長期施肥對土壤團聚體結構及供氮能力特征影響的研究.pdf

1、團聚體影響土壤結構的形成及水、肥、氣、熱的協(xié)調供應，是表征土壤肥力的關鍵指標。施肥通過影響有機碳和養(yǎng)分在各級團聚體中分布的分異性而改變養(yǎng)分有效性及供應特征。因此，了解長期不同施肥對團聚體及團聚體供氮特征的影響，對于制訂科學土壤培肥措施有重要意義。本研究選取黃土高原南部半濕潤農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)長達25 年田間肥料長期定位試驗土墊旱耕人為土（褐土）0-20cm、20-40cm 及40-60cm土層土樣，對各土樣用沙維諾夫分級法（干篩法）對土壤團聚

2、體進行分級后，采用Keeney 和Bremne 長期培養(yǎng)法測定不同團聚體土壤供氮能力，Bremner 法測定不同團聚體有機氮組分。該長期定位試驗處理包括作物（種植與休閑）與施肥（施用化肥＋ 有機物料與不施肥）2 個因子，采用不完全方案，種植作物處理設不施肥（CK）、施用化肥（NP）、化肥＋低量玉米莖葉（NP＋9375kg/ha）、化肥＋中量玉米莖葉（NP＋18750kg/hm2）、化肥＋高量玉米莖葉（NP＋37500kg/ hm

3、2）、化肥＋廄肥（NP＋ 37500kg/ hm2）。休閑處理僅設化肥＋低量玉米莖葉（NP＋9375kg/ hm2）1 個水平。 種植作物小區(qū)實行冬小麥-夏玉米輪作一年兩熟。通過研究，獲得以下主要結論： 1. 闡明了長期不同施肥模式與土壤團聚體大小、團聚體分形特征與土壤肥力的相互關系。結果表明，長期施肥對0～20cm 土層土壤5~2mm 團聚體含量影響最大，特別是化肥與有機肥配施有利于該粒徑團聚體的形成。長期不同

4、施肥模式下土壤團聚體分形特征存在一定差異： 7 種施肥處理土壤團聚體分形維數(shù)分布于2.4388~2.6363 之間，其中以化肥＋廄肥處理土壤團聚體分形維數(shù)最大，不施肥土壤團聚體的分形維數(shù)最低，最大比最小值高8.1％。相關分析發(fā)現(xiàn)，土壤團聚體分形維數(shù)與5~2mm 團聚體、土壤有機碳、全氮、硝態(tài)氮、有效磷含量間具有極顯著正相關關系（P<0.01），與土壤碳氮比（C/N）呈顯著負相關關系。在長期不同施肥模式下，分形維數(shù)對土壤性質變化的邊際量亦

5、存在明顯差異。土壤團聚體分形維數(shù)的變化對土壤有效磷及硝態(tài)氮的影響最大。 2. 明確了長期不同施肥模式對0-20cm 土層土壤有機碳及養(yǎng)分分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)：長期施肥處理能使土壤有機碳、全氮以及硝態(tài)氮含量有較大幅度增加，但對銨態(tài)氮的影響較小。與不施肥對照相比，長期施肥耕層土壤有機質、全氮在不同粒級團聚體中含量差異較大，并呈現(xiàn)較強規(guī)律性，均表現(xiàn)為以<0.25mm 粒徑團聚體中的含量最高。除化肥＋中量秸稈處理外，其余處理土壤團聚體中

6、硝態(tài)氮含量均隨團聚體粒徑增大而降低。5~2mm 團聚體含量與土壤有機碳、全氮以及硝態(tài)氮之間呈顯著正相關關系；而1~0.25mm 團聚體與土壤全氮以及硝態(tài)氮呈顯著負相關關系。 3. 闡明了長期不同施肥處理對不同大小團聚體中有機氮組分的影響。長期施肥對酸解氨態(tài)氮、酸解未知氮在各級團聚體中分布的影響最大，對氨基酸態(tài)氮的分布有一定影響，而對于氨基糖態(tài)氮的影響較小。長期施肥條件下土壤酸解全氮與有機碳、全氮以及團聚體分形維數(shù)均具有極顯著正相

7、關關系(R 分別為0.942, 0.981,0.910；P<0.001)，說明土壤有機氮組分對土壤團聚體形成和性質具有顯著影響。土壤全氮或者有機質對2~1mm 和1～0.25mm 土壤團聚體中各有機氮組分的影響較大。 4. 查明了長期不同施肥模式對不同大小團聚體中有機氮礦化過程的影響，并明確了長期施肥條件下土壤氮礦化勢與土壤有機碳、全氮以及土壤酸水解全氮間的相0 N互關系。長期施肥，特別是長期化肥與玉米秸稈或廄肥配施會顯著增加土

8、壤礦化氮累積量和土壤中易礦化有機氮，即氮礦化勢或者N0E。不同長期施肥處理土0 N壤值從大到小依次為：化肥＋廄肥>化肥＋中量秸稈>化肥＋高量秸稈>單施化0 N肥>化肥＋低量秸稈>化肥＋低量秸稈＋休閑。長期施肥使土壤各級團聚體的0 N值也呈現(xiàn)出明顯差異，特別是化肥與有機肥配施土壤各級團聚體值呈現(xiàn)一致規(guī)0 N律性，表現(xiàn)為團聚體粒徑越小，該級團聚體的值越高；對N0E 的影響規(guī)律與N0 0 N相同。長期施肥條件下土壤氮礦化勢與有機碳、全氮以及酸

9、水解全氮均呈顯著0 N正相關(R 分別為0.814、0.834 和0.873；P<0.05)。在土壤有機氮各組分中，水解氨態(tài)氮和水解未知態(tài)氮與土壤氮礦化勢間存在顯著正相關關系(R 均為0.756；0 NP<0.05)。 5. 建立了土壤團聚體分形維數(shù)D 與Nt、N0、N0E 和N0R 間的數(shù)學模型。土壤團聚體分形維數(shù)D 分別與對數(shù)函數(shù)模型、一級化學動力學單指數(shù)模型和雙指數(shù)模型中的參數(shù)存在定量關系：與對數(shù)函數(shù)模型中參數(shù)b 的關系式

10、為b = 0.3062 D 5.2484；與一級化學動力學單指數(shù)模型中參數(shù)N0 的關系式為N0= 1130lnD-808.3；與一級化學動力學雙指數(shù)模型中參數(shù)N0E 和N0R 的關系式為N0E = 654D－1499；＝ 20 R N；從而獲得土壤氮素礦化模型與團聚體分形維數(shù)的關系式分別為： ) 878 . 1 ( 34 . 20 ? Nt= a+ (0.3062 D 5.2484 ) lnt ；Nt=(1130lnD-808.

11、3)·(1－e –kt)；或Nt=(654D－1499)·(1－e –k1t)+ (1－e –k2t)，式中t 為礦化時間（weeks）。) 878 . 1 ( 34 . 20 ? 對于黃土高原石灰性土壤，不同土壤團聚體的供氮能力具有分異性。研究不同土壤結構（特別是土壤團聚體）的供氮能力，有利于對土壤供氮能力進行更深入和準確的評價。因此，本研究結果對更深入和準確評價長期施肥對土壤供氮能力的影響具有一定理論意義，同時也將是對過去僅