土壤氮素矿化特性的研究

【摘要】：摘 要 氮素是植物生长最重要的营养元素，也是世界范围内土壤普遍缺乏的元素。大量施用化肥虽然大幅度地提高了作物产量，也导致了不良后果：经济效益下降，产品质量降低，环境污染严重，给人们的生活和健康造成了危害。根据以土壤供氮能力为基础施用氮肥是解决这一问题的关键。土壤的供氮能力既决定于土壤有机质、全氮量的丰缺，也决定于其有效性。有机氮素是土壤氮素的主体，其分解矿化的特性决定土壤氮素的有效性，研究有机氮素组分与可矿化氮的关系、对可矿化氮贡献的大小可为制定和评价土壤供氮能力的方法提供理论依据。 本文以25个不同肥力的表层土壤和36个不同层次的土壤为供试土壤，采用短期通气培养法和淹水培养法研究各有机氮组分与可矿化氮的关系，主要结果如下： 1. 通气培养表明，在不同土壤和同一土壤的不同土层，土壤可矿化氮与土壤有机质、全氮有密切的正相关。决定系数高于0.6113和0.5856，但是，有机质、全氮与可矿化氮之间没有稳定的比例，不能完全而稳定地反映土壤中可矿化氮的多少。 可矿化氮仅是其中的一部分，不同的土壤中这部分数量不同，所占的比率不同。可矿化氮与有机质、全氮有关，更与其中易矿化的部分有关。 2. 土壤有机氮的分解矿化是可矿化氮的根本来源。通气培养结果，可矿化氮与酸解氮有密切的正相关，决定系数高于0.8446，而与非酸解氮则无这种关系，决定系数低于0.1167；可矿化氮与酸解氮中的氨基酸态氮、氨基糖态氮、铵态氮的决定系数分别为0.7652、0.4649、0.7007，与酸解未知态氮的决定系数为0.1265。但多元回归分析结果表明，只有氨基酸态氮、铵态氮是可矿化氮的主要贡献者，而氨基糖态氮和未知态氮未能进入方程。 3. 淹水培养结果，各有机氮组分和可矿化氮的关系与通气培养结果一致。多元回归分析和逐步回归分析结果，氨基酸态氮是可矿化氮的主要贡献者，而氨基糖态氮和铵态氮、酸解未知态氮均未进入方程。通径分析结果，氨基酸态氮的直接通经系数最大（1.0222），对可矿化氮的贡献最大；铵态氮的直接通径系数为负值，氨基糖态氮和酸解未知态氮的通经系数虽为正值，但很小，难以起重大作用。它们之所以与可矿化氮高度相关，是由于氨基酸态氮通过它们的间接作用所致。氨基酸态氮是可矿化氮主要而稳性的贡献者。与通气培养不同，铵态氮未能进入回归方程，主要原因是通气培养时，铵态氮释放参与了对可矿化氮的贡献，而淹水培养时，释放的铵态氮被粘土矿物固定，未能表现出对可矿化氮的贡献。 4.从淹水培养可矿化氮与培养过程中有机氮组份减少量来看，氨基酸态氮、氨基糖态氮、铵态氮、未知态氮均与可矿化氮有着密切的线性关系，决定系数分别为：0.8610、0.8394、0.7543、0.7472。与氨基酸态氮的相关系数最高，与酸解未知态氮的相关系数最低。多元回归分析，逐步回归结果只有氨基酸态氮进入方程，是可矿化氮的主要贡献者。 5. 培养过程中有机氮组份变化与可矿化氮的关系表明，矿化过程并非匀速进行，前期矿WP=7化量大，而后期矿化量小，不仅不同的有机氮组份分解矿化速度各不相同，同一组份有机态氮素的分解也有着快慢之别。可矿化氮的增减量符合指数规律。无论从阶段分析，还是从连续培养过程中分析，可矿化氮与酸解氮及其组份有着较高的线性相关关系，而与非酸解氮为负相关。氨基酸态氮在多元回归模型中的偏回归系数始终为正值，表明了对可矿化氮贡献的稳定性。直接分析可矿化氮增量与各有机氮组份减少量的关系亦得到同样结果。进一步证明氨基酸态氮对可矿化氮贡献稳定性。 6活性有机氮几乎完全是酸解氮，氨基酸态氮平均占活性氮的65%，氨基糖态氮和铵态氮平均占活性氮的6.5%和21%，未知态氮平均占活性氮的4.3%。氨基酸态氮虽然不是活性氮的唯一组成成份，但是活性氮的核心和主体。 在前人研究的基础上，本文有以下创新和新见解： 1.气培养法和淹水培养法揭示了土壤可矿化氮与有机质、全氮的关系，明确了可矿化氮不仅与有机质、全氮有着密切关系，而且与它们之中易矿化的部分有着更密切的关系。 2.证明了酸解氮中氨基酸态氮是可矿化氮的主要贡献者。氨基酸态氮在任何情况下都与可矿化氮高度相关，且在任何情况下都能进入对可矿化氮贡献的回归方程，和可矿化氮之间有着稳定性的关系。 3.活性有机质、活性氮是有机质、全氮的活性部分，氨基酸态氮是活性氮的主体和核心。

【关键词】：可矿化氮 氨基酸态氮 氨基糖态氮 铵态氮 未知态氮 非酸解氮
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2001
【分类号】：S153
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