不同水氮调控下设施土壤有机氮组分与固持氮库、可溶性氮库关系研究

【摘要】：高度集约的设施生产条件下,水氮作为影响作物生长的重要限制因子,亦是近年的研究热点,科学合理的水氮调控对提高水氮利用率、探明设施土壤供氮能力具有着重要意义。因此本研究通过连续五年膜下滴灌设施番茄田间定位试验,采用不同灌水下限(高水W_1:25 kPa、中水W_2:35 kPa、低水W_3:45 kPa)和施氮量(低氮N_1:75 kg N·hm~(-2)、中氮N_2:300 kg N·hm~(-2)、高氮N_3:525 kg N·hm~(-2))的两因素三水平随机区组设计,研究不同水氮调控下休耕期设施土壤(0—30 cm)有机氮组分与固持氮库(微生物量氮、固定态铵和固持氮)、可溶性氮库(矿质氮、可溶性有机氮和可溶性总氮)及番茄产量、品质间的关系。主要研究结果如下:(1)设施土壤有机氮主要是以酸解氮形式存在。除个别土层外,灌水下限、施氮量和水氮交互效应对休耕期0—30 cm土层设施土壤全氮、有机氮组分、固持氮库(微生物量氮、固定态铵和固持氮)和可溶性氮库(矿质氮、可溶性有机氮和可溶性总氮)的影响均达到极显著水平(P0.01)。(2)总体上,休耕期设施土壤(0—30 cm)有机氮组分、固持氮库(微生物量氮、固定态铵和固持氮)和可溶性氮库(矿质氮、可溶性有机氮和可溶性总氮)的含量均随土层深度增加而降低。(3)不同水氮调控下,总体上,设施土壤酸解氮各组分含量及其分配比例的大小顺序为:酸解氨基酸氮酸解铵态氮酸解未知态氮酸解氨基糖氮。酸解氨基酸氮和酸解铵态氮是设施土壤中最主要的有机氮形态,酸解氨基酸氮与酸解铵态氮、酸解氨基糖氮、酸解总氮、非酸解氮、有机碳和全氮均达到极显著相关水平(P0.01)。(4)固定态铵是设施土壤中固持氮库的主要组成成分,矿质氮是设施土壤可溶性氮库的主要组成部分。固持氮与酸解铵态氮、酸解氨基糖氮、全氮、微生物量氮间均达显著正相关,与固定态铵间达极显著正相关。回归分析结果表明,土壤微生物量氮与酸解铵态氮、酸解氨基酸氮间达极显著正相关,与酸解氨基糖氮间达显著正相关;土壤固定态铵和酸解铵态氮、酸解氨基酸氮均显著相关。土壤全氮、有机碳和硝态氮是解释不同水氮调控下土壤有机氮组分变化的最佳变量。土壤矿质氮和硝态氮、酸解铵态氮之间均达到极显著正相关,与酸解总氮之间达到显著正相关;铵态氮与酸解铵态氮、酸解总氮间均达到极显著正相关;可溶性有机氮与有机氮各组分间均相关不显著。(5)灌水下限和施氮量单一效应对番茄产量及其构成的影响均达极显著水平,水氮交互效应对其影响则达显著水平。除灌水下限对番茄果实中可溶性糖含量的影响达显著水平外,灌水下限、施氮量和水氮交互效应对番茄品质指标(可溶性糖、有机酸、糖酸比、维生素C和硝酸盐含量)的影响均达极显著水平。总体上番茄品质各指标与有机氮各组分间相关性较低。综上,不同水氮调控下,设施土壤有机氮组分和土壤固持氮库、可溶性氮库间联系紧密。土壤酸解氨基酸氮、酸解铵态氮、矿质氮和固定态铵一定程度上可作为土壤供氮能力的表征。从土壤供氮能力角度考虑,W_2N_2处理(35 kPa-300 kg N·hm~(-2))可作为最优水氮模式;从节水减氮角度考虑,W_2N_1处理(35kPa-75 kg N·hm~(-2))可作为设施生产中优化水氮处理。