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有机和常规蔬菜生产系统土壤可溶性氮素的分析比较

周晓光  
【摘要】: 有机农业具有显著的生态、经济和社会综合效益,它与常规生产相比,具有明显区别的给肥方式,而氮素在农业生产中占有举足轻重的地位,其合理使用直接影响到土壤质量,进而影响农产品品质和产量。本试验以上海地区崇本堂蔬菜生产系统为研究对象,通过比较有机和常规蔬菜生产系统和不同栽培模式(露地和大棚)对土壤可溶性氮素的影响,以及可溶性氮素的季节变化,从而分析和评价有机蔬菜生产系统氮营养特征,为发展有机农业生产提供理论指导。主要研究结论如下: (1)不同生产系统对土壤可溶性氮素的影响 不同生产系统中,有机蔬菜生产系统的土壤全碳(total carbon, TC)、全氮(total nitrogen, TN)、pH值、可溶性有机氮(soluble organic nitrogen, SON)、溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen, DON)、可溶性全氮(total soluble nitrogen, TSN)和SON占TSN的比例(SON/TSN)均显著高于常规蔬菜生产系统,土壤硝态氮(NO3--N)、电导率值(EC)、游离氨基酸(free amino acid, FAA)和FAA占TN的比例(FAA/TN)则表现为常规生产系统高于有机生产系统,有机生产系统的土壤铵态氮(NH4+-N)含量也发生了改变。SON与TN、TC、碳氮比(C/N)、DON和pH相关性显著,与NO3--N有显著负相关性,与NH4+-N和EC值则无显著相关性。 (2)不同栽培模式对土壤可溶性氮素的影响 不同栽培模式中,土壤TC、TN、EC值、NO3--N、TSN和FAA均表现为有机大棚高于有机露地,pH值、SON/TSN表现为有机露地高于有机大棚,栽培模式对SON和NH4+-N含量的影响因不同季节而异,对SON占TN的比例(SON/TN)和有机生产系统FAA占SON的比例(FAA/SON)均无显著影响。有机露地土壤在秋季时的NO3--N含量显著高于其它季节,有机大棚则是冬季时的NO3--N含量显著高于其它季节,常规露地和大棚的土壤硝态氮含量表现为秋季夏季冬季春季,平均值为33.1、101.0、225.8和396.1 mg·kg-1。NH4+-N含量变化规律不明显,全年NH4+-N平均含量分别为9.5、9.3、8.1和10.5 mg·kg-1。有机露地、有机大棚、常规露地和常规大棚土壤全碳和全氮含量在不同季节变化为秋季低,冬季升高,春季降低,夏季又升高,全年TC平均含量分别为25.1、26.5、19.1和18.9 g·kg-1,TN平均含量分别为3.0、3.3、2.7和2.7 g·kg-1。 (3)有机生产系统土壤可溶性有机氮 有机生产系统(包括露地和大棚)的土壤SON含量表现为夏季春季冬季秋季,全年土壤SON平均含量分别为49.8 (露地)和52.4 (大棚) mg·kg-1,同时土壤FAA与SON变化规律一致,平均含量分别为3.7和4.9 mg·kg-1,FAA/SON平均比例分别为6.9%和9.0%,FAA/TN平均比例分别为0.12%和0.15%。与超速离心法相比,用盐溶液(KCl)提取的土壤溶液中SON平均含量为DON的2.3倍。 (4)土壤游离氨基酸组分及含量 不同类型土壤均检测到12-15种氨基酸,均未检测到碱性氨基酸,所有土壤中性氨基酸所占比例高于70%,酸性氨基酸均低于24.7%,部分土壤中检测到含硫氨基酸低于5%。所有供试土壤中所检测出的氨基酸以谷氨酸、缬氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸7种氨基酸为主,占土壤游离氨基酸总量的76.3%-80.6%。不同生产系统和栽培方式对氨基酸含量均有影响,但影响程度因氨基酸种类而异。 总之,土壤可溶性氮素,尤其是可溶性有机氮在土壤氮素组分中不可忽视,影响因素较为复杂。有机农业增加了有机氮(有机肥、秸秆等)的投入,造成土壤可溶性有机氮和游离氨基酸的含量显著提高;由于蔬菜的设施栽培提高了土壤温度、增强了微生物活性、减少了淋溶,从而使土壤可溶性有机氮和游离氨基酸含量提高;土壤可溶性有机氮和游离氨基酸含量的季节性差异反映了土壤微生物在有机氮矿化的重要作用,有机生产系统的生物多样性是其增加的重要原因。


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