長(zhǎng)期施用不同肥料的土壤有機(jī)氮組分變化特征試驗(yàn)研究

劉芳芬

摘 要 氮作為限制農(nóng)作物生長(zhǎng)的重要因子，其在土壤中存在的形態(tài)主要是有機(jī)氮。土壤中無(wú)機(jī)氮的維持需要依靠有機(jī)氮，事實(shí)上有機(jī)氮基本不能被植物直接吸收，其必須經(jīng)過(guò)礦化作用才能夠變成可被吸收的無(wú)機(jī)氮?；诖耍饕轿鲩L(zhǎng)期施用不同肥料的土壤有機(jī)氮組分變化特征，為相關(guān)工作人員和研究人員的工作和研究提供參考。

關(guān)鍵詞 施肥;土壤有機(jī)氮組分;變化特征

中圖分類(lèi)號(hào)：S158 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-890X（2015）27--02

目前的研究表明，有機(jī)肥能夠有效提升土壤中有機(jī)氮的含量，然而有機(jī)肥種類(lèi)不同其具有的理化性質(zhì)也有著顯著差異，施用有機(jī)肥而增多的有機(jī)氮其組分比例也存在著明顯差異，而此對(duì)土壤氮素的有效性有著直接的影響[1]。本次研究選取耕層土壤進(jìn)行了為期30 a的定位試驗(yàn)研究，選擇Bremner有機(jī)氮分級(jí)方法，探究長(zhǎng)期施用不同肥料對(duì)土壤有機(jī)氮組分變化造成的影響。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

本次研究土壤來(lái)自某地長(zhǎng)期肥力監(jiān)測(cè)試驗(yàn)田，試驗(yàn)地點(diǎn)年平均溫度是19.6 ℃，年平均降雨量是1.4 m。選取土壤為種植水稻的水稻土，該土在酸性花崗巖母質(zhì)中發(fā)育而成。本次研究于1985年開(kāi)始，按照稻草與化肥配施、牛糞與化肥配施、單施化肥及不施肥4種方式進(jìn)行土壤處理，并且要求單一處理方式做3次反復(fù)處理，以確保處理的有效性。試驗(yàn)小區(qū)的面積為15 m2，4種處理方式按照隨機(jī)方式在4個(gè)小區(qū)中進(jìn)行排序。小區(qū)土壤上種植的農(nóng)作物均為水稻，研究的第1階段（1984-2005年）小區(qū)內(nèi)農(nóng)作物的輪作方式為一年兩季冬季為休耕，研究的第2階段（2006-2014年）小區(qū)內(nèi)農(nóng)作物的輪作方式是一年一季之后休耕。

1.2 處理方法

研究中土壤做不同處理時(shí)采用的化肥品種與數(shù)量完全相同，每茬水稻施用有機(jī)肥中氮的含量為103.6 kg/hm2，磷的含量為27.1 kg/hm2、鉀的含量為135.1 kg/hm2。供試化肥則是氯化鉀、過(guò)磷酸鈣和尿素，氯化鉀與尿素1/2用做基肥，1/2用做分蘗期施肥，而過(guò)磷酸鈣只作基肥使用?；逝c牛糞配施處理方式是于每季水稻種植之前取牛糞3 760 kg/hm2作為干基，化肥和稻草配施處理方式則要求把農(nóng)田的稻草還田，稻草全部還田[2]。

1.3 樣品采集和制備

2014年6月，在開(kāi)始種植水稻之前，在試驗(yàn)小區(qū)耕層采集土壤樣品，要求的取樣深度是15 cm以?xún)?nèi)。小區(qū)內(nèi)采集土壤樣品呈“S”型采集，按照隨機(jī)法采集，采集樣品數(shù)為6個(gè)，樣品采集完之后，將6個(gè)樣品充分混勻之后，重新分成6份，取其中一份作為研究樣本。采集完樣本，要及時(shí)將土壤樣本帶入試驗(yàn)室進(jìn)行風(fēng)干處理。樣本處理要盡量碾壓成細(xì)小顆粒，以過(guò)200目網(wǎng)篩為準(zhǔn)。土壤樣品制備完成，則開(kāi)始進(jìn)行有機(jī)氮組分檢測(cè)。

1.4 分析方法

土壤的理化性質(zhì)測(cè)試采用土壤農(nóng)化分析方法，土壤有機(jī)氮組分分析使用Bremner有機(jī)氮分級(jí)方法。非酸解氮、氨基糖氮和未知態(tài)氮行差減法;氨基酸氮行茚三酮氧化、磷酸-硼砂緩沖液蒸餾法測(cè)定;氨+氨基糖氮行磷酸-硼砂緩沖液蒸餾法測(cè)定;氨態(tài)氮行MgO氧化蒸餾法測(cè)定;酸解性氮行凱氏法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

本次研究中所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用軟件Origin 9.0與SPSS 18.0做統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

2 結(jié)果與分析

研究表明，化肥和不同種有機(jī)肥配施，均對(duì)土壤中有機(jī)氮有提升作用，且在各組分中所占比例存在較為顯著差異，也即于非酸解性氮與酸解性氮分配比例中存在顯著差異。經(jīng)過(guò)NPKM處理，土壤通過(guò)增加酸解性氮提升了其有機(jī)氮含量，經(jīng)過(guò)化肥和稻草施配處理，土壤通過(guò)增加非酸解性氮提升了氮含量[3]。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本次研究表明，土壤內(nèi)有機(jī)氮存在形態(tài)為酸解性氮，土壤施用多種肥料后酸解性氮在土壤中總氮含量占比為68.1%～82.0%;其中因長(zhǎng)期肥料施用造成有機(jī)氮增加中非酸解性氮與酸解性氮兩者占比對(duì)等?；屎筒煌N有機(jī)肥配施，均對(duì)土壤中有機(jī)氮的提升作用，于非酸解性氮與酸解性氮分配比例中存在顯著差異;土壤進(jìn)行長(zhǎng)期施肥，可以有效提升土壤中未知態(tài)氮和氨基酸氮的含量，卻無(wú)法對(duì)酸解性總氮各組分比例造成影響，施肥處理都符合氨基糖氮<氨基酸氮<氨態(tài)氮<未知態(tài)氮。

3.2 討論

化肥與有機(jī)肥配施對(duì)土壤中有機(jī)氮組分特征的影響機(jī)制分為兩種。

一種是有機(jī)肥中的養(yǎng)分造成土壤有機(jī)氮組分發(fā)生直接變化。畜禽糞便類(lèi)有機(jī)肥含有較高的多糖、蛋白質(zhì)、縮氨酸和脂肪酸，有機(jī)肥進(jìn)入土壤中可經(jīng)微生物直接對(duì)有機(jī)氮的組分結(jié)構(gòu)造成影響。土壤有機(jī)氮并不完全受畜禽糞便類(lèi)有機(jī)肥影響，其中芳香環(huán)物質(zhì)則免疫其影響作用，但在實(shí)踐中，畜禽糞便類(lèi)有機(jī)肥的使用顯著提高了土壤蛋白質(zhì)、脂肪酸和氨基酸的含量。秸稈類(lèi)有機(jī)肥中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量分別為9.28%～17.69%、18.01%～22.59%、34.63%～41.49%。以上成分被稱(chēng)為難礦化的有機(jī)質(zhì)，而秸稈有類(lèi)有機(jī)肥進(jìn)入土壤中依然對(duì)有機(jī)質(zhì)含量有著提高作用。

另一種是經(jīng)土壤微生物“礦化-同化”作用改變土壤中有機(jī)氮組分結(jié)構(gòu)。畜禽糞便和秸稈類(lèi)有機(jī)肥的C/N等性質(zhì)有著明顯差異，進(jìn)入土壤中能夠?qū)ν寥牢⒂颦h(huán)境的C/N起到改善作用。低C/N下，微生物受限于碳產(chǎn)生生長(zhǎng)抑制，發(fā)生無(wú)機(jī)氮的同化量也較小;高C/N下，微生物受限于氮產(chǎn)生生長(zhǎng)抑制，則導(dǎo)致礦化氮素快速發(fā)生同化。無(wú)機(jī)氮被微生物同化，其在易礦化和難礦化有機(jī)氮庫(kù)的分配比例存在差異，故而能夠?qū)τ袡C(jī)氮組分結(jié)構(gòu)造成影響。

本次研究中稻草與牛糞作為有機(jī)肥施用為土壤增加的鉀、磷等元素在分量上的差異顯著，而這也正是稻草或牛糞與化肥配合施用造成土壤中有機(jī)氮增加在各組分中所占比例不同的重要原因。長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行不同肥料施用能夠有效提升未知態(tài)氮與氨基酸氮的含量，卻不能影響各組中酸解性總氮占比的大小排序，不同肥料施用后各組土壤樣品酸解性總氮占比排序?yàn)榘被堑?氨基酸氮<氨態(tài)氮<未知態(tài)氮，而這也與塿土、棕壤、黑土等多種土壤類(lèi)型的相關(guān)研究結(jié)果存在顯著差異。由此表明，土壤類(lèi)型是影響土壤中有機(jī)氮組分變化的一個(gè)重要因素，另外相同類(lèi)型土壤行多種種植制度研究中土壤中總氮組分也存在著顯著差異。

參考文獻(xiàn)

[1]田桂華.利用率以及土壤供氮特性的影響分析施用有機(jī)—無(wú)機(jī)肥料對(duì)水稻產(chǎn)量和氮肥[J].科技致富向?qū)В?014（1）：51-51.

[2]徐秋桐，邱志騰，章明奎.生物質(zhì)炭對(duì)不同pH 土壤中碳氮磷的轉(zhuǎn)化與形態(tài)的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（3）：303-313.

[3]楊艷菊，王改蘭，張海鵬，等.長(zhǎng)期施用不同肥料對(duì)栗褐土有機(jī)磷組分的影響[J].土壤，2013，45（3）：426-429.

（責(zé)任編輯：劉昀）