蚯蚓糞對(duì)海南甘蔗園磚紅壤氮素礦化和硝化的影響

單 穎，趙鳳亮，*，鄒剛?cè)A，李 瑋，何振立， Adel M R A Abdelaziz，4

(1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571101； 2.農(nóng)業(yè)部儋州農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，海南 儋州 571737； 3.佛羅里達(dá)大學(xué) 印第安河研究教育中心 食品與農(nóng)業(yè)研究所，美國(guó) 佛羅里達(dá) 34945； 4.埃及農(nóng)業(yè)研究中心 有機(jī)農(nóng)業(yè)中心實(shí)驗(yàn)室，埃及 開(kāi)羅 12619)

蚯蚓糞對(duì)海南甘蔗園磚紅壤氮素礦化和硝化的影響

單 穎1，2，趙鳳亮1，2，*，鄒剛?cè)A1，2，李 瑋1，2，何振立3， Adel M R A Abdelaziz1，2，4

(1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571101； 2.農(nóng)業(yè)部儋州農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，海南 儋州 571737； 3.佛羅里達(dá)大學(xué) 印第安河研究教育中心 食品與農(nóng)業(yè)研究所，美國(guó) 佛羅里達(dá) 34945； 4.埃及農(nóng)業(yè)研究中心 有機(jī)農(nóng)業(yè)中心實(shí)驗(yàn)室，埃及 開(kāi)羅 12619)

蚯蚓糞；磚紅壤；氮；礦化作用；硝化作用

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤采自海南澄邁永發(fā)鎮(zhèn)(109°56′45.8″E，19°44′7.4″N)甘蔗園耕層土壤，土質(zhì)為磚紅壤，質(zhì)地黏重。采集耕作層0～20 cm的土壤，置于陰涼處自然風(fēng)干，研磨過(guò)2 mm篩保存?zhèn)溆谩９┰囃寥纏H值5.62，全氮含量1.12 g·kg-1，全磷0.14 g·kg-1，全鉀0.68 g·kg-1，銨態(tài)氮18.55 mg·kg-1，硝態(tài)氮41.16 mg·kg-1。

1. 2 培養(yǎng)試驗(yàn)

試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理，蚯蚓糞與干土的質(zhì)量比分別為0(CK，不加蚯蚓糞)、1∶11(V1)、1∶5(V2)、1∶3(V3) 和1∶2(V4)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。具體如下：CK，360 g供試土壤；V1，30 g蚯蚓糞+330 g供試土壤；V2，60 g蚯蚓糞+300 g供試土壤；V3，90 g蚯蚓糞+270 g供試土壤；V4，120 g蚯蚓糞+240 g供試土壤。2016年10月31日，按照比例將蚯蚓糞與干土混勻，加入塑料培養(yǎng)瓶中，保持70%田間持水量，置于26 ℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每隔3 d補(bǔ)充1次水分，并于培養(yǎng)開(kāi)始后的第2、8、16、26、38、52天取樣測(cè)定土壤理化性質(zhì)。

1. 3 測(cè)定方法

1. 4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)在Excel 2007軟件平臺(tái)上進(jìn)行整理和方差分析，對(duì)有顯著差異的處理采用Ducan法進(jìn)行多重比較，用Origin 9.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加蚯蚓糞對(duì)土壤pH的影響

1.產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 19472.2—2004埋地用聚乙烯（PE）結(jié)構(gòu)壁管道系統(tǒng) 第二部分 聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

不同蚯蚓糞添加量水平對(duì)土壤pH的影響如圖1所示。試驗(yàn)期間，CK處理的土壤pH值整體呈小幅增加趨勢(shì)，52 d后與土壤本底值相比，升高0.66個(gè)單位。試驗(yàn)前期，添加蚯蚓糞的4個(gè)處理土壤pH差異顯著，整體呈下降趨勢(shì)，至第8 d降至最低值，26 d后，土壤pH緩慢增加，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，各處理土壤pH值分別比CK處理的土壤pH值高0.11～0.98個(gè)單位。

圖1 不同蚯蚓糞添加量下土壤pH隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.1 Dynamic changes of soil pH under different vermicompost application rates

2.2添加蚯蚓糞對(duì)土壤全氮含量的影響

不同蚯蚓糞添加量水平下，培養(yǎng)過(guò)程中土壤TN含量的變化情況如圖2所示。前16 d，CK處理的土壤TN含量迅速下降，隨后變化較小，至培養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，較土壤本底值降低70.54%。添加蚯蚓糞的4個(gè)處理土壤TN含量在試驗(yàn)前期逐漸增加，至第8天時(shí)達(dá)到最大值，4個(gè)處理土壤TN含量分別為同期CK的1.96、1.94、1.72和2.40倍，說(shuō)明添加蚯蚓糞增加了土壤中的TN含量。之后，土壤TN含量迅速下降，16 d后，V1、V2和V3處理土壤TN含量小幅變化，V4處理土壤TN含量仍逐漸增加，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各處理土壤TN含量分別是同期CK處理的1.40、2.16、2.88和4.45倍。

2.3 添加蚯蚓糞對(duì)土壤礦質(zhì)氮含量的影響

培養(yǎng)過(guò)程中土壤礦質(zhì)氮含量的變化情況如圖3所示。整體來(lái)看，試驗(yàn)前26 d，土壤礦質(zhì)氮含量變化幅度較小，后期變化明顯。其中前8 d，各處理土壤礦質(zhì)氮含量小幅增加，隨后下降。添加蚯蚓糞的處理土壤礦質(zhì)氮含量至第16天降至最低值，26 d后，土壤礦質(zhì)氮含量迅速增加，至培養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各處理間差異顯著，各處理土壤礦質(zhì)氮含量分別是同期CK的1.21、1.62、2.04和2.83倍。

圖2 不同蚯蚓糞添加量下土壤TN 含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.2 Dynamic changes of soil TN under different vermicompost application rates

圖3 不同蚯蚓糞添加量下土壤礦質(zhì)氮含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.3 Dynamic changes of soil mineral N contents under different vermicompost application rates

圖4 不同蚯蚓糞添加量下土壤含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.4 Dynamic changes of soil N-N contents under different vermicompost application rates

圖5 不同蚯蚓糞添加量下土壤含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.5 Dynamic changes of soil N-N contents under different vermicompost application rates

2.4添加蚯蚓糞對(duì)土壤礦化作用和硝化作用的影響

不同添加量的蚯蚓糞對(duì)土壤礦化和硝化作用影響顯著，試驗(yàn)條件下土壤累積凈礦化氮量、凈礦化速率和凈硝化速率如表1所示。培養(yǎng)52 d后，土壤的累積凈礦化氮量、凈礦化速率和凈硝化速率均隨蚯蚓糞添加量的增多而顯著升高，V1、V2、V3和V4處理土壤的累積凈礦化氮量(凈礦化速率)分別為CK的1.47、2.40、3.35和5.13倍，凈硝化速率分別是CK的2.23、3.74、5.23和8.16倍?？梢钥闯?，施用蚯蚓糞顯著促進(jìn)了土壤礦化和硝化作用的進(jìn)行。

3 討論

表1添加蚯蚓糞對(duì)土壤累積凈礦化氮量、凈礦化速率和凈硝化速率的影響

Table1Effects of vermicompost on accumulated N mineralization content， net mineralization and nitrification rates in soil

處理Treatment累積凈礦化氮量AccumulatedNmineralizationcontent/(mg·kg-1)凈礦化速率Netmineralizationrate/(mg·kg-1·d-1)凈硝化速率Netnitrificationrate/(mg·kg-1·d-1)CK47.31±13.00c0.91±0.25c0.56±11.58dV169.74±3.44c1.34±0.07c1.26±3.05cV2113.72±11.83b2.19±0.23b2.11±11.58bV3158.68±1.79b3.05±0.12b2.95±7.67bV4242.90±18.18a4.67±0.16a4.60±8.99a

同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫(xiě)字母的表示差異顯著(P<0.05)。

Values within a column followed by different lowercase letters indicated significant difference atP<0.05.

本研究使用經(jīng)過(guò)風(fēng)干、過(guò)篩后的甘蔗園磚紅壤加水進(jìn)行培養(yǎng)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)風(fēng)干后土壤樣品的理化性質(zhì)以及微生物數(shù)量和活性往往會(huì)發(fā)生變化。研究表明，風(fēng)干紅壤加水培養(yǎng)較新鮮土壤的微生物數(shù)量顯著增加，土壤微生物量碳、氮含量也隨之增加，能夠促進(jìn)土壤礦化作用，但由于硝化菌數(shù)量減少，硝化作用受到抑制[30]。另有研究指出，土壤風(fēng)干過(guò)程對(duì)硝化作用的影響因土壤性質(zhì)、利用方式等有所差異，對(duì)于旱地土壤沒(méi)有顯著影響[31]。本研究認(rèn)為，提高蚯蚓糞用量能夠顯著促進(jìn)土壤礦化和硝化作用的進(jìn)行，這可能還受到風(fēng)干土壤中微生物的影響；因此，為了更可靠地反映蚯蚓糞對(duì)田間土壤氮素實(shí)際礦化和硝化作用的影響，仍需開(kāi)展具有針對(duì)性的田間試驗(yàn)。同時(shí)，蚯蚓糞添加條件下土壤氮素的轉(zhuǎn)化過(guò)程受土壤類型、蚯蚓糞性質(zhì)，以及多種因素的影響，但當(dāng)前相關(guān)報(bào)道甚少，需要進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)研究。本研究表明，蚯蚓糞可以促進(jìn)海南甘蔗園磚紅壤氮素的礦化和硝化作用，有利于土壤硝態(tài)氮的累積，但未開(kāi)展淋溶試驗(yàn)。海南氣候多雨，土壤保肥能力差，硝酸鹽的累積會(huì)提高土壤硝態(tài)氮的淋失風(fēng)險(xiǎn)，這一過(guò)程還需進(jìn)一步研究明確。

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(責(zé)任編輯高 峻)

EffectsofvermicompostonnitrogenmineralizationandnitrificationoflatosolincanefieldinHainan

SHAN Ying1，2， ZHAO Fengliang1，2，*， ZOU Ganghua1，2， LI Wei1，2， HE Zhenli3， ABDELAZIZ Adel M R A1，2，4

(1.InstituteofEnvironmentandPlantProtection，ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences，Haikou571101，China; 2.DanzhouScientificObservingandExperimentalStationofAgro-Environment，MinistryofAgriculture，Danzhou571737，China; 3.InstituteofFoodandAgriculturalSciences，IndianRiverResearchandEducationCenter，UniversityofFlorida，F(xiàn)ortPierce，F(xiàn)L34945，USA; 4.CentralLabofOrganicAgriculture，AgriculturalResearchCenter，Giza12619，Egypt)

vermicompost; latosol; nitrogen; mineralization; nitrification

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2017-05-05

國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503106)；海南省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(ZDYF2016149)；國(guó)家外國(guó)專家局高端外國(guó)專家項(xiàng)目(GDW20154600260)；中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(1630042016004)

單穎(1990—)，女，內(nèi)蒙古包頭人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事農(nóng)業(yè)面源污染防控與土壤改良研究。E-mail：shanying@catas.cn

*通信作者，趙鳳亮，E-mail：zfl7409@163.com

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1004-1524(2017)11-1890-07