土壤礦質(zhì)氮和可礦化氮對(duì)當(dāng)季作物的貢獻(xiàn).doc

-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-文章編號(hào)：1008-181X（2001）03-0207-03土壤礦質(zhì)氮和可礦化氮對(duì)當(dāng)季作物的貢獻(xiàn)劉曉宏1,2，郝明德2，田梅霞2（1：中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅蘭州730000；2：中國(guó)科學(xué)院水土保持研究所，陜西楊凌712100）摘要：從土壤礦質(zhì)氮-硝態(tài)氮和銨態(tài)氮、土壤可礦化氮3個(gè)指標(biāo)研究了土壤剖面不同層次有效氮對(duì)作物吸氮的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，不同指標(biāo)反映土壤供氮能力狀況不一。土壤硝態(tài)氮和土壤可礦化氮與作物吸氮有較好的相關(guān)關(guān)系，而土壤銨態(tài)氮與作物吸氮關(guān)系不密切。在深度120cm之上的土層的土壤可礦化氮對(duì)作物吸氮有較大的貢獻(xiàn)。在考慮土壤供氮能力時(shí)，建議應(yīng)該考慮120cm深層以上的土壤。關(guān)鍵詞：土壤硝態(tài)氮；土壤銨態(tài)氮；土壤可礦化氮；作物吸氮；深層土壤中圖分類號(hào)：S153文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AContributionofsoilmineralnitrogenandsoilmineralizationnitrogentoseasonalcropLIUXiao-hong1,2，HAOMing-de2，TIANMei-xia2（1:ColdandAridRegionsEnvironmentandEngineeringResearchInstitute,Lanzhou730000,China；2:InstituteofSoilandWaterConservation,CAS,Yangling,Shanxi712100,China）Abstract:Westudythecontributionofsoilmineral（NO3-N,NH4+-N）andMineralizationnitrogen（N0）toseasonalcrop.Theresultsshow:differentindexhasthevarycorelationtonitrogenadsorptionofcropandtherearebetterrelationshipbetweensoilNO3-N,N0andassimilatnitrogenofcrop；butnobetterrelationshiptosoilammonium.TheN0ofupper120cmsoilhadthegreatworkstothenitrogenassimilationofcrop,soweshouldtakeintoaccounttheNOofupper120cmsoilasweevaluatethesoilN-supply.Keywords:soilmineralnitrogen；soilmineralizationnitrogen；depthsoil；adsorptionnitrogenofcrop在輪作制中，種植豆科作物和施用廄肥是作物氮素供應(yīng)的主要途徑。由于氮肥生產(chǎn)迅速增長(zhǎng)，土壤氮素供應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)移到施用化學(xué)氮肥上。化學(xué)氮肥的施用對(duì)提高土壤礦質(zhì)氮含量水平起到很大貢獻(xiàn)。土壤學(xué)家和農(nóng)業(yè)化學(xué)家為合理利用氮肥和提高氮肥利用率，在用數(shù)學(xué)模型計(jì)算和預(yù)測(cè)土壤供氮能力方面作了有意義的探討1，2。Stanford等提出的好氣培養(yǎng)間歇淋洗法依據(jù)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程估算土壤氮素礦化的兩個(gè)基本參數(shù)_土壤氮素供氮潛力（NO）和礦化速率常數(shù)（K）3，4。大量研究結(jié)果表明，N0和K可較好的反映土壤供氮潛力1，2。本研究在黃土高原長(zhǎng)期不同輪作、施肥試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析了不同土壤層次中礦質(zhì)氮水平和土壤可礦化氮對(duì)當(dāng)季作物吸氮的影響，以期更好的評(píng)價(jià)各不同土壤層次不同氮素養(yǎng)分對(duì)作物的貢獻(xiàn)及合理評(píng)價(jià)土壤肥力和推薦施肥提供依據(jù)。1材料和方法1.1試驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)于1984年開(kāi)始布置在未進(jìn)行灌溉的旱作農(nóng)耕地上。試驗(yàn)地處黃土高原中南部長(zhǎng)武塬，黃土堆積深厚，土壤為黃蓋粘黑壚土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.05%，全氮含量為0.057%，土壤堿解氮含量37kg/mg，速效磷含量為2.0kg/mg。試區(qū)大部分土壤貧氮少磷，鉀素豐富，土壤養(yǎng)分含量、地貌特征在黃土高原溝壑區(qū)有一定代表性。1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)處理數(shù)22個(gè)，均為3次重復(fù)。輪作試驗(yàn)各輪作系統(tǒng)施肥量相同（NP），包括糧豆3a輪作（豌豆-小麥-小麥-糜子）；糧飼豆4a輪作（豌豆-小麥-小麥-玉米）；糧草長(zhǎng)期輪作（苜蓿-苜蓿-苜蓿-苜蓿-馬鈴薯-小麥-小麥-小麥-苜蓿）處理；糧草短周期3a輪作（紅豆草-小麥-小麥）。輪作施肥試驗(yàn)（各輪作系統(tǒng)施肥量和種類不同）處理7個(gè)。包括糧豆輪作5個(gè)處理（CK、P、NP、NPM）；糧飼輪作施肥2個(gè)處理（NP、NPM）。208土壤與環(huán)境Vol.10No.3連作施肥處理10個(gè)。包括小麥連作施肥7個(gè)處理（CK、N、P、M、NP、NM、PM）；苜蓿連作施肥3個(gè)處理(CK、P、NPM)；玉米連作施肥1個(gè)處理（NPM）。所有處理N（尿素）為純氮120kg/hm2，P（過(guò)磷酸鈣）為P2O560kg/hm2，M為廄肥75t/hm2。裸地處理1個(gè)，進(jìn)行定期除草和松土。1.3土壤有機(jī)氮礦化培養(yǎng)試驗(yàn)在1997年播種、施肥前采集各處理0300cm土樣，每20cm分一層次。風(fēng)干過(guò)2mm篩，備用。耕層土壤培養(yǎng)：采用Stanford等人好氣培養(yǎng)間歇淋洗法3。稱取10.00g過(guò)2mm篩土樣與等量石英砂混合，加少量蒸餾水，濕潤(rùn)后充分混勻，形成土砂混合物。將此混合物移入底部鋪有玻璃絲的桶形漏斗中，稍壓后，上鋪一層石英砂。用100ml0.01mol/L的氯化鈣溶液分多次淋洗土壤中的礦質(zhì)氮，加入25ml的無(wú)氮營(yíng)養(yǎng)液（0.002mol/L硫酸鈣、0.002mol/L硫酸鎂、0.005mol/L磷酸二氫鈣、0.0025mol/L硫酸鉀），漏斗口用塑料薄膜扎住，并扎二小孔通氣，多余水分在60cm汞柱負(fù)壓下抽去，置培養(yǎng)箱中在35溫度下培養(yǎng)。每2周用0.01mol/L的氯化鈣溶液60ml淋洗，收集淋洗液后，再加入25ml的無(wú)氮營(yíng)養(yǎng)液，繼續(xù)培養(yǎng)。測(cè)定淋洗液中的礦質(zhì)氮。共培養(yǎng)16周。試驗(yàn)所用石英砂和玻璃絲均經(jīng)過(guò)預(yù)處理。耕層以下土壤培養(yǎng)：采用Stanford等人提出短期培養(yǎng)方法5。先預(yù)培2周，淋洗礦質(zhì)氮，再加入無(wú)氮營(yíng)養(yǎng)液，繼續(xù)培養(yǎng)2周，淋洗，測(cè)定淋洗液中的礦質(zhì)氮。以上試驗(yàn)各土樣重復(fù)3次。1.4測(cè)定方法土壤淋洗液中硝態(tài)氮、銨態(tài)氮測(cè)定用連續(xù)流動(dòng)分析儀。其余測(cè)定用常規(guī)分析法。2結(jié)果與分析2.1土壤礦質(zhì)氮與作物吸氮之間的關(guān)系礦質(zhì)氮包括硝態(tài)氮和銨態(tài)氮。硝態(tài)氮和銨態(tài)氮易于被作物直接吸收利用，是作物吸收氮素的直接來(lái)源。硝態(tài)氮易于隨水分下滲，而發(fā)生遷移。在干旱半干旱地區(qū)，大部分的硝態(tài)氮，即使發(fā)生下淋作用，也不能淋出根圈的范圍，大部分都可以被作物吸收利用，所以土壤中殘留的礦質(zhì)氮對(duì)當(dāng)季作物吸氮貢獻(xiàn)量較大，由于不同地區(qū)降水的不同，所以對(duì)殘留礦質(zhì)氮對(duì)作物吸氮的貢獻(xiàn)效率研究中，應(yīng)考慮一個(gè)合適的采樣深度。從表1硝態(tài)氮與生物學(xué)產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量、吸氮量相關(guān)關(guān)系可以得出，在無(wú)灌溉條件下，各土層硝態(tài)氮含量與生物指標(biāo)的相關(guān)性均達(dá)5%的顯著標(biāo)準(zhǔn)。從耕層到300cm深硝態(tài)氮含量均與吸氮量有較高的相關(guān)性，表明0300cm各層次的硝態(tài)氮似乎對(duì)作物吸氮均有貢獻(xiàn)。各層次間硝態(tài)氮累積兩與作物吸氮量的相關(guān)性比各單層含量相關(guān)性有明顯提高，與生物學(xué)產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量相關(guān)性也有所增加。從起始銨態(tài)氮與生物指標(biāo)相關(guān)系數(shù)（表2）說(shuō)表1土壤硝態(tài)氮含量與生物指標(biāo)相關(guān)系數(shù)單層次累積量土壤層次/cm生物產(chǎn)量產(chǎn)量吸氮量生物產(chǎn)量產(chǎn)量吸氮量000.970.990.950.970.990.9520400.950.910.980.990.990.9840600.880.830.920.990.990.9960800.840.80.890.980.980.99801000.890.840.910.990.980.991001200.960.930.990.990.981.01201400.960.920.980.990.971.01401600.880.830.930.990.971.01601800.950.910.980.980.961.01802000.940.900.980.980.961.02002300.950.910.980.980.961.02302600.920.870.960.980.950.992602900.890.840.940.970.950.99表2土壤銨態(tài)氮含量與生物指標(biāo)相關(guān)系數(shù)單層次累積量土壤層次/cm生物產(chǎn)量產(chǎn)量吸氮量生物產(chǎn)量產(chǎn)量吸氮量0200.210.130.320.210.130.3220400.500.40.560.490.390.564060-0.17-0.18-0.210.270.190.2960800.990.971.00.650.580.67801000.150.150.080.530.490.531001200.710.660.710.560.510.561201400.840.800.850.600.550.601401600.06-0.030.100.560.510.561601801.00.991.00.720.630.681802000.970.910.920.720.680.722002300.990.980.990.750.710.752302600.310.250.310.730.680.742602900.710.760.860.750.70.75Vol.10No.3劉曉宏等：土壤礦質(zhì)氮和可礦化氮對(duì)當(dāng)季作物的貢獻(xiàn)209明，各層次間的銨態(tài)氮含量與生物指標(biāo)相關(guān)性好壞不一，總體說(shuō)來(lái)，相關(guān)性不大。說(shuō)明土壤銨態(tài)氮含量在反映土壤供氮能力上的作用不大。由起始礦質(zhì)氮（硝態(tài)氮和銨態(tài)氮之和）與生物量、吸氮量相關(guān)分析（表3）也表明，由于銨態(tài)氮的加入，降低了硝態(tài)氮供氮能力的可靠性，但也在一定程度上反映土壤供氮能力。從以上分析說(shuō)明，在以硝態(tài)氮做指標(biāo)進(jìn)行土壤供氮能力預(yù)測(cè)時(shí)，可不將銨態(tài)氮含量納入，能更好的反映土壤供氮能力。為什么硝態(tài)氮和銨態(tài)氮均可被作物直接吸收，但硝態(tài)氮可以很好地反映土壤供氮能力，而銨態(tài)氮卻不能，這一問(wèn)題值得進(jìn)一步探討。2.2土壤可礦化氮N0由2周培養(yǎng)法測(cè)定土壤剖面的礦化氮量并不是均隨深度的增加而減小。深層有些層次出現(xiàn)較高的礦化量，這可能與土壤深層有機(jī)氮的分布不均有關(guān)。從表層到深層，不同層次礦化量變異程度很大。從可礦化氮與生物指標(biāo)、吸氮量的關(guān)系（表4）表明，土壤耕層可礦化氮量與生物指標(biāo)的相關(guān)性較低，而耕層以下土壤礦化量高于耕層土壤。在各層土壤可礦化氮量與生物指標(biāo)、吸氮量研究中，在120cm以上各層可礦化氮量與各生物指標(biāo)密切相關(guān)。而在120cm以下，相關(guān)性急劇降低，甚至出現(xiàn)負(fù)值，說(shuō)明作物對(duì)土壤可礦化氮的吸收可能僅限于120cm以上土層。各層次的累積量與生物指標(biāo)的相關(guān)性明顯升高，尤其與吸氮量關(guān)系，均超過(guò)5%顯著水平。從以上分析結(jié)果來(lái)看，由于可礦化氮包括了礦化出的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，而且銨態(tài)氮與作物吸氮量之間的相關(guān)性較差，所以可礦化氮量與生物指標(biāo)和吸氮量的相關(guān)性有所降低，低于硝態(tài)氮與生物指標(biāo)的相關(guān)性，高于總礦質(zhì)氮與生物指標(biāo)的相關(guān)性。而且以上分析也說(shuō)明可礦化氮對(duì)作物吸氮的貢獻(xiàn)，尤其是120cm以上土層可礦化氮量對(duì)吸氮的貢獻(xiàn)率較大?？偟膩?lái)說(shuō)，015cm耕層土壤可礦化氮量較大，但對(duì)作物吸氮的貢獻(xiàn)并非最大，而在40120cm之間土壤可礦化氮對(duì)作物吸氮量貢獻(xiàn)最大。所以在進(jìn)行黃土高原干旱半干旱地區(qū)土壤供氮能力預(yù)測(cè)時(shí)，建議以耕層和深層120cm以上土壤初始礦質(zhì)氮和可礦化氮總量來(lái)進(jìn)行土壤供氮量預(yù)測(cè)。參考文獻(xiàn)：1王湧清.我國(guó)黃土、褐土、潮土土壤中的氮素礦化潛力J.土壤學(xué)報(bào)，1986,2:19.表3土壤礦質(zhì)氮含量與生物指標(biāo)相關(guān)系數(shù)單層次累積量土壤層次/cm生物產(chǎn)量產(chǎn)量吸氮量生物產(chǎn)量產(chǎn)量吸氮量0200.960.950.970.960.950.9720400.610.520.670.830.760.854060-0.06-0.08-0.100.600.620.7060800.990.961.00.840.790.86801000.220.220.160.740.70.741001200.790.750.810.760.710.751201400.880.840.890.770.730.771401600.320.230.370.750.700.751601800.990.990.990.820.780.821802000.950.920.950.840.800.842002300.990.980.990.860.820.862302600.540.480.550.850.800.852602900.840.820.880.850.810.85表4土壤可礦化氮量與生物指標(biāo)相關(guān)系數(shù)單層次累積量土壤層次/cm生物產(chǎn)量產(chǎn)量吸氮量生物產(chǎn)量產(chǎn)量吸氮量0200.470.520.460.470.520.4620400.980.950.970.860.870.8640600.920.880.960.830.850.8260800.900.900.920.750.700.81801000.920.940.880.890.870.921001200.920.920.930.900.880.931201