长期施肥对土壤的作用DOCWord文档下载推荐.docx
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矿化氮
中图分类号：
147.2文献标识码A
EffectsofLong-termFertilizationonSoilOrganicNitrogenComponentinPaddySoilofRedEarth
Abstract：
A16-yearlong-termfertilizationexperimentwasconductedtostudytheeffectsofdifferentfertilizationonsoilorganicnitrogencomponentinpaddysoilusingthemethodproposedbyBremnerin1965.Themainresultsareasfollows:
Whenonlychemicalfertilizerwasapplied,thecontentofsoilnitrogenwasslightlyinfluenced.organicmattercycling，expeciallyapplicationofchemicalfertilizerandmanuregreatlyincreasedthecontentsofmineralizableNandorganicnitrogeninthesoil,increasingby55.2%、38.8%,respectively.AsfarasthecomponentofacidhydrolysableNwasconcerned,OrganicmattercyclingtreatmentsignificantlyincreasedammoniumN（AN）,aminosugarN（ASN）andhydrolysableunidentifiedN（HUN）,increasingby36.5%,68.4%and73.9%,respectively.Whilewhichwasappliedwithchemicalfertilizer,aminoacidNwasalsosignificantlyincreased,increasingby71.1%,butitdecreasedHUN.Besides,fromthecorrelationcoefficientsbetweenmineralizableNandorganiccomponent,themineralizedNwasmainlyfromtheAN,ASNandASN.Soapplicationofchemicalfertilizerandmanureisaneffectivewayforincreasingsoileasilydecomposedfractionnitrogencapabilityofpaddysoil.
Keywords:
Long-termfertilizerexperiment,paddyfieldofredearth;
soilorganicnitrogencomponent;
mineralizableN
作物所吸收的氮素大部分来自土壤，而多数表层土壤90%以上的氮素为有机氮[1]。
土壤有机氮主要包括有机残体中的氮和土壤有机质或腐殖质中的氮两大类。
有机氮组成复杂，迄今有关有机氮的知识主要是从酸解研究中得出，Suzuki（1906）可能是第一个把水解蛋白质的方法移用于研究土壤有机氮的人[2]。
此后，VanSlyke发展了蛋白质分析法来研究土壤有机氮，将酸解液中的氮分为铵态氮、碱性和非碱性非氨基酸氮，碱性和非碱性氨基酸氮等。
20世纪50年代中期开始注意到氨基糖态氮的测定[2]。
1964年Bremner采用6mol·
L-1HCl水解土壤,并将12-24小时内能被酸分解的氮称为酸解性氮，不能为酸水解的氮称为非酸解性氮。
酸解性氮中可鉴别的有机氮化合物主要是氨基酸态氮、氨基糖态氮、铵态氮，还有一些未鉴别的含氮化合物[3]。
迄今为止，通用的土壤有机氮分级测定仍采用Bremner方法。
土壤有机氮在植物氮素营养中扮演重要的角色。
氨基酸氮是土壤有效氮的主要给源，对植物的氮营养具有重要意义[4]。
土壤微生物，尤其是土壤真菌含有大量的氨基糖氮，氨基糖氮矿化后对作物氮素营养贡献也很大[5]。
因此，土壤有机态氮，特别是易矿化有机氮组分含量决定着土壤的供氮能力[6]。
与此同时，有机氮在土壤中的过度积累也可能带来环境污染的负面效应。
有监测发现，在化肥与有机肥结合的施肥模式下，稻田渗漏水中的非离子N含量（有机胶体结合态N）显著高于离子态N含量（NH4+-N、NO3--N），反映出活性有机氮化合物对地下水和地表水体环境造成污染的风险增大[7]。
一般认为，农田施肥，特别是有机肥能提高土壤有机氮含量水平[8]。
但是，关于施肥对不同组分土壤有机态氮含量影响的报道并不完全一致。
一些研究表明，无论是施化肥还是有机肥都可以显著提高土壤酸解性氮的含量[9]。
但也有研究指出，仅施尿素将降低土壤酸解性氮的含量[10]。
就酸解性氮组分而言，巨晓棠等[11]发现，通过施用有机肥增加的酸解性氮组分主要是分解程度较低的酸解未知氮，而通过施化学氮肥增加的氮组分主要为相对易分解的铵态氮。
王岩等[12]的研究则表明，土壤中的残留化肥氮主要转化为未知态氮和氨基酸态氮，而有机肥料中的残留氮主要转化为铵态氮和氨基糖态氮。
黄东迈等[13]则认为，无论施入土壤有机还是无机肥料氮，大部分首先转化成氨基酸氮和酸解未知氮。
不过，以上研究结果多是基于旱地土壤或短期的稻田试验，基于长期稻田施肥试验的研究结果仍十分缺乏[14]。
本文以16a稻田长期定位试验为研究对象，探讨在不同化肥基础上有机物养分循环对土壤有机态氮组分的影响规律及其与矿化氮之间的关系，以期为合理评价稻田施肥制度提供科学依据。
1试验材料和方法
1.1试验设计
稻田施肥制度定位试验自1990年开始，设在中国科学院桃源农业生态站，供试土壤为第四纪红粘土发育的水稻土，试验前的土壤基础肥力性状为：
有机C14.1g·
kg-1，全N1.78g·
kg-1，全P0.55g·
kg-1，全K12.6g·
kg-1，速效P8.7mg·
kg-1，速效K74.1mg·
kg-1，pH5.38。
试验共设10个处理，包括无肥对照、施化肥N、NP、NK和NPK处理，以及在施不同化肥基础上的有机物循环。
本研究选取其中四个处理，主要揭示长期有机物循环施肥模式下土壤有机氮组分的动态变化，这四个处理分别为：
①CK，不施肥对照；
②C，不施肥基础上的有机物循环；
③NPK，NPK化肥配施；
NPK+C，施NPK化肥基础上的有机物循环。
所谓“有机物循环”是指，将早、晚稻秸秆全量还田；
收获稻谷的80%（1995年后改为50%）及全部空秕谷作饲料喂猪，猪粪尿还田；
冬种紫云英肥田。
无“循环”处理①和③的水稻秸秆全部移出小区，稻谷和空秕谷中的有机物不循环利用，稻田冬季无绿肥，板田越冬。
每处理重复3次，随机区组排列，小区面积为4.1m×
8.1m，小区间用水泥埂隔开，其地下埋深0.5m，地表露出0.2m。
1.2供试肥料与施肥量
供试化肥为尿素，普通过磷酸钙和氯化钾。
化肥年施用量1990年-1996年为，N262.5kg·
hm-2，P52.4kg·
hm-2，K137.0kg·
hm-2；
1997年至今，调整为N182.3kg·
hm-2，K197.2kg·
hm-2。
1990-2006年各处理年均养分投入量见表1。
表11990～2006年年均养分输入量kg·
hm-2
Table1.Averageannualnutrientinputfromdifferentsourcesduring1990～2006,kg·
施肥模式
猪粪
化肥
总量
N
P
K
CK
C
24.3
11.6
8.4
NPK
217.9
52.4
172.7
NPK+C
36.2
17.0
13.6
254.1
69.4
186.3
注：
“循环”处理的紫云英固N量未予估算。
1.3采样与分析
于2006年4月份（春耕前）采集各处理小区0-20cm耕层土壤，风干碾碎，测矿化氮土样过20目筛，测全氮和有机态氮组分土样过100目筛。
1.4样品分析
1.4.1土壤全氮和矿质氮[15]：
土壤全氮采用浓H2SO4消煮，土壤矿质氮采用2mol·
L-1的KCl溶液浸提，流动注射仪（FIASTAR5000）测定。
1.4.2有机氮组分[16]：
酸解液制备：
土样用6mol·
L-1HCl在110℃下封管水解20ｈ后取出冷却，将水解液过滤到50ml烧杯中冷藏，然后再用经过冷藏处理的10mol·
L-1NaOH溶液调节水解液pH至2，再逐滴加入经过冷藏处理的1mol·
L-1NaOH溶液，边加边搅拌，直到滤液调至pH6.5±
0.1，然后转移至100ml容量瓶中定容，置4℃冰箱中保存待测。
酸解性总氮：
取5ml中和过的水解液，加浓H2SO4消煮，用半微量蒸氮法蒸馏测定。
酸解铵氮：
取10ml中和过的水解液和0.07g±
0.01gMgO于半微量蒸馏管中蒸馏测定。
氨基酸氮：
取10ml中和过的水解液、2ml0.5mol·
L-1NaOH于硬质试管中，并放入沸水浴中，浓缩至6-8ml，再加入1g柠檬酸和0.02g茚三酮继续在沸水浴中沸腾20min，把制备好的溶液倒入蒸馏瓶中，然后加入10mlpH11.2的磷酸-硼砂缓冲液和2ml5mol·
L-1NaOH，半微量蒸氮法蒸馏测定。
氨基糖氮：
取10ml中和过的水解液和10mlpH11.2的磷酸盐－硼酸盐缓冲液，半微量蒸馏法测定铵态氮和氨基糖氮的总量，该值与酸解性铵态氮之差为氨基糖氮。
酸解未知氮：
酸解液中除了铵态氮、氨基糖氮和氨基酸态氮以外的氮，用差减法计算。
非酸解性氮：
全氮与酸解性总氮之差值。
1.4.3土壤可矿化态氮
采用连续淹水密闭恒温培养法[17]。
具体操作是，称取风干土样10.000g，每个土样称7份，分别放置于100ml塑料瓶中，加入20ml蒸馏水，使土层完全浸湿，盖紧瓶塞，避免
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