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长期轮作施肥对棕壤氮素形态转化及其供氮特征的影响

高晓宁  
【摘要】: 土壤氮素是土壤肥力的重要组成部分和作物氮素营养的主要来源。多数土壤氮素不能满足作物的生长需求,要靠施肥来予以补充和调节。但盲目、不合理的施用肥料,不仅造成肥料的大量浪费、经济效益下降,还会带来一系列的环境问题。了解土壤的供氮能力,合理施肥则是提高氮肥利用率、减少环境污染、提高作物产量和品质的基本途径。本文从当前生产实际出发,结合沈阳农业大学棕壤长期定位试验,深入系统地研究经过29年长期轮作施肥,不同施肥处理对棕壤各形态氮素含量分布特征、有机氮矿化特征以及土壤供氮能力的影响,探讨长期轮作施肥条件下棕壤氮素的演变规律和供氮机理,为棕壤氮素养分资源的高效利用提供理论依据。主要研究结果如下: 1.经过29年长期不同施肥,耕层(0~20 cm)土壤有机质、全氮、碱解氮、无机态氮(硝态氮、交换性铵、固定态铵)和微生物量氮含量变化明显。各指标总的变化趋势为高量有机肥区>低量有机肥区>化肥区>无肥区,其中高量有机肥和化肥配合施用效果最好。土壤有机质、全氮、碱解氮、无机态氮含量的剖面分布规律均为随土层的加深逐渐降低,而固定态铵的剖面分布则呈相反趋势。 2.长期施肥能明显影响耕层土壤有机氮各组分的含量,尤对氨基酸态氮影响最为显著。总的分布趋势为氨基酸态氮>非酸解态氮>酸解氨态氮>酸解未知态氮>氨基糖态氮。其中酸解有机氮各组分含量随土层的加深而降低,各层次变化规律为有机无机肥配施处理>单施有机肥处理>单施化肥处理和CK处理,而非酸解态氮在各土层中则表现出无序性。 3.在两个轮作周期中,土壤各氮素指标的含量均表现为玉米年份>大豆年份。 4.一级动力学方程(One pool模型)能很好地描述棕壤(0~60 cm土层)有机氮的矿化过程,且由One pool模型拟合得出的矿化参数能够表达土壤有机氮的矿化特征。 5.长期施肥能显著增加耕层(0~20 cm)土壤氮素矿化势值。其变化规律为高量有机肥区>低量有机肥区>化肥区>CK>试验前(1979年),以高量有机肥配施化肥的效果最好,土壤供氮潜能最大。不同施肥处理土壤氮矿化势随土层的加深而骤减,且各土层间差异显著。 6.土壤氮矿化势(N_0)与土壤有机氮组分含量之间关系十分密切,其中以氨基酸态氮对土壤氮矿化势的直接贡献最大,其它有机氮组分则表现为通过氨基酸态氮的间接贡献。此外,土壤全氮也是影响土壤氮素矿化势的重要因素。 7.土壤中各氮素指标与作物吸氮量、产量之间均达1%极显著水平,说明土壤中各形态氮在评价土壤供氮水平上均表现出一定的作用。其中以土壤氮素矿化势、可矿化氮、碱解氮三个指标能更好地评价土壤的供氮水平。 8.土壤供氮量的大小顺序为高量有机肥区>低量有机肥区>化肥区>CK,以高量有机肥配施化肥的效果最好。且呈上高下低的特点,即随土层深度的增加而迅速降低。耕层(0~20 cm)土壤供氮能力较强,且深层土壤的供氮能力也不容忽视。 总之,长期有机无机肥配施,尤其是高量有机肥配施化肥处理,是维持土壤肥力最优的施肥方式。它可以显著提高土壤各形态氮素含量,进而影响了土壤氮素矿化势,达到改善土壤供氮能力的目的。因此,农业生产中在重视有机物料投入的同时,还应注意其与无机肥料的搭配使用。 本文首次对长期定位试验棕壤的供氮特性进行了全面系统地研究,其结果丰富了我国土壤氮素的研究,对于科学合理地制定施肥方案、保障环境及农产品安全具有特殊重要的意义。


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