室內模擬氮素沉降對鹽漬化土壤氮素礦化和硝化作用

莫治新，杜海燕，劉彩婷，梁 瀅，葉爾克古麗，馮 源

(喀什大學化學與環境科學學院，新疆 喀什 844006)

室內模擬氮素沉降對鹽漬化土壤氮素礦化和硝化作用

莫治新，杜海燕，劉彩婷，梁 瀅，葉爾克古麗，馮 源

(喀什大學化學與環境科學學院，新疆 喀什 844006)

【目的】研究氮素沉降對土壤氮素礦化及硝化作用。【方法】以喀什地區疏附縣爾庫薩克鄉鹽漬化土壤為試材，采用室內模擬方法研究了氮素沉降對鹽漬化土壤氮素礦化和硝化作用。【結果】表層土壤(0～20 cm)的礦質氮含量最高。氮沉降后其各土層礦質氮含量均高于無氮素沉降的結果，即氮沉降增加了土壤礦質氮的含量。隨著培養天數的增加，氮沉降后的土壤氮素凈硝化速率逐漸增加，沒有氮素沉降的土壤氮素凈硝化速率依次減少。【結論】氮素的沉降加速了原有土壤氮素的硝化作用。氮沉降后其氮素的凈礦化速率變化規律性不強。

鹽漬化土壤；氮沉降；氮素礦化；氮素硝化

【本研究切入點】根據農業部第二次土壤調查結果，新疆是我國鹽漬土分布面積最大、類型最全、范圍最廣的省區，除絕大多數山地和沙漠區外，其它地區幾乎均有鹽漬化土壤分布，新疆鹽漬化耕地面積達 122.87 hm2，占耕地總面積的 30.1 %[1]。鹽漬土是干旱半干旱地區一種重要的土壤資源和特殊的生態系統。過量鹽分會嚴重影響土壤的物理、化學和生物學特征，從而影響土壤氮素的供應和轉化[2-5]。【研究意義】土壤中氮素礦化和硝化過程提供植物生長所必須營養元素方面至關重要，土壤中的氮絕大部分是以有機態形式存在，約占土壤全氮量的92 %～98 %。但有機態氮不能被植物直接吸收利用，必須通過礦化作用轉化為無機態氮才可以被植物所吸收利用[6]。同時，礦化作用是供給作物生長所需氮素的重要過程，硝化作用是氮素轉化的另一個重要過程，硝化率是確定潛在氮素損失的一個關鍵因子[7]，因此研究降塵對土壤氮素礦化和硝化作用具有極其深遠的意義。【擬解決的關鍵問題】本文以典型的鹽漬化土壤為研究對象，室內模擬氮素沉降對鹽漬化土壤氮素礦化及硝化作用，為鹽漬化土壤合理施肥及管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

樣品在新疆喀什地區疏附縣吾庫薩克鄉進行采集。吾庫薩克鄉地處塔克拉瑪干大沙漠邊緣，屬暖溫帶大陸性干旱沙漠氣候，年均氣溫13.1 ℃，最熱月平均氣溫26.3 ℃，極端最高氣溫38.5 ℃。年均降水量97.8 mm，年均蒸發量為2445.4 mm[8]。采樣區地下水位為1 m。該地區土壤鹽漬化類型為氯化物-硫酸鹽型，屬于中度鹽漬化土壤。

1.2 試驗設計

(2)氮素模擬試驗。稱取過1 mm孔篩的風干土樣10.0 g于125 mL廣口瓶中，按65 %田間持水量加入尿素溶液(200 mg/kg N)后蓋上瓶塞以保持土壤水分，置于與野外溫度相近的恒溫箱中模擬培養[9]。

1.3 樣品測定方法

土壤銨態氮測定采用靛酚藍比色法，硝態氮測定采用酚二磺酸比色法[10]。

1.4 數據處理[9]

凈礦化速率(mg·kg-1)=[(培養后礦質氮)-(土壤初始礦質氮]/培養天數

2 結果與分析

2.1 氮沉降對鹽漬化土壤礦質氮的作用

圖1表明：在0～5 cm及5～10 cm土壤深度，除培養7 d的土壤礦質氮含量以外，其它不同培養時間內均是在氮素沉降下的礦質氮含量高于無氮素沉降的土壤。在10～20 cm土壤，培養0、7和21 d時，其氮素降塵下的土壤礦質氮含量高于無氮素沉降的土壤；培養14和28 d時，氮素降塵下的土壤礦質氮含量低于無氮素沉降的土壤。在20～30 cm土壤深度，培養0和7 d時，氮素降塵下的土壤礦質氮含量高于無氮素沉降的土壤；培養14、21和28 d時，氮素降塵下的土壤礦質氮含量低于無氮素沉降的土壤。在30～50 cm土壤深度，不同培養時間內，土壤的礦質氮含量均是氮素沉降后高于無氮素沉降的土壤。

培養7 d，氮沉降后各土層礦質氮含量明顯下降，培養至14～28 d，各土層礦質氮含量顯著增加，培養14 d時，0～5 cm土層增幅最明顯；培養21 d時， 10～20 cm土層增幅最大；培養28 d時， 5～10 cm土層增幅最大。由此表明，表層土壤(0～20 cm)的礦質氮含量最高。氮沉降后其各土層礦質氮含量均高于無氮素沉降的結果，由此說明，氮沉降增加了土壤礦質氮的含量。

圖1 氮沉降下的土壤礦質氮含量Fig.1 Mineralization N in nitrogen deposition

圖2 氮沉降下的土壤凈硝化速率Fig.2 Net nitrification rate in nitrogen deposition

2.2 氮沉降對鹽漬化土壤凈硝化速率的作用

圖2表明，在土壤0～50 cm深度范圍內，氮沉降后土壤氮素的凈硝化速率均為負值，且均小于無氮素沉降的土壤凈硝化速率的含量(Plt;0.01)。隨著培養時間延伸，氮沉降后的土壤氮素凈硝化速率逐漸增加，沒有氮素沉降的土壤氮素凈硝化速率依次減少。總之，氮素沉降加速了原有土壤氮素的硝化作用。

2.3 氮沉降對鹽漬化土壤凈礦化速率的作用

圖3表明，在土壤0～5 cm深度范圍內，在培養7和14 d時，其氮素降塵下的土壤凈礦化速率低于無氮素沉降的土壤；在培養21和28 d時，其氮素降塵下的土壤凈礦化速率高于無氮素沉降的土壤。在土壤5～10、10～20 cm深度范圍內，在培養7和21 d時，其氮素降塵下的土壤凈礦化速率低于無氮素沉降的土壤；在培養14和28 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率高于無氮素沉降的土壤。在土壤20～30 cm深度范圍內，培養7、14、28 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率低于無氮素沉降的土壤；培養21 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率高于無氮素沉降的土壤。在土壤30～50 cm深度范圍內，培養7、21、28 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率高于無氮素沉降的土壤；培養14 d時，氮素降塵下的土壤凈礦化速率低于無氮素沉降的土壤。

圖3 氮沉降下的土壤凈礦化速率Fig.3 Net ratio of net mineralized in nitrogen deposition

培養7 d，氮沉降后其各土層土壤凈礦化速率也呈現明顯下降的趨勢；培養14～28 d，各土層的氮素凈礦化速率有一定的增加，但是增加的趨勢不明顯。

3 結 論

土壤礦質氮含量以表層土壤(0～20 cm)含量最高。氮沉降后其各土層礦質氮含量均高于無氮素沉降的結果，即氮沉降增加了土壤礦質氮的含量。隨著培養天數的增加，氮沉降后的土壤氮素凈硝化速率逐漸增加，沒有氮素沉降的土壤氮素凈硝化速率依次減少。總之，氮素的沉降加速了原有土壤氮素的硝化作用。氮沉降后其氮素的凈礦化速率變化規律性不強。

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[10]鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業大學出版社，1981.

(責任編輯 李山云)

EffectofLaboratorySimulationofNitrogenDepositiononNitrogenMineralizationandNigrificaitonofSalinitySoil

MO Zhi-xin, DU Hai-yan, LIU Cai-ting, LIANG Ying, GU Li ·Ye’er’ke, FENG Yuan

(College of Chemistry and Environmental Science, Kashgar University, Xinjiang Kashgar 844006,China)

【Objective】Effects of nitrogen diposition on soil mineralization and nigrification were studied in the present paper. 【Method】The salinity soil in Erkusack village, Shufu County, Kashgar areas was taken as the research material and laboritory simulation methods were adopted. 【Result】The soil mineral nitrogen content in surface soil was the highest (0-20 cm). After the settlement of nitrogen deposition each soil mineral nitrogen content was higher than that without nitrogen deposition, showing that the nitrogen deposition increased the soil mineral nitrogen content. With the increase of training days, after nitrogen deposition soil net nitrogen nitrification rate increased gradually, while for that without nitrogen diposition, in turn, the soil net nitrogen nitrification rate gradually reduced. 【 Conclusion 】 The settlement of nitrogen speeds up the original soil nitrogen nitrification. After nitrogen deposition its net nitrogen mineralization rate change regularity was not strong.

Salinity soil；Nitrogen deposition；Nitrogen mineralization；Nitrogen nigrification

S158

A

1001-4829(2017)11-2537-04

10.16213/j.cnki.scjas.2017.11.025

2016-12-13

國家自然科學基金資助項目(41161037)；新建自治區高校科研計劃面上項目；國家級大學生創新項目(201510763024，20160763020)；喀什大學重點課程建設項目(KSA2014011)

莫治新(1978-),女,安徽六安人,主要從事土壤與環境方面的教學和科研工作,副教授,碩士研究生，E-mail:mzxzky@163.com。