室內(nèi)模擬氮素沉降對鹽漬化土壤氮素礦化和硝化作用

莫治新，杜海燕，劉彩婷，梁 瀅，葉爾克古麗，馮 源

(喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 喀什 844006)

室內(nèi)模擬氮素沉降對鹽漬化土壤氮素礦化和硝化作用

莫治新，杜海燕，劉彩婷，梁 瀅，葉爾克古麗，馮 源

(喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 喀什 844006)

【目的】研究氮素沉降對土壤氮素礦化及硝化作用。【方法】以喀什地區(qū)疏附縣爾庫薩克鄉(xiāng)鹽漬化土壤為試材，采用室內(nèi)模擬方法研究了氮素沉降對鹽漬化土壤氮素礦化和硝化作用?！窘Y(jié)果】表層土壤(0～20 cm)的礦質(zhì)氮含量最高。氮沉降后其各土層礦質(zhì)氮含量均高于無氮素沉降的結(jié)果，即氮沉降增加了土壤礦質(zhì)氮的含量。隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加，氮沉降后的土壤氮素凈硝化速率逐漸增加，沒有氮素沉降的土壤氮素凈硝化速率依次減少?！窘Y(jié)論】氮素的沉降加速了原有土壤氮素的硝化作用。氮沉降后其氮素的凈礦化速率變化規(guī)律性不強(qiáng)。

鹽漬化土壤；氮沉降；氮素礦化；氮素硝化

【本研究切入點(diǎn)】根據(jù)農(nóng)業(yè)部第二次土壤調(diào)查結(jié)果，新疆是我國鹽漬土分布面積最大、類型最全、范圍最廣的省區(qū)，除絕大多數(shù)山地和沙漠區(qū)外，其它地區(qū)幾乎均有鹽漬化土壤分布，新疆鹽漬化耕地面積達(dá) 122.87 hm2，占耕地總面積的 30.1 %[1]。鹽漬土是干旱半干旱地區(qū)一種重要的土壤資源和特殊的生態(tài)系統(tǒng)。過量鹽分會嚴(yán)重影響土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征，從而影響土壤氮素的供應(yīng)和轉(zhuǎn)化[2-5]?！狙芯恳饬x】土壤中氮素礦化和硝化過程提供植物生長所必須營養(yǎng)元素方面至關(guān)重要，土壤中的氮絕大部分是以有機(jī)態(tài)形式存在，約占土壤全氮量的92 %～98 %。但有機(jī)態(tài)氮不能被植物直接吸收利用，必須通過礦化作用轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)氮才可以被植物所吸收利用[6]。同時，礦化作用是供給作物生長所需氮素的重要過程，硝化作用是氮素轉(zhuǎn)化的另一個重要過程，硝化率是確定潛在氮素?fù)p失的一個關(guān)鍵因子[7]，因此研究降塵對土壤氮素礦化和硝化作用具有極其深遠(yuǎn)的意義?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本文以典型的鹽漬化土壤為研究對象，室內(nèi)模擬氮素沉降對鹽漬化土壤氮素礦化及硝化作用，為鹽漬化土壤合理施肥及管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

樣品在新疆喀什地區(qū)疏附縣吾庫薩克鄉(xiāng)進(jìn)行采集。吾庫薩克鄉(xiāng)地處塔克拉瑪干大沙漠邊緣，屬暖溫帶大陸性干旱沙漠氣候，年均氣溫13.1 ℃，最熱月平均氣溫26.3 ℃，極端最高氣溫38.5 ℃。年均降水量97.8 mm，年均蒸發(fā)量為2445.4 mm[8]。采樣區(qū)地下水位為1 m。該地區(qū)土壤鹽漬化類型為氯化物-硫酸鹽型，屬于中度鹽漬化土壤。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(2)氮素模擬試驗(yàn)。稱取過1 mm孔篩的風(fēng)干土樣10.0 g于125 mL廣口瓶中，按65 %田間持水量加入尿素溶液(200 mg/kg N)后蓋上瓶塞以保持土壤水分，置于與野外溫度相近的恒溫箱中模擬培養(yǎng)[9]。

1.3 樣品測定方法

土壤銨態(tài)氮測定采用靛酚藍(lán)比色法，硝態(tài)氮測定采用酚二磺酸比色法[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理[9]

凈礦化速率(mg·kg-1)=[(培養(yǎng)后礦質(zhì)氮)-(土壤初始礦質(zhì)氮]/培養(yǎng)天數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 氮沉降對鹽漬化土壤礦質(zhì)氮的作用

圖1表明：在0～5 cm及5～10 cm土壤深度，除培養(yǎng)7 d的土壤礦質(zhì)氮含量以外，其它不同培養(yǎng)時間內(nèi)均是在氮素沉降下的礦質(zhì)氮含量高于無氮素沉降的土壤。在10～20 cm土壤，培養(yǎng)0、7和21 d時，其氮素降塵下的土壤礦質(zhì)氮含量高于無氮素沉降的土壤；培養(yǎng)14和28 d時，氮素降塵下的土壤礦質(zhì)氮含量低于無氮素沉降的土壤。在20～30 cm土壤深度，培養(yǎng)0和7 d時，氮素降塵下的土壤礦質(zhì)氮含量高于無氮素沉降的土壤；培養(yǎng)14、21和28 d時，氮素降塵下的土壤礦質(zhì)氮含量低于無氮素沉降的土壤。在30～50 cm土壤深度，不同培養(yǎng)時間內(nèi)，土壤的礦質(zhì)氮含量均是氮素沉降后高于無氮素沉降的土壤。

培養(yǎng)7 d，氮沉降后各土層礦質(zhì)氮含量明顯下降，培養(yǎng)至14～28 d，各土層礦質(zhì)氮含量顯著增加，培養(yǎng)14 d時，0～5 cm土層增幅最明顯；培養(yǎng)21 d時， 10～20 cm土層增幅最大；培養(yǎng)28 d時， 5～10 cm土層增幅最大。由此表明，表層土壤(0～20 cm)的礦質(zhì)氮含量最高。氮沉降后其各土層礦質(zhì)氮含量均高于無氮素沉降的結(jié)果，由此說明，氮沉降增加了土壤礦質(zhì)氮的含量。

圖1 氮沉降下的土壤礦質(zhì)氮含量Fig.1 Mineralization N in nitrogen deposition

圖2 氮沉降下的土壤凈硝化速率Fig.2 Net nitrification rate in nitrogen deposition

2.2 氮沉降對鹽漬化土壤凈硝化速率的作用

圖2表明，在土壤0～50 cm深度范圍內(nèi)，氮沉降后土壤氮素的凈硝化速率均為負(fù)值，且均小于無氮素沉降的土壤凈硝化速率的含量(Plt;0.01)。隨著培養(yǎng)時間延伸，氮沉降后的土壤氮素凈硝化速率逐漸增加，沒有氮素沉降的土壤氮素凈硝化速率依次減少?？傊?，氮素沉降加速了原有土壤氮素的硝化作用。

2.3 氮沉降對鹽漬化土壤凈礦化速率的作用

圖3表明，在土壤0～5 cm深度范圍內(nèi)，在培養(yǎng)7和14 d時，其氮素降塵下的土壤凈礦化速率低于無氮素沉降的土壤；在培養(yǎng)21和28 d時，其氮素降塵下的土壤凈礦化速率高于無氮素沉降的土壤。在土壤5～10、10～20 cm深度范圍內(nèi)，在培養(yǎng)7和21 d時，其氮素降塵下的土壤凈礦化速率低于無氮素沉降的土壤；在培養(yǎng)14和28 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率高于無氮素沉降的土壤。在土壤20～30 cm深度范圍內(nèi)，培養(yǎng)7、14、28 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率低于無氮素沉降的土壤；培養(yǎng)21 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率高于無氮素沉降的土壤。在土壤30～50 cm深度范圍內(nèi)，培養(yǎng)7、21、28 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率高于無氮素沉降的土壤；培養(yǎng)14 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率低于無氮素沉降的土壤。

圖3 氮沉降下的土壤凈礦化速率Fig.3 Net ratio of net mineralized in nitrogen deposition

培養(yǎng)7 d，氮沉降后其各土層土壤凈礦化速率也呈現(xiàn)明顯下降的趨勢；培養(yǎng)14～28 d，各土層的氮素凈礦化速率有一定的增加，但是增加的趨勢不明顯。

3 結(jié) 論

土壤礦質(zhì)氮含量以表層土壤(0～20 cm)含量最高。氮沉降后其各土層礦質(zhì)氮含量均高于無氮素沉降的結(jié)果，即氮沉降增加了土壤礦質(zhì)氮的含量。隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加，氮沉降后的土壤氮素凈硝化速率逐漸增加，沒有氮素沉降的土壤氮素凈硝化速率依次減少?？傊?，氮素的沉降加速了原有土壤氮素的硝化作用。氮沉降后其氮素的凈礦化速率變化規(guī)律性不強(qiáng)。

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(責(zé)任編輯 李山云)

EffectofLaboratorySimulationofNitrogenDepositiononNitrogenMineralizationandNigrificaitonofSalinitySoil

MO Zhi-xin, DU Hai-yan, LIU Cai-ting, LIANG Ying, GU Li ·Ye’er’ke, FENG Yuan

(College of Chemistry and Environmental Science, Kashgar University, Xinjiang Kashgar 844006,China)

【Objective】Effects of nitrogen diposition on soil mineralization and nigrification were studied in the present paper. 【Method】The salinity soil in Erkusack village, Shufu County, Kashgar areas was taken as the research material and laboritory simulation methods were adopted. 【Result】The soil mineral nitrogen content in surface soil was the highest (0-20 cm). After the settlement of nitrogen deposition each soil mineral nitrogen content was higher than that without nitrogen deposition, showing that the nitrogen deposition increased the soil mineral nitrogen content. With the increase of training days, after nitrogen deposition soil net nitrogen nitrification rate increased gradually, while for that without nitrogen diposition, in turn, the soil net nitrogen nitrification rate gradually reduced. 【 Conclusion 】 The settlement of nitrogen speeds up the original soil nitrogen nitrification. After nitrogen deposition its net nitrogen mineralization rate change regularity was not strong.

Salinity soil；Nitrogen deposition；Nitrogen mineralization；Nitrogen nigrification

S158

A

1001-4829(2017)11-2537-04

10.16213/j.cnki.scjas.2017.11.025

2016-12-13

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41161037)；新建自治區(qū)高校科研計(jì)劃面上項(xiàng)目；國家級大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目(201510763024，20160763020)；喀什大學(xué)重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目(KSA2014011)

莫治新(1978-),女,安徽六安人,主要從事土壤與環(huán)境方面的教學(xué)和科研工作,副教授,碩士研究生，E-mail:mzxzky@163.com。