土壤學

長期施肥對農田土壤氮素關鍵轉化過程的影響

王敬，程誼，蔡祖聰，等

摘要：目的：施用氮肥是提高農作物產量的重要措施，但當氮肥投入超過了農作物和土壤微生物對氮的需求，不僅對提高產量無益，反而會降低氮肥利用率，同時大量盈余的氮素很容易通過徑流、淋溶、氨揮發和反硝化等途徑損失，引發地下水硝酸鹽污染、水體富營養化及溫室效應等一系列負面環境問題。目前，單施及過度施用化學氮肥引起的與氮相關的環境問題尤為嚴重，而有機–無機配施措施已被證實在提高農作物產量和改善品質的同時可以降低與氮相關的環境污染。那么，長期施肥究竟影響哪些土壤氮素轉化過程，進而影響土壤的供氮能力和保氮機制呢？長期施有機肥又是如何降低氮損失風險的呢？方法：綜述了長期施肥對農田土壤氮素關鍵轉化過程的影響，討論了各個氮轉化過程之間的聯系。結果：土壤氮素礦化—同化循環是自然界氮循環過程中兩個至關重要的環節，是決定土壤供氮能力的重要因素。總體而言，長期施用氮肥，尤其是有機肥能顯著提高初級礦化—同化周轉速率；長期施肥可以刺激自養硝化作用，且有機肥的刺激作用更明顯。因此，加入硝化抑制劑抑制自養硝化過程是降低農田土壤硝態氮損失的有效手段之一；施用化學氮肥和有機肥均能提高反硝化速率，且有機肥的刺激作用高于化學氮肥。有機肥一直被提倡用來改善土壤肥力和提高土壤固碳能力，無論是其單施還是有配施化學肥，均能有效地減輕硝酸鹽污染，改善土壤肥力并提高作物產量。但是有機肥的施用并不是多多益善，有機肥過多施用也會增加氮損失的風險。結論：研究長期施肥對土壤氮各個過程的影響，有助于加強我們對長期施肥對土壤供氮能力和保氮機制的影響，可以為合理施用氮肥、提高氮肥利用率、減少與氮相關的環境污染提供理論依據。目前，有待深入開展以下幾方面的研究，（1）施用有機肥可以緩解因長期施化學氮肥導致的土壤酸化以及大量的氮損失，但是過量的施入有機肥也會造成氮損失，因此亟待明確有機肥投入的閾值以及合理的有機無機肥投入比例。（2）通過施用硝化抑制劑可以在一定程度上抑制自養硝化過程和土壤硝酸鹽濃度，而如何通過加入外源碳提高硝態氮同化過程來降低土壤硝酸鹽濃度也是將來的研究方向。但是，外源碳輸入亦會提高土壤反硝化和N2O排放損失。因而需要加強研究能夠提高土壤硝態氮同化能力并盡可能降低反硝化損失的有效措施。（3）雖然通過對氮各個轉化過程的研究可以知曉同一體系中礦化、同化、硝化和反硝化等過程的關聯作用及交互影響，但是如何整體評價長期施肥對土壤氮循環以及生態環境效應的影響亟待明確。

來源出版物：土壤學報, 2016, 53(2): 292-304

入選年份：2016