid skeletal soils，⑦Red soils，⑧Weakly developed red soils，⑨Yellowish red soils，⑩Yellow soils，⑪Weakly developed yellow-brown soils，⑫Gray fluvo-aquic soils，⑬Bleached paddy soils，⑭Gleyed paddy soils，⑮Mountain meadow soils，⑯Percogenic paddy soil，⑰Acid purplish soils，⑱Acid sulfate paddy soils，⑲Submergenic paddy soils，⑳Salinized paddy soils，㉑Hydromorphic paddy，㉒Terra fusca，㉓Total

表 5 福建省不同亚类土壤全氮密度与储量分布 Table 5 Total nitrogen density(kg·m–2)and storage(Tg)in the soils of Fujian Province relative to soil type

从全氮储量来看（表 5），红壤、黄红壤是福建省表层和剖面土壤中全氮储量最高的亚类，分别达到21.78Tg、59.64Tg和6.52 Tg、17.18Tg，这两个亚类的储量之和分别占表层和剖面土壤全氮总储量的67.28%、65.76%。这一方面是因为红壤在福建省分布面积最大，达到6.311 × 10⁶ hm²，黄红壤次之，为1.702 × 10⁶ hm²，两者面积总和占全省土壤总面积的70.31%；另一方面是由于这两个亚类所处的地区湿温同季，生物量大，土壤有机质含量丰富，导致全氮密度也高。粗骨土、咸酸水稻土是福建省表层和剖面土壤全氮储量最小的亚类，分别为0.00062 Tg、0.00067Tg和0.00032 Tg、0.00097Tg。粗骨土亚类一方面因为全氮密度较低，仅为0.57 kg·m^–2（0~20 cm）和0.71 kg·m^–2（0~100 cm），另一方面也是由于其分布面积小，仅为110 hm²，导致全氮储量低；咸酸水稻土亚类则是因为分别面积很小，所占福建省土壤总面积比例极低。

福建省下辖1个副省级城市和8个地级市，由于这些行政区所处的地理位置不同，土壤全氮密度有很大差异。从表 6可以看出，南平市和龙岩市的表层土壤全氮密度最高，分别为0.40 kg·m^–2和0.39 kg·m^–2，而南平市和三明市的剖面土壤全氮密度最高，分别为1.19 kg·m^–2和1.11 kg·m^–2。这一方面是因为龙岩市、三明市和南平市背靠武夷山脉，平均海拔分别为498 m、501 m和393 m，另一方面是由于这些地级市年平均温度低，分别为19.5 ℃、18.5 ℃和18.0 ℃，而年均降水量分别达1 649 mm、1 673 mm和1 722 mm，低温多雨有利于氮素的积累^[13]。此外，福建省粮食生产主要集中在闽西北的三明、南平和龙岩等地^[36]，长期施肥也提升了土壤全氮含量^[34]。福建省表层和剖面土壤中全氮密度最低的是漳州市，分别为0.24 kg·m^–2和0.67 kg·m^–2，该地级市年均温居全省第一，达到21.0 ℃，而年均降水量为1 522 mm，高温少雨的气候条件加速了全氮的矿化；此外，该地级市多处于滨海地区，土壤砂粒含量高，养分难以保持，导致全氮含量也低^[28-29]。

表 6 Table 6

表 6 福建省不同行政区土壤全氮密度与储量分布 Table 6 Total nitrogen density and storage in the soils relative to administrative area in Fujian Province/(℃) 地级市 City 面积Area /（×105 hm2） 百分比 Percentage /% 表层土壤Surface soil（0~20 cm） 剖面土壤Profile soil（0~100 cm） 储量 Storage/Tg 百分比 Percentage/% 密度Density / （kg·m–2） 储量 Storage/Tg 百分比 Percentage /% 密度Density / （kg·m–2） 福州Fuzhou 11.91 9.86 3.78 8.99 0.32 10.26 8.78 0.86 龙岩Longyan 18.87 15.62 7.41 17.62 0.39 19.04 16.30 1.01 南平Nanping 26.07 21.58 10.56 25.11 0.40 30.94 26.48 1.19 宁德Ningde 12.80 10.60 3.83 9.11 0.30 10.93 9.36 0.85 莆田Putian 3.69 3.05 1.06 2.52 0.29 2.63 2.25 0.71 泉州Quanzhou 10.91 9.03 3.18 7.56 0.29 8.31 7.11 0.76 三明Sanming 22.71 18.80 8.83 20.99 0.39 25.25 21.61 1.11 厦门Xiamen 1.37 1.14 0.37 0.88 0.27 1.14 0.98 0.83 漳州Zhangzhou 12.50 10.34 3.05 7.25 0.24 8.33 7.13 0.67 总计Total 120.83 100 42.06 100 0.35 116.83 100 0.97

表 6 福建省不同行政区土壤全氮密度与储量分布 Table 6 Total nitrogen density and storage in the soils relative to administrative area in Fujian Province/(℃)

从全氮储量来看（表 6），南平市、三明市是福建省表层和剖面土壤全氮储量最高的，分别为10.56 Tg、30.94 Tg和8.83 Tg、25.25 Tg，这两个地级市的全氮储量之和分别占全省表层和剖面土壤全氮总储量的46.10%和48.09%。这主要是因为南平和三明是全省土壤面积最大的两个地级市，分别达到26.07×10⁵ hm²和22.71×10⁵ hm²，二者面积之和占全省土壤总面积的40.38%；此外，南平市、三明市表层和剖面土壤全氮密度分别为0.40 kg·m^–2、1.19 kg·m^–2和0.39 kg·m^–2、1.11 kg·m^–2，均明显高于全省平均水平（0.35 kg·m^–2和0.97 kg·m^–2）。厦门市的表层和剖面土壤全氮储量为福建省各行政区中最低的，分别为0.37 Tg和1.14 Tg，均不足全省表层和剖面土壤全氮总储量的1%，主要是因为该市土壤全氮密度低且分布面积小（表 6）。

福建省表层（0~20 cm）和剖面（0~100 cm）土壤全氮密度范围分别在0.008 kg·m^–2~2.529 kg·m^–2和0.013 kg·m^–2~11.02 kg·m^–2之间，面积加权平均值分别为0.35 kg·m^–2和0.97 kg·m^–2，全氮总储量分别为42.06 Tg和116.83 Tg。福建省全氮密度最高的土类为山地草甸土、黄壤和粗骨土，而最低的为风沙土、赤红壤、滨海盐土，全氮密度在空间分布上整体呈由北到南逐渐减少的趋势。受土壤分布面积和全氮密度高低的影响，各土壤类型之间的全氮储量差异很大；其中，红壤、水稻土和黄壤三个土类的储量最高，合计占全省表层和剖面土壤全氮总储量的95.06%和94.80%。福建省土壤全氮密度总体呈沿海城市低，而内陆城市高的分布格局；其中，龙岩市、三明市和南平市因背靠武夷山脉，土壤全氮密度较高，而漳州市处于低纬度地区，土壤全氮密度较低。土壤全氮储量最高的地级市为南平和三明，这两个地级市的全氮储量之和分别占全省表层和剖面土壤全氮总储量的46.10%和48.09%。尽管本研究基于大样本土壤剖面数据和1︰5万大比例尺土壤图对整个福建省的全氮储量进行了估算，但对土壤全氮密度及储量空间分布规律影响因素的分析仍不够深入，土壤全氮空间分布是多因素（如成土母质、植被、耕作方式和土地利用方式等）综合作用的结果，因此今后将进一步加强多种因素综合作用下土壤全氮空间分布规律影响因素及其内在作用机理的研究。