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碳氮添加对旱作农田土壤有机氮组分及其有效性的影响

张世汉  
【摘要】:为探明碳氮添加对陇中黄土高原旱作农田土壤有机氮组分及其有效性的影响,本研究依托2014年布设在定西市安定区李家堡镇的碳氮添加定位试验(共设9个处理,不施碳+施纯氮0 kg·hm~(-2)(CN0),不施碳+施纯氮50 kg·hm~(-2)(CN50),不施碳+施纯氮100 kg·hm~(-2)(CN100);生物质炭15 t·hm~(-2)+施纯氮0 kg·hm~(-2)(BN0),生物质炭15t·hm~(-2)+施纯氮50 kg·hm~(-2)(BN50),生物质炭15 t·hm~(-2)+施纯氮100 kg·hm~(-2)(BN100);秸秆4.5 t·hm~(-2)·yr~(-1)+施纯氮0 kg·hm~(-2)(SN0),秸秆4.5 t·hm~(-2)·yr~(-1)+施纯氮50 kg·hm~(-2)(SN50),秸秆4.5 t·hm~(-2)·yr~(-1)+施纯氮100 kg·hm~(-2)(SN100)),利用Bremner分级法,对各处理2018年收获后的土壤有机氮组分、土壤全氮和硝铵态氮、小麦植株不同器官氮积累量及小麦产量进行测定与分析。旨在探索碳氮添加对土壤有机氮组分含量、分布特征及其有效性的影响,为该区提供农业可持续发展、环境友好、提升土壤肥力与活力的合理施肥方式,并为旱地农田生态系统氮素循环、平衡及制约关系提供理论依据,研究结果表明:1.碳氮添加处理下,土壤酸解总氮、酸解氨态氮、酸解氨基酸态氮、酸解未知态氮和非酸解氮含量均随土层的加深而降低,而土壤酸解氨基糖态氮含量随土层的加深而增加;在0-30 cm各土层,各处理下,土壤有机氮各个形态的分布基本呈现出非酸解氮酸解氨基酸态氮酸解氨态氮酸解未知态氮酸解氨基糖态氮的趋势。2.施氮(CN100、SN100、BN100的均值)、秸秆添加(SN0、SN50、SN100的均值)和生物质炭添加(BN0、BN50、BN100的均值)均可显著提升土壤酸解总有机氮、酸解氨基酸态氮、酸解氨态氮、酸解氨基糖态氮含量及其占全氮的比例,其中氮素添加对酸解氨基酸态氮提升效应最显著,生物质炭添加对酸解氨态氮提升效应最显著,秸秆添加对酸解氨基糖态氮提升显影最显著。3.秸秆添加(SN0、SN50、SN100的均值)可显著降低酸解未知态氮含量及占土壤全氮比例,而施氮(CN100、SN100、BN100的均值)对酸解未知态氮无显著影响,生物质炭添加(BN0、BN50、BN100的均值)仅在10-30 cm土层对酸解未知态氮有显著影响;施氮与秸秆添加仅在10-30 cm土层对非酸解氮含量及占全氮比例有提升效应,而生物质炭添加仅在0-10 cm土层对非酸解氮含量及占全氮比例有提升效应。4.除氮素与生物质炭在5-10 cm土层对土壤酸解氨态氮有显著交互效应外,在0-30cm各土层,氮素与生物质炭、氮素与秸秆对其他有机氮组分交互效应不显著。5.施氮(CN100、SN100、BN100的均值)与秸秆添加(SN0、SN50、SN100的均值)下,土壤酸解氨基酸态氮与酸解氨态氮有效性较高,而生物质炭添加(BN0、BN50、BN100的均值)下酸解氨态氮与酸解氨基糖态氮有效性较高。综上所述,碳氮添加可普遍提升除酸解未知态氮外其他有机氮组分含量及其占全氮比例,但不改变各组分与全氮的相对含量;土壤有机氮各组分的有效性与氮组分含量高低无关;施氮与秸秆添加处理下,土壤酸解氨基酸态氮与酸解氨态氮有效性较高,而生物质炭添加下酸解氨态氮与酸解氨基糖态氮有效性较高。


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