蚯蚓糞對海南甘蔗園磚紅壤氮素礦化和硝化的影響

單 穎，趙鳳亮，*，鄒剛華，李 瑋，何振立， Adel M R A Abdelaziz，4

(1.中國熱帶農業(yè)科學院 環(huán)境與植物保護研究所，海南 海口 571101； 2.農業(yè)部儋州農業(yè)環(huán)境科學觀測實驗站，海南 儋州 571737； 3.佛羅里達大學 印第安河研究教育中心 食品與農業(yè)研究所，美國 佛羅里達 34945； 4.埃及農業(yè)研究中心 有機農業(yè)中心實驗室，埃及 開羅 12619)

蚯蚓糞對海南甘蔗園磚紅壤氮素礦化和硝化的影響

單 穎1，2，趙鳳亮1，2，*，鄒剛華1，2，李 瑋1，2，何振立3， Adel M R A Abdelaziz1，2，4

(1.中國熱帶農業(yè)科學院 環(huán)境與植物保護研究所，海南 海口 571101； 2.農業(yè)部儋州農業(yè)環(huán)境科學觀測實驗站，海南 儋州 571737； 3.佛羅里達大學 印第安河研究教育中心 食品與農業(yè)研究所，美國 佛羅里達 34945； 4.埃及農業(yè)研究中心 有機農業(yè)中心實驗室，埃及 開羅 12619)

蚯蚓糞；磚紅壤；氮；礦化作用；硝化作用

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤采自海南澄邁永發(fā)鎮(zhèn)(109°56′45.8″E，19°44′7.4″N)甘蔗園耕層土壤，土質為磚紅壤，質地黏重。采集耕作層0～20 cm的土壤，置于陰涼處自然風干，研磨過2 mm篩保存?zhèn)溆谩９┰囃寥纏H值5.62，全氮含量1.12 g·kg-1，全磷0.14 g·kg-1，全鉀0.68 g·kg-1，銨態(tài)氮18.55 mg·kg-1，硝態(tài)氮41.16 mg·kg-1。

1. 2 培養(yǎng)試驗

試驗共設置5個處理，蚯蚓糞與干土的質量比分別為0(CK，不加蚯蚓糞)、1∶11(V1)、1∶5(V2)、1∶3(V3) 和1∶2(V4)，每個處理設3個重復。具體如下：CK，360 g供試土壤；V1，30 g蚯蚓糞+330 g供試土壤；V2，60 g蚯蚓糞+300 g供試土壤；V3，90 g蚯蚓糞+270 g供試土壤；V4，120 g蚯蚓糞+240 g供試土壤。2016年10月31日，按照比例將蚯蚓糞與干土混勻，加入塑料培養(yǎng)瓶中，保持70%田間持水量，置于26 ℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每隔3 d補充1次水分，并于培養(yǎng)開始后的第2、8、16、26、38、52天取樣測定土壤理化性質。

1. 3 測定方法

1. 4 數據分析

所有數據在Excel 2007軟件平臺上進行整理和方差分析，對有顯著差異的處理采用Ducan法進行多重比較，用Origin 9.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 添加蚯蚓糞對土壤pH的影響

1.產品標準：GB/T 19472.2—2004埋地用聚乙烯（PE）結構壁管道系統(tǒng) 第二部分 聚乙烯纏繞結構壁管材及相關標準。

不同蚯蚓糞添加量水平對土壤pH的影響如圖1所示。試驗期間，CK處理的土壤pH值整體呈小幅增加趨勢，52 d后與土壤本底值相比，升高0.66個單位。試驗前期，添加蚯蚓糞的4個處理土壤pH差異顯著，整體呈下降趨勢，至第8 d降至最低值，26 d后，土壤pH緩慢增加，培養(yǎng)結束時，各處理土壤pH值分別比CK處理的土壤pH值高0.11～0.98個單位。

圖1 不同蚯蚓糞添加量下土壤pH隨培養(yǎng)時間的變化Fig.1 Dynamic changes of soil pH under different vermicompost application rates

2.2添加蚯蚓糞對土壤全氮含量的影響

不同蚯蚓糞添加量水平下，培養(yǎng)過程中土壤TN含量的變化情況如圖2所示。前16 d，CK處理的土壤TN含量迅速下降，隨后變化較小，至培養(yǎng)試驗結束時，較土壤本底值降低70.54%。添加蚯蚓糞的4個處理土壤TN含量在試驗前期逐漸增加，至第8天時達到最大值，4個處理土壤TN含量分別為同期CK的1.96、1.94、1.72和2.40倍，說明添加蚯蚓糞增加了土壤中的TN含量。之后，土壤TN含量迅速下降，16 d后，V1、V2和V3處理土壤TN含量小幅變化，V4處理土壤TN含量仍逐漸增加，試驗結束時，各處理土壤TN含量分別是同期CK處理的1.40、2.16、2.88和4.45倍。

2.3 添加蚯蚓糞對土壤礦質氮含量的影響

培養(yǎng)過程中土壤礦質氮含量的變化情況如圖3所示。整體來看，試驗前26 d，土壤礦質氮含量變化幅度較小，后期變化明顯。其中前8 d，各處理土壤礦質氮含量小幅增加，隨后下降。添加蚯蚓糞的處理土壤礦質氮含量至第16天降至最低值，26 d后，土壤礦質氮含量迅速增加，至培養(yǎng)試驗結束時，各處理間差異顯著，各處理土壤礦質氮含量分別是同期CK的1.21、1.62、2.04和2.83倍。

圖2 不同蚯蚓糞添加量下土壤TN 含量隨培養(yǎng)時間的變化Fig.2 Dynamic changes of soil TN under different vermicompost application rates

圖3 不同蚯蚓糞添加量下土壤礦質氮含量隨培養(yǎng)時間的變化Fig.3 Dynamic changes of soil mineral N contents under different vermicompost application rates

圖4 不同蚯蚓糞添加量下土壤含量隨培養(yǎng)時間的變化Fig.4 Dynamic changes of soil N-N contents under different vermicompost application rates

圖5 不同蚯蚓糞添加量下土壤含量隨培養(yǎng)時間的變化Fig.5 Dynamic changes of soil N-N contents under different vermicompost application rates

2.4添加蚯蚓糞對土壤礦化作用和硝化作用的影響

不同添加量的蚯蚓糞對土壤礦化和硝化作用影響顯著，試驗條件下土壤累積凈礦化氮量、凈礦化速率和凈硝化速率如表1所示。培養(yǎng)52 d后，土壤的累積凈礦化氮量、凈礦化速率和凈硝化速率均隨蚯蚓糞添加量的增多而顯著升高，V1、V2、V3和V4處理土壤的累積凈礦化氮量(凈礦化速率)分別為CK的1.47、2.40、3.35和5.13倍，凈硝化速率分別是CK的2.23、3.74、5.23和8.16倍。可以看出，施用蚯蚓糞顯著促進了土壤礦化和硝化作用的進行。

3 討論

表1添加蚯蚓糞對土壤累積凈礦化氮量、凈礦化速率和凈硝化速率的影響

Table1Effects of vermicompost on accumulated N mineralization content， net mineralization and nitrification rates in soil

處理Treatment累積凈礦化氮量AccumulatedNmineralizationcontent/(mg·kg-1)凈礦化速率Netmineralizationrate/(mg·kg-1·d-1)凈硝化速率Netnitrificationrate/(mg·kg-1·d-1)CK47.31±13.00c0.91±0.25c0.56±11.58dV169.74±3.44c1.34±0.07c1.26±3.05cV2113.72±11.83b2.19±0.23b2.11±11.58bV3158.68±1.79b3.05±0.12b2.95±7.67bV4242.90±18.18a4.67±0.16a4.60±8.99a

同列數據后無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。

Values within a column followed by different lowercase letters indicated significant difference atP<0.05.

本研究使用經過風干、過篩后的甘蔗園磚紅壤加水進行培養(yǎng)試驗，經過風干后土壤樣品的理化性質以及微生物數量和活性往往會發(fā)生變化。研究表明，風干紅壤加水培養(yǎng)較新鮮土壤的微生物數量顯著增加，土壤微生物量碳、氮含量也隨之增加，能夠促進土壤礦化作用，但由于硝化菌數量減少，硝化作用受到抑制[30]。另有研究指出，土壤風干過程對硝化作用的影響因土壤性質、利用方式等有所差異，對于旱地土壤沒有顯著影響[31]。本研究認為，提高蚯蚓糞用量能夠顯著促進土壤礦化和硝化作用的進行，這可能還受到風干土壤中微生物的影響；因此，為了更可靠地反映蚯蚓糞對田間土壤氮素實際礦化和硝化作用的影響，仍需開展具有針對性的田間試驗。同時，蚯蚓糞添加條件下土壤氮素的轉化過程受土壤類型、蚯蚓糞性質，以及多種因素的影響，但當前相關報道甚少，需要進一步加強相關研究。本研究表明，蚯蚓糞可以促進海南甘蔗園磚紅壤氮素的礦化和硝化作用，有利于土壤硝態(tài)氮的累積，但未開展淋溶試驗。海南氣候多雨，土壤保肥能力差，硝酸鹽的累積會提高土壤硝態(tài)氮的淋失風險，這一過程還需進一步研究明確。

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(責任編輯高 峻)

EffectsofvermicompostonnitrogenmineralizationandnitrificationoflatosolincanefieldinHainan

SHAN Ying1，2， ZHAO Fengliang1，2，*， ZOU Ganghua1，2， LI Wei1，2， HE Zhenli3， ABDELAZIZ Adel M R A1，2，4

(1.InstituteofEnvironmentandPlantProtection，ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences，Haikou571101，China; 2.DanzhouScientificObservingandExperimentalStationofAgro-Environment，MinistryofAgriculture，Danzhou571737，China; 3.InstituteofFoodandAgriculturalSciences，IndianRiverResearchandEducationCenter，UniversityofFlorida，FortPierce，FL34945，USA; 4.CentralLabofOrganicAgriculture，AgriculturalResearchCenter，Giza12619，Egypt)

vermicompost; latosol; nitrogen; mineralization; nitrification

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10.3969/j.issn.1004-1524.2017.11.16

2017-05-05

國家公益性行業(yè)(農業(yè))科研專項(201503106)；海南省重點研發(fā)項目(ZDYF2016149)；國家外國專家局高端外國專家項目(GDW20154600260)；中國熱帶農業(yè)科學院基本科研業(yè)務費專項資金(1630042016004)

單穎(1990—)，女，內蒙古包頭人，碩士，研究實習員，主要從事農業(yè)面源污染防控與土壤改良研究。E-mail：shanying@catas.cn

*通信作者，趙鳳亮，E-mail：zfl7409@163.com

S153

A

1004-1524(2017)11-1890-07