不同水分狀態(tài)下塿土氮磷鉀含量變化

孟婷婷，胡 雅

(1.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司， 陜西 西安 710075； 2.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司， 陜西 西安 710075； 3.自然資源部 退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安 710075； 4.陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心， 陜西 西安 710075)

土壤是植物水分吸收的主要來源，而土壤中的水分主要來自于降水和人工灌溉，并參與巖石圈-生物圈-大氣圈-水圈的水分大循環(huán)。土壤水分主要影響土壤通氣性、土壤微生物活性和土壤酶活性，水分過量時，土壤通氣性差、微生物和酶活性增加；土壤水分不足時，土壤孔隙度增大，土壤微生物減少，土壤酶活性受到抑制。這一系列變化會影響土壤養(yǎng)分含量的變化。

全球氣候變化背景下，局部地區(qū)可能經(jīng)歷頻繁劇烈的干濕過程或者是長期干旱后灌溉引起劇烈干濕交替現(xiàn)象。干濕交替引起的土壤水分狀態(tài)不同對土壤氮磷鉀激活轉(zhuǎn)化有著重要影響，其在提高養(yǎng)分利用率、減少環(huán)境污染和勞動力投入方面較普通肥料具有明顯優(yōu)勢[1-2]。筆者從常見的環(huán)境因素“水分”出發(fā)，研究在不同水分狀態(tài)下土體中氮、磷、鉀營養(yǎng)元素釋放及激活機(jī)理。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)土壤

試驗(yàn)土壤為關(guān)中塿土，樣品采自田間0～20 cm土層，經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干后，過2 mm篩后備用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)長期干燥、長期水淹和干濕交替3個處理，每個處理重復(fù)3次，每個處理設(shè)置30樣次燒杯，共計90個燒杯。長期干燥處理是將裝土燒杯放置于40℃烘箱內(nèi)恒溫培養(yǎng)；長期水淹處理是將裝土燒杯灌水至高出杯內(nèi)土面2 cm，杯口蒙上保鮮膜，放置于室內(nèi)常溫培養(yǎng)(隨時加水保持杯內(nèi)土壤處于飽和厭氧環(huán)境，每天記錄室內(nèi)溫度)；干濕交替處理是使杯中土壤一半時間處于水淹狀態(tài)、一半時間處于干燥狀態(tài)，干燥培養(yǎng)方法同長期干燥處理，水淹培養(yǎng)同長期水淹處理。3個處理前6次每隔15 d取1次杯中土壤、后4次每隔30 d取1次杯中土壤，總計培養(yǎng)持續(xù)時間為210 d。

1.3 指標(biāo)測定

每次采集的土樣經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干后，分別研磨過1 mm篩和0.149 mm篩，用以測定土壤有效磷、速效鉀和全氮含量。測定方法根據(jù)鮑士旦主編《土壤農(nóng)化分析》[3]分別用0.5 mol/L NaHCO3浸提比色法、CH3COONH4浸提火焰光度法、半微量凱氏法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理與繪圖均采用Excel 2020。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理塿土全氮含量變化

由圖1可知，塿土在長期干燥條件下全氮含量總體呈上升趨勢，最小值出現(xiàn)在第30 d，為0.60 g/kg，最大值出現(xiàn)在第120 d，為0.74 g/kg，較最小值增加了8.8%。長期水淹條件下全氮含量總體變化不大，最小值出現(xiàn)在第15 d，為0.61 g/kg，最大值出現(xiàn)在210 d，為0.66 g/kg，較最小值增加了8.2%。干濕交替條件下，全氮含量在前45 d呈增加趨勢且在第45 d達(dá)到最大值，為0.69 g/kg，隨著培養(yǎng)時間的延長呈下降趨勢，在第60 d出現(xiàn)最小值，為0.58 g/kg，較最大值減少了15.9%。水分含量對土壤全氮含量的影響，總體表現(xiàn)為長期干燥>長期水淹>干濕交替。長期干燥對土壤氮素礦化有著重要影響[4-5]，其原因可能是長期干燥增加了NH4+、-N、NO3-N及游離氨基酸的含量，從而使土壤中全氮含量增加。

2.2 各處理塿土有效磷含量變化

由圖2可知，在長期干燥下，塿土有效磷含量呈現(xiàn)出先減少后增加再減少的趨勢，在培養(yǎng)60 d時含量最低，為16.9 mg/kg，120 d時達(dá)到最大值，為22.5 mg/kg，較最小值增加了33.1%。長期水淹下，塿土有效磷含量呈現(xiàn)出先降低后增加的趨勢，最低值出現(xiàn)在培養(yǎng)75 d，為13.6 mg/kg，最大值出現(xiàn)在培養(yǎng)末期210 d，為17.3 mg/kg，較最小值增加了27.2%。干濕交替下，塿土有效磷含量最低值出現(xiàn)在培養(yǎng)60 d，為17.3 mg/kg，最高值出現(xiàn)在培養(yǎng)180 d，為20.9 mg/kg，較最小值增加了20.8%。水分對塿土有效磷含量的影響，總體表現(xiàn)為長期干燥>干濕交替>長期水淹。干濕交替時土壤中的磷素會被釋放出來，其化學(xué)形態(tài)變得活潑[6]，所以土壤有效磷釋放與吸收并存。

2.3 各處理塿土速效鉀含量變化

由圖3可知，長期干燥下，塿土速效鉀含量呈增加趨勢，在培養(yǎng)15 d達(dá)最低值，為136 mg/kg，培養(yǎng)150 d時達(dá)到最大值，為145 mg/kg，增加了6.6%。長期水淹下，塿土速效鉀含量呈減少趨勢，最大值出現(xiàn)在培養(yǎng)30 d，為150 mg/kg，最小值出現(xiàn)在培養(yǎng)75 d和90 d，為136 mg/kg，較最大值減少了9.3%。干濕交替下，塿土速效鉀含量呈現(xiàn)出增加趨勢，最低值在培養(yǎng)15 d，為127 mg/kg，最大值出現(xiàn)在培養(yǎng)210 d為143 mg/kg，增加了12.6%。水分對塿土速效鉀含量的影響，總體表現(xiàn)為長期水淹>長期干燥>干濕交替。長期干燥和干濕交替下，可能是由于鉀被還原，亞鐵亞錳相對較多，置換出土壤吸附的鉀離子，造成鉀離子活化[7]，從而土壤速效鉀含量增高。

3 結(jié)論

不同水分狀態(tài)對氮磷鉀轉(zhuǎn)化的影響不同。全氮含量在長期干燥條件下呈上升趨勢，長期水淹和干濕交替條件下變化不大，總體表現(xiàn)為長期干燥>長期水淹>干濕交替；有效磷在長期干燥、長期水淹和干濕交替條件下吸收與釋放并存，總體表現(xiàn)為長期干燥>干濕交替>長期水淹；速效鉀含量在長期水淹條件下呈下降趨勢，長期干燥和干濕交替下含量呈增加趨勢，總體表現(xiàn)為長期水淹>長期干燥>干濕交替。