長期施肥對黃泥田土壤團聚體中氮素積累和有機氮組成的影響

王飛，李清華，何春梅，游燕玲，黃毅斌

長期施肥對黃泥田土壤團聚體中氮素積累和有機氮組成的影響

福建省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，福州 350013

【目的】氮是南方黏瘦型中低產(chǎn)田重要的限制因子。研究長期施肥對黃泥田團聚體中氮素累積及有機氮組成的影響，為合理培肥及土壤氮庫管理提供依據(jù)?！痉椒ā坎杉S泥田36年定位試驗中不施肥（CK）、單施化肥（NPK）、化肥+牛糞（NPKM）、化肥+全量稻秸還田（NPKS）4種處理耕層土壤，采用濕篩和Bremner有機氮分級方法，分析團聚體氮素累積與有機氮組分含量及分配的變化?！窘Y果】施肥處理＞2 mm團聚體全氮含量較CK顯著增加12.7%—51.9%（＜0.05）；NPKM與NPKS處理＞2 mm團聚體對原土全氮累積貢獻率較CK分別顯著提高24.7與20.0個百分點（＜0.05）。施肥處理＞2 mm團聚體酸解性氮與非酸解性氮含量分別較CK增加10.1%—36.3%與20.7%—100.5%，并相應提高兩組分對原土全氮累積貢獻率，NPKM與NPKS處理增加尤為明顯。對于＞2 mm團聚體，施肥處理酸解銨態(tài)氮含量較CK顯著增加17.2%—40.4%（＜0.05），以NPKM處理增加最為明顯；酸解氨基酸態(tài)氮與酸解未知態(tài)氮含量分別以NPKS與NPKM處理增加最為明顯，分別較CK顯著提高24.0%與52.1%（＜0.05）。＞2 mm與0.25—2 mm團聚體的非酸解性氮及酸解銨態(tài)氮與相應粒級團聚體中的堿解氮含量呈顯著正相關（＜0.05）。配合稻秸還田較配施牛糞更有利于＞2 mm團聚體非酸解性氮的累積。配施牛糞對提高＞2 mm團聚體酸解銨態(tài)氮、酸解未知態(tài)氮含量與對原土全氮累積貢獻率最為明顯，配合稻秸還田則對提高酸解氨基酸態(tài)氮含量及對原土全氮累積貢獻最為明顯。冗余分析表明，水稻氮吸收量受＞2 mm與0.25—2 mm團聚體非酸解性氮組分影響較大，NPKM和NPKS處理水稻氮吸收量受土壤有機氮組分影響高于NPK與CK處理。【結論】長期施肥增加了黃泥田耕層土壤＞2 mm團聚體全氮含量及對原土全氮累積貢獻率，有機無機肥配施尤為明顯。＞2 mm團聚體中非酸解性氮、酸解性氮及酸解銨態(tài)氮含量與該團聚體中堿解氮含量以及水稻氮吸收量關系密切，是重要的有效氮庫。

長期施肥；有機氮組分；土壤團聚體；黃泥田；化肥；有機肥

0 引言

【研究意義】氮是陸地生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力最重要的限制因子[1]。氮在土壤中主要以有機氮形態(tài)存在，占全氮的90%以上[2]，大部分有機氮需經(jīng)礦化作用才能轉化為可被植物吸收利用的無機氮，而作為土壤有機氮的重要化學形態(tài)，有機氮組分是影響土壤氮素有效性的重要因素[3]。水稻土是南方最重要的農(nóng)田土壤，但南方紅壤發(fā)育的黏瘦型中低產(chǎn)田比重大，供氮不足，而團聚體在維持土壤肥力與生產(chǎn)力方面發(fā)揮著重要作用。因此，深入研究長期施肥下土壤團聚體有機氮累積及組成可為稻田土壤定向培肥及氮庫高效管理提供依據(jù)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。【前人研究進展】土壤有機氮組分主要采用Bremner酸水解分級法[4]，該方法將土壤有機氮分為酸解性氮和非酸解性氮等組分。長期不同施肥措施對耕層土壤酸解氮各組分含量均有顯著影響。有機無機肥配施下黏壤土酸解有機氮較單施化肥提高7%—34%[5]，單施化肥和有機無機肥配施均改變了土壤酸解氮各組分的含量和分配比例，其中酸解氨基酸態(tài)氮含量和分配比例的提升效果最為明顯[6-7]。在等氮磷鉀施肥量下，長期綠肥和秸稈還田替代部分化肥有效提高了紅壤性水稻土有機氮中微生物量氮和酸解銨態(tài)氮的含量，促進了土壤有機氮的礦化[8]，但也有研究表明，豬糞替代氮肥顯著提高了稻麥輪作條件下酸解氨基酸態(tài)氮和酸解未知態(tài)氮含量[9]。有機肥施用可影響不同粒級酸解有機氮的分布。14年29茬稻-麥水旱輪作試驗表明，化肥氮主要進入0—2 μm的黏粒，有機肥氮則同化進入各粒級中的氨基糖態(tài)氮及2 μm以上各粒級的氨基酸氮中[10]?！颈狙芯壳腥朦c】不同施肥影響土壤有機氮周轉和組分分配，但受到氣候、土壤類型與肥源性質等影響，存在較大不確定性，且土壤有機氮組分變化是一個長期性的過程，區(qū)域性土壤氮素累積及組成也需要長時間序列才可完整掌握動態(tài)規(guī)律。另外，團聚體在土壤氮素累積及有機氮組分分配、轉化過程可能扮演著重要作用，但不同施肥尤其是有機物質投入下對南方稻田土壤團聚體氮素累積、有機氮組分分配以及有效性影響尚不明確。【擬解決的關鍵問題】本研究借助南方典型黃泥田36年長期定位試驗，采用濕篩和Bremner有機氮分級方法，從團聚體角度解析紅黃壤區(qū)中低產(chǎn)黃泥田長期不同施肥下氮素累積和有機氮組分變化特征，闡明長期施肥對土壤團聚體氮素累積和有機氮組成以及氮有效性的影響，以期為南方黃泥田定向培肥及土壤氮庫優(yōu)化管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗點位于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部福建耕地保育科學觀測實驗站內（閩侯縣白沙鎮(zhèn)）。供試土壤類型為滲育性水稻土亞類的黃泥田土屬，成土母質為低丘坡積物，由地帶性紅壤水耕熟化形成。定位試驗始于1983年，試驗開始時耕層（0—20 cm）土壤基本性質為pH 4. 90、有機碳12.53 g·kg-1、全氮1.49 g·kg-1、堿解氮141 mg·kg-1、有效磷12 mg·kg-1、速效鉀41 mg·kg-1。土壤質地為壤黏土（國際制）。試驗地1983—2004年均種植雙季稻，2005年開始種植單季稻。

1.2 試驗設計

試驗設4個處理：（1）不施肥（CK）；（2）氮磷鉀化肥（NPK）；（3）氮磷鉀化肥+牛糞（NPKM）；（4）氮磷鉀化肥+稻秸全量還田（NPKS），3次重復，小區(qū)面積12 m2，隨機區(qū)組排列。每季施用化肥量為N 103.5 kg·hm-2、P2O527 kg·hm-2、K2O 135 kg·hm-2。牛糞養(yǎng)分平均含量為有機碳249.9 g·kg-1、N 13.2 g·kg-1、P2O58.0 g·kg-1、K2O 8.9 g·kg-1，干牛糞每茬施用量3 750 kg·hm-2。水稻秸稈施用量為上茬稻秸全部還田，風干樣在3 660 —5 150 kg·hm-2范圍，水稻秸稈多年養(yǎng)分平均含量為有機碳377.3 g·kg-1、N 7.8 g·kg-1、P2O52.1 g·kg-1、K2O 27.1 g·kg-1。氮、鉀化肥一半作基肥，一半作分蘗追肥，磷肥全部作基肥施用。供試化肥分別用尿素、過磷酸鈣、氯化鉀。各處理除施肥外，其他管理措施一致。水稻品種每3—4年輪換一次，與當?shù)刂髟云贩N保持一致，其中2018年供試水稻品種為中浙優(yōu)8號。

1.3 樣品采集與分析

于2018年單季稻收割后，采用不銹鋼取土器采集各試驗小區(qū)0—20 cm耕層土壤樣品。采集的土壤樣品分為兩部分：一部分在室溫下自然風干并適時翻動，沿自然結構剝成小塊土樣（5 mm以內），風干后樣品用于土壤團聚體與化學性狀的分析測定；另一部分采集新鮮土樣用于土壤微生物生物量氮與可溶性氮等指標分析。同時采集各處理小區(qū)的籽粒與稻秸樣品，于105℃殺青15 min，65℃烘干至恒重后磨碎，用于測定水稻籽粒和稻秸氮含量。

團聚體的分級采用濕篩法，參考SIX等[11]方法，并稍作改進。稱取100 g風干土，在25℃環(huán)境下濕潤10 min，后將土壤放入濕篩筒中完全浸潤5 min，最后通過土壤團粒分析儀（ZY200-Ⅱ型）上下勻速振動5 min，振幅4 cm，讓土樣依次通過2、0.25、0.053 mm的篩子，得到4種粒級的團聚體：＞2、0.25—2、0.053—0.25、＜0.053 mm（差減法），將各個粒級的團聚體在40℃下烘干，并稱重，同時收集濕篩筒中溶液?？傆袡C碳分析儀法（TOC-LCSH）分析溶液全氮含量，計算濕篩筒中溶液全氮質量，并計算該方法下氮回收率。

氮回收率（%）=（原狀土壤樣品全氮質量-濕篩筒中溶液全氮質量）/原狀土壤樣品全氮質量×100。

CK、NPK、NPKM與NPKS處理氮回收率分別為87.3%、91.9%、93.4%與93.4%。分析原土與各粒級團聚體全氮、堿解氮以及有機氮組分等含量。

土壤全氮采用元素分析儀（TruMac CNS Analyzer，LECO，USA）測定。堿解氮采用堿解擴散法測定，微生物生物量氮采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提，總有機碳分析儀法測定；土壤可溶性氮采用蒸餾水浸提，利用總有機碳分析儀（TOC-LCSH）檢測；土壤有機氮組分采用Bremner有機氮分級法測定[4]，其中酸解性氮采用凱氏法測定，非酸解性氮為全氮與酸解性氮差減法求得，酸解銨態(tài)氮采用MgO蒸餾法測定，酸解銨態(tài)氮+酸解氨基糖態(tài)氮采用磷酸-硼砂鹽緩沖液蒸餾法測定，酸解氨基酸態(tài)氮采用茚三酮氧化、磷酸-硼酸鹽緩沖液蒸餾法測定，酸解氨基糖態(tài)氮和酸解未知氮通過差減法求得。水稻植株氮含量采用H2SO4-H2O2消煮-凱氏法測定[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

式中，為各粒級團聚體全氮含量（g·kg-1），為各粒級團聚體質量所占比例。

籽粒（稻秸）氮吸收（kg·hm-2）=籽粒產(chǎn)量（稻秸產(chǎn)量）×籽粒（稻秸）氮含量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2016、DPS7.05進行單因素試驗方差統(tǒng)計，LSD法多重比較分析。應用Cannoco5.0統(tǒng)計軟件冗余分析方法（RDA）分析土壤有機氮組分與水稻氮吸收的關系。

2 結果

2.1 不同施肥對原土相關氮素指標的影響

表1顯示，施肥均顯著提高了原土全氮、堿解氮與可溶性氮含量（＜0.05），較CK分別增幅18.9%—43.3%、16.1%—45.8%與20.6%—35.7%，其中以NPKM處理增加最為明顯，其全氮含量也顯著高于NPKS與NPK處理；NPKM與NPKS處理微生物生物量氮較CK分別提高54.0%與52.7%，差異均顯著（＜0.05），NPKM處理較NPK處理也顯著提高26.6%（＜0.05）。上述說明，施肥提高了原土全氮等相關氮素因子含量，尤其是NPKM處理。

2.2 不同施肥對各團聚體全氮含量及其對原土全氮累積貢獻的影響

黃泥田耕層土壤以＞2 mm和0.25—2 mm團聚體組成為主。長期施肥增加了黃泥田土壤＞2 mm團聚體的質量比重[13]。從各粒級團聚體全氮含量來看，施肥處理＞2 mm、0.25—2 mm和＜0.053 mm團聚體全氮含量分別比CK提高12.7%—51.9%、21.4%—39.2%和4.3%—27.5%，其中NPKM增加最為顯著（＜0.05），各處理0.053—0.25 mm團聚體全氮含量無顯著差異（圖1）。

不同小寫字母表示同一粒級不同處理間差異達5%顯著水平（P＜0.05）。下同

表1 不同施肥下原土相關氮素因子含量

同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達到5%顯著水平（＜0.05）。下同

Values followed by different lowercase letters within the same column indicate significant differences among treatments at＜0.05. The same as below

從各粒級團聚體對原土全氮累積貢獻率來看（表2），以＞2 mm團聚體對原土全氮累積貢獻最高，占44.5%—69.2%，其次是0.25—2 mm團聚體，占27.0% —40.7%，說明上述二者團聚體是土壤全氮累積的主要場所。從中可看出，施肥均增加了＞2 mm團聚體對原土全氮的累積貢獻率，尤其是NPKM、NPKS處理，其分別較CK提高24.7和20.0個百分點，也顯著高于NPK處理（＜0.05）；而與CK相比，施肥處理不同程度降低了0.25—2 mm、0.053—0.25 mm及＜0.053 mm團聚體對原土全氮累積貢獻率，其中NPKM處理分別降低15.0、7.5與2.3個百分點，NPKS處理分別降低11.7、6.4與2.0個百分點，差異均顯著（＜0.05）。

表2 不同施肥下各粒級團聚體對原土全氮累積貢獻率

2.3 不同施肥對團聚體酸解性氮和非酸解性氮含量及其對原土全氮累積貢獻的影響

表3顯示，施肥提高了＞2 mm團聚體酸解性氮與非酸解性氮含量，分別較CK增幅10.1%—36.3%與20.7%—100.5%，除NPK處理的非酸解性氮含量外，差異均顯著（＜0.05）；施肥也在一定程度上提高了0.25—2 mm團聚體酸解性氮與非酸解性氮含量，其中NPKM處理的非酸解性氮含量較CK提高139.1%，差異顯著（＜0.05）；不同處理0.053— 0.25 mm與＜0.053 mm團聚體的酸解性氮與非酸解性氮含量均無顯著差異。上述說明，施肥主要影響＞2 mm團聚體中的酸解性氮和非酸解性氮含量，其次是0.25—2 mm團聚體，這與施肥對各粒級團聚體全氮含量影響趨勢基本一致。從中也可看出，不同有機物質投入對＞2 mm團聚體氮組分影響不同。與NPK處理相比，NPKM的＞2 mm團聚體酸解性氮含量增加占該粒級全氮增加的50.4%，非酸解性氮增加占全氮增加的49.6%，而NPKS的酸解性氮含量增加僅占該粒級全氮增加的22.5%，但非酸解性氮增加占全氮增加的77.5%，說明＞2 mm團聚體中，相較于NPKM處理，NPKS處理更有利于非酸解性氮的累積。

表3 不同施肥團聚體酸解性氮和非酸解性氮含量及其對原土全氮累積貢獻

AHN: Acid-hydrolyzable nitrogen; NHN: Non-hydrolysable N

表3顯示，土壤中各粒級團聚體有機氮組分主要以酸解性氮形態(tài)存在。施肥均不同程度提高了＞2 mm團聚體酸解性氮與非酸解性氮對原土全氮累積貢獻率，NPKM與NPKS處理增加尤為明顯（＜0.05），其中NPKM處理較CK分別增加13.4與11.2個百分點，NPKS分別增加7.9與12.1個百分點，但施肥總體降低了0.25—2 mm與＜0.053 mm團聚體酸解性氮及非酸解性氮對原土全氮累積貢獻率，尤其是NPKM與NPKS處理，不同處理＜0.053 mm團聚體酸解性氮對原土全氮累積貢獻率無顯著差異。

2.4 不同施肥對團聚體酸解性氮組分含量及其對原土全氮累積貢獻的影響

對團聚體酸解性氮組分進一步分析可知（表4），施肥均不同程度提高了＞2 mm團聚體中酸解銨態(tài)氮含量，較CK增幅17.2%—40.4%，差異均顯著（＜0.05），以NPKM處理增加最為明顯；各處理酸解氨基糖態(tài)氮無顯著差異；施肥處理的酸解氨基酸態(tài)氮、酸解未知態(tài)氮含量較CK均有不同程度增加，前者以NPKS處理增幅最為明顯，較CK與NPK處理分別提高24.0%與24.3%，差異均顯著（＜0.05），后者以NPKM處理最為明顯，較CK與NPK處理分別提高52.1%與31.2%，差異均顯著（＜0.05）。不同處理0.25—2 mm與0.053—0.25 mm團聚體的有機氮各組分含量均無顯著差異；＜0.053 mm團聚體中，施肥處理酸解氨基糖態(tài)氮含量較CK均有所增加，其中以NPK處理增加最為明顯，差異顯著（＜0.05）。

表4 不同施肥下團聚體酸解性氮組分含量及其對原土全氮累積貢獻

AHN: Acid-hydrolyzable nitrogen; AMMN: Hydrolysable ammonia N; ASN: Hydrolysable amino sugar N; AAN: Hydrolysable amino acid N; HUN: Hydrolysable unknown N. The same as below

表4進一步表明，不同施肥處理各粒級團聚體酸解性氮組分的原土全氮累積貢獻均以酸解未知態(tài)氮最高。有機物料的投入（NPKM與NPKS）均不同程度提高了＞2 mm團聚體酸解銨態(tài)氮、酸解氨基酸態(tài)氮與酸解未知態(tài)氮對原土全氮累積貢獻率。其中NPKM處理的酸解銨態(tài)氮與酸解未知態(tài)氮的全氮累積貢獻率顯著高于CK與NPK處理（＜0.05），NPKS處理的酸解銨態(tài)氮、酸解氨基酸態(tài)氮也顯著高于CK與NPK處理（＜0.05），而對于其他3個粒級團聚體而言，NPKM與NPKS處理上述有機氮組分對原土全氮累積貢獻率均不同程度低于NPK和CK處理。表4同時表明，不同處理各粒級團聚體酸解氨基糖態(tài)氮對原土全氮累積貢獻率均無顯著差異。

2.5 ＞2 mm與0.25—2 mm團聚體氮組分與堿解氮、水稻氮吸收的關系

由于＞2 mm和0.25—2 mm團聚體對原土全氮累積貢獻率占到原土全氮的83.2%—92.9%（表2），即兩粒級團聚體累積的氮素及有機氮組分可代表原土氮庫并決定氮素生物有效性，故對二者粒級團聚體有機氮組分與相應粒級的堿解氮含量以及水稻氮吸收量關系開展進一步分析。表5顯示，在＞2 mm粒級團聚體中，非酸解性氮（NHN）、酸解性氮（AHN）、酸解銨態(tài)氮（AMMN）含量與相應粒級的堿解氮含量及水稻植株氮吸收量均呈顯著正相關（＜0.05）。在0.25—2 mm粒級團聚體中，非酸解性氮、酸解銨態(tài)氮含量與相應粒級的堿解氮含量呈顯著正相關（＜0.05），二者粒級的非酸解性氮還與水稻植株氮吸收量呈顯著正相關（＜0.05）。以上說明兩粒級團聚體的非酸解性氮、酸解性氮（主要是酸解銨態(tài)氮）組分均是重要的有效氮庫來源。

對不同處理水稻氮吸收量及其有機氮組分可能的影響因子進行冗余排序分析，見圖2。結果表明，對于＞2 mm團聚體（圖2-a），第一排序軸與第二排序軸累積解釋信息量達80.42%。在有機氮組分中，非酸解性氮（NHN）貢獻率最大，為68.6%；其次是酸解未知態(tài)氮（HUN）。分析進一步表明，水稻植株氮吸收主要受到非酸解性氮（=12.3，=0.01）和酸解未知態(tài)氮（=8.7，=0.026）的影響，解釋率分別為55.2%和22.0%。根據(jù)樣本與有機氮組分垂直交點到箭頭的距離可知，除了酸解氨基糖態(tài)氮（ASN）外，各有機氮組分對不同處理氮吸收量的影響大小總體表現(xiàn)為NPKM＞NPKS＞NPK＞CK。對于0.25—2 mm團聚體（圖2-b），冗余排序分析顯示，第一排序軸與第二排序軸累積解釋信息量達62.27%，以非酸解性氮（NHN）貢獻率最大，為57.7%，且該組分對不同施肥處理氮吸收量的影響大小表現(xiàn)為NPKM＞NPKS＞NPK＞CK。上述表明，＞2 mm及0.25—2 mm團聚體的非酸解性氮與水稻植株氮吸收量關系密切，這與兩團聚體非酸解性氮組分與堿解氮的相關性表現(xiàn)基本一致，說明黃泥田土壤非酸解性氮組分在土壤供氮方面作用不可忽視，同時，NPKM和NPKS處理水稻氮吸收量受土壤有機氮組分的影響程度要高于NPK和CK處理。

圖2 不同施肥處理＞2 mm（a）與0.25—2 mm團聚體（b）有機氮組分與水稻氮吸收量的RDA排序圖

表5 ＞2 mm與0.25—2 mm團聚體有機氮組分與堿解氮及植株氮吸收的相關性（r）

=12，0.05=0.553，0.01=0.684；“*” Significant at the 5% level（＜0.05）；“**”Significant at the 1% level（＜0.01）。NHN：非酸解性氮Non-hydrolysable N；AHN：酸解性氮Acid-hydrolyzable nitrogen；AMMN：酸解銨態(tài)氮Hydrolysable ammonia N；AAN：酸解氨基酸態(tài)氮Hydrolysable amino acid N；ASN：酸解氨基糖態(tài)氮Hydrolysable amino sugar N；HUN：酸解未知態(tài)氮Hydrolysable unknown N

3 討論

3.1 長期施肥下黃泥田各粒級團聚體對全氮累積貢獻的影響

土壤團聚體在提升土壤結構穩(wěn)定性、增加土壤養(yǎng)分含量、促進微生物活動、提高土壤肥力等方面具有重要的作用[14]。本研究結果表明，＞2 mm和0.25—2 mm團聚體是原土全氮累積的主要場所，施肥均增加了＞2 mm團聚體對原土全氮的累積貢獻率，尤其是NPKM、NPKS處理，這主要是黃泥田施肥增加了＞2 mm團聚體質量比重，施肥使土壤團聚體組成“大的更大”，另一方面，施肥提高了＞2 mm、0.25—2 mm與＜0.053 mm團聚體的全氮含量，其中均以NPKM增加最為明顯。相關研究表明，NPKM和NPKS處理的黑土粗游離顆粒含量較CK和NPK處理顯著提高約10%，NPKM處理的土壤肥料氮固持量較CK和NPK處理顯著提高了6.0% 和10.5%[15]。NGUYEN等[16]也研究表明，總氮、各有機氮組分含量與團聚體粒徑一般隨著有機肥用量的增加而增加，主要原因除了外源有機肥中的氮直接補充到土壤氮庫外，施肥尤其是有機無機肥配施提高了作物產(chǎn)量，增加了根際沉析，同時外源有機肥料的增加提高了土壤有機質含量，相應提高了土壤微生物活性，促進了對土壤氮的利用與固持，進而增加了各團聚體的氮含量。

施肥增加了＞2 mm團聚體（大團聚體）對原土全氮累積貢獻率，這對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義。不同粒級團聚體對于土壤氮素的儲存、轉化和供應作用不同[17-18]，氮素的轉化周期在粉黏粒、微團聚體和大團聚體中分別為2.61、9.30和24.1個月[19]。從中可看出，土壤大團聚體的氮轉化周期相對較長，黃泥田不同施肥尤其是有機無機肥配施通過增加大團聚體質量比重與全氮含量，既增加了氮素庫容與供氮潛力，又延長了氮供應周期，有利于氮素養(yǎng)分對作物的長效與均衡供給。

3.2 長期施肥對黃泥田土壤團聚體有機氮組分含量及分配的影響

本研究表明，施肥提高了＞2 mm團聚體酸解性氮與非酸解性氮含量及對原土全氮的累積貢獻率（表3）。其原因可能是施肥提高了水稻產(chǎn)量，根茬還田量增加，同時，有機物質的投入（NPKM、NPKS）進一步提高了有機氮組分含量與對原土全氮累積貢獻率。根茬秸稈中木質素、纖維素和半纖維素這些成分一般認為是難礦化有機質，施入土壤后提高了土壤重組分有機質含量[20-21]，另外畜禽糞便類有機肥顯著提高了土壤氨基酸、脂肪酸和蛋白質含量[22]，因此土壤有機氮的組成趨向多元化；同時，施肥增加了＞2 mm團聚體的質量比重，導致易礦化的酸解性氮與難礦化的非酸解性氮含量以及對原土全氮累積貢獻率均同步增加。從中也可看出，兩種有機物料投入下有機氮組分增加幅度不同，相較于NPKM處理，NPKS處理更有利于非酸解性氮的累積，這可能與外源有機肥料C/N比不同，影響土壤微生物“礦化-同化”過程，進而改變有機氮組分結構[23]。另外，不同有機肥源其有機氮化物本身熱力學的不同，也可導致有機物質的生物可利用性差異[24]，但具體機制有待進一步研究。

從施肥對酸解性氮組分含量影響來看，NPKM與NPKS處理主要提高了＞2 mm團聚體的酸解銨態(tài)氮、酸解氨基酸態(tài)氮和酸解未知態(tài)氮含量，尤其是酸解銨態(tài)氮，這可能是由于大團聚體受到作物根系及真菌微生物影響較大，導致其產(chǎn)生的吸附性氨和固定態(tài)氨較多[25]。從施肥對有機氮組分分配比例影響來看，湖南省3個國家級稻田長期施肥提高了酸解氨基糖態(tài)氮和酸解氨基酸態(tài)氮在全氮中的占比[26]。長期單施化肥主要提高了潮土＞2 mm團聚體酸解銨態(tài)氮比例，施用有機肥提高了酸解氨基酸態(tài)氮和酸解未知態(tài)氮含量及分配比例[27]。也有研究表明，潮土施用化肥結合秸稈還田對酸解氨基酸態(tài)氮的貢獻高于酸解銨態(tài)氮[28]。本研究條件下，施肥尤其是NPKM與NPKS處理總體提高了＞2 mm團聚體酸解銨態(tài)氮的比重。由于酸解銨態(tài)氮是對可礦化氮具有直接重要貢獻的組分，是土壤可礦化氮的主要來源[29]，本研究條件下，＞2 mm團聚體酸解銨態(tài)氮無論是含量還是對全氮累積貢獻均有不同程度增加，暗示著不同施肥下土壤的供氮能力得到提升，尤其是NPKM處理，這一點從＞2 mm團聚體酸解銨態(tài)氮含量與該粒級的堿解氮以及水稻氮吸收量呈顯著正相關得到佐證。從中也可看出，施肥對不同區(qū)域土壤酸解性氮組分的影響較為復雜，受土壤性質、氣候變化制約較大，因此全面掌握土壤環(huán)境與施肥對氮周轉過程的影響才可有效地指導區(qū)域土壤培肥與氮庫管理。

4 結論

4.1 ＞2 mm與0.25—2 mm團聚體是土壤全氮累積的主要場所。長期施肥提高了黃泥田耕層土壤＞2 mm團聚體全氮含量，并增加其對土壤全氮累積貢獻率，但其他粒級團聚體對土壤全氮累積貢獻率降低，有機無機肥配施尤為明顯。

4.2 施肥提高了＞2 mm團聚體中酸解性氮與非酸解性氮含量及對土壤全氮累積貢獻率，尤其是有機無機肥配施。配合稻秸還田較配施牛糞更有利于＞2 mm團聚體非酸解性氮的累積。配施牛糞對提高＞2 mm團聚體酸解銨態(tài)氮、酸解未知態(tài)氮含量及其對土壤全氮累積貢獻最為明顯，配合稻秸還田則對提高酸解氨基酸態(tài)氮含量及其對土壤全氮累積貢獻最為明顯。

4.3 ＞2 mm團聚體的非酸解性氮、酸解性氮及酸解銨態(tài)氮含量與堿解氮含量及水稻氮吸收量關系密切。因此，＞2 mm團聚體是重要的有效氮庫。

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Effects of Long-Term Fertilization on Nitrogen Accumulations andOrganic Nitrogen Components in Soil Aggregates in Yellow-Mud Paddy Soil

Institute of Soil and Fertilizer, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013

【Objective】Nitrogen is an important limiting factor for soil productivity in sticky and thin medium-low-yield paddy soil in southern China. In order to provide the basis for reasonable fertilization and soil nitrogen pool management, the effects of long-term fertilizations on nitrogen accumulations and organic nitrogen components in soil aggregates in a yellow-mud paddy soil were investigated.【Method】In the 36thyear, soil samples from the plough layer under different fertilization treatments in the long-term experiment of yellow-mud paddy soil were collected to analyze the nitrogen accumulation and the content of organic nitrogen components as well as their distributions in aggregates by wet screening and Bremner organic nitrogen classification method. The treatments included: no fertilization (CK), application of chemical fertilizer (NPK), chemical fertilizer plus cow dung (NPKM), and chemical fertilizer plus total rice straw returning (NPKS). 【Result】The content of total nitrogen in ＞2 mm aggregate was significantly increased by 12.7%-51.9% in fertilization treatments compared with that in CK (＜0.05). The cumulative contribution ratios of TN in ＞2 mm aggregate to total nitrogen in bulk soil under NPKM and NPKS treatments were 24.7 and 20.0 percentage points significantly higher than that under CK (＜0.05), respectively. The content of acid-hydrolyzable nitrogen (AHN) and non-hydrolyzable nitrogen (NHN) in ＞2 mm aggregate in fertilization treatments were increased by 10.1%-36.3% and 20.7%-100.5% compared with those under CK, respectively, and the cumulative contributions of the two components to total nitrogen in bulk soil were increased as well, especially for NPKM and NPKS treatments. In ＞2 mm aggregate, the content of acid-hydrolyzable ammonia nitrogen (AMMN) in fertilization treatments were significantly increased by 17.2%-40.4% compared with that in CK (＜0.05), and the largest increasement was found under NPKM treatment. The content of acid-hydrolyzable amino acid nitrogen (AAN) and acid-hydrolyzable unknown nitrogen (HUN) were increased most significantly under NPKS and NPKM treatments, which were 24.0% and 52.1% higher than those under CK (＜0.05), respectively. The content of NHN and AMMN in ＞2 mm and 0.25-2 mm aggregates were all significantly positively correlated with the content of alkaline nitrogen in corresponding aggregates (＜0.05). Compared with NPKM, NPKS was more conducive to the accumulation of NHN in ＞2 mm aggregate. In ＞2 mm aggregate, NPKM had the biggest contribution to the increase of AMMN and HUN contents, and their cumulative contribution ratios to total nitrogen in bulk soil, while NPKS had the largest contribution to the increase of AAN content and their cumulative contribution ratio to total nitrogen in bulk soil. Redundant analysis (RDA) showed that the nitrogen uptake of rice plant was mainly affected by NHN components in ＞2 mm and 0.25-2 mm aggregates. The nitrogen uptake of rice plant was more affected by soil organic nitrogen components under NPKM and NPKS treatments than that under NPK and CK treatment.【Conclusion】The content of total nitrogen in ＞2 mm aggregate and their cumulative contributions to total nitrogen in bulk soil were increased in plough layer of yellow-mud paddy soil under long-term fertilizations, especially for the combined application of organic and inorganic fertilizers. The contents of NHN, AHN and AMMN in ＞2 mm aggregate were closely related to alkaline nitrogen and the nitrogen uptake of rice plant in yellow-mud paddy soil, which were important available nitrogen pool.

long-term fertilization; organic nitrogen component; soil aggregate; yellow-mud paddy soil; chemical fertilizer; organic fertilizer

2022-04-06；

2022-06-01

福建省自然科學基金（2021J01479）、閩侯農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)福建省野外科學觀測研究站（閩科基〔2018〕17號）、“5511”協(xié)同創(chuàng)新工程（XTCXGC2021009）

王飛，E-mail：fjwangfei@163.com。通信作者何春梅，E-mail：34212241@qq.com

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.09.009

（責任編輯 李云霞）