減量施肥對土壤可溶性有機碳氮組分的影響

馬軍花 武蘭芳 陳浩

摘? ? 要：對不同施肥量條件下土壤可溶性有機碳氮組分進行研究，結果表明：施肥量改變對土壤溶解性有機碳、熱水溶性有機碳的影響較小，在整個采樣期間溶解性有機碳組分的趨勢一致但含量差異不顯著（P>0.05）;施肥量改變對土壤溶解性有機氮、熱水溶性有機氮的影響高于相應碳組分，增量施肥的溶解性有機氮和熱水溶性有機氮含量總體上高于其他處理，這些差異在大部分采樣時刻均達到差異顯著水平（P<0.05）。

關鍵詞：減量施肥;熱水溶性有機碳;熱水溶性有機碳氮

文章編號：1005-2690（2021）17-0030-02? ? ? ?中國圖書分類號：S155? ? ? ?文獻標志碼：B

土壤可溶性有機碳氮包括溶解性有機碳氮及熱水溶性有機碳氮，是土壤中移動較快、不穩定、易氧化、易分解、易礦化的活性成分[1]，其分解產物在土壤中容易被植物、微生物所利用[2]。可溶性有機碳氮組分是土壤中較為活躍和敏感的養分，對研究土壤養分循環具有重要作用。通過比較減量、常量、增量施肥影響下的土壤可溶性有機碳氮組分動態，可為提高養分利用效率和維護生態環境健康提供參考。

1? ?材料與方法

田間試驗于中國科學院禹城綜合試驗站進行。施肥試驗始于2008年10月中旬，冬小麥播種品種為濟麥22，2009年6月上旬收獲冬小麥，小麥秸稈粉碎還田，然后播種夏玉米，品種為鄭丹958，10月初收獲玉米，玉米秸稈全部還田。試驗小區面積64 m2，每個處理3次重復。冬小麥季肥料分為播前基肥和拔節期追肥兩次施入，夏玉米季在大喇叭口期一次追肥施入土壤。冬小麥和夏玉米季施肥量相同，設置不同施肥量的田間試驗，氮肥為普通尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀。施肥量的計算是基于試驗站對研究區域農戶調查的平均結果設置，其中常量施肥代表了魯西北平原地區農民一季的常規施肥量，在常量施肥的基礎上分別減少和增加15%為減量施肥和增量施肥，具體施肥量見表1。

2010年4月開始試驗，采樣時間始于冬小麥施拔節肥前，夏玉米收獲后結束。除了每個月定期的采樣，在每次施肥后的7～14 d內加采一次。將采集的新鮮土樣冷凍備用，用于測定可溶性有機態碳氮組分含量。

土壤可溶性有機碳氮包括DOC、DON和HWSOC、HWSON，其測定方法為：稱取10 g過2 mm篩的鮮土和50 mL蒸餾水一起加入離心管中，在室溫下水平震蕩30 min，在離心機上以4 500 r/min離心20 min，懸液過濾并進一步過0.45 μm濾膜，所得溶液為DOC和DON的待測溶液;將上述溶液吸取一定容積再放入80 ℃的水浴鍋，恒溫加熱18 h后水平振蕩10 min，使土壤與浸提液完全混合，4 500 rpm離心20 min后將上清液過0.45 μm濾膜得到HWSOC和HWSON的待測液。上述溶液的碳組分采用Elementar vario TOC儀測定其含量，相應的氮組分經高溫消解后由紫外分光光度計測定。

2? ?結果分析

試驗結果的方差分析采用SPSS16.0完成。

2010年4月2日—10月10日采樣期間各處理的土壤DOC和DON動態如圖1所示，DOC濃度相對較低，各處理不同時段的DOC含量均低于80 mg C/kg，DOC含量各處理之間差異不顯著（P>0.05）。DOC總體上呈下降的趨勢，采樣期間作物快速生長，土壤微生物活動也旺盛，DOC作為易分解的碳源是微生物活動優先選擇的碳源之一，所以總體呈降低趨勢。冬小麥施拔節肥前，施肥處理的DOC值要明顯高于空白，是由于小麥返青后施肥處理作物生長旺盛，根系分泌物的含碳組分相對豐富，提高了這一時刻的DOC含量。減量和常量施肥處理的土壤中DON含量總體上高于空白處理，但大部分差異不顯著（P>0.05）。而增量施肥的處理土壤DON含量較高，個別采樣時刻與其他處理相比有明顯差異。特別是夏玉米施肥7 d后的測定結果與其他處理相比差異顯著（P<0.05），施用尿素后，增量施肥處理土壤中盈余部分酰胺態氮素成為土壤DON的一部分，但此部分DON如果沒有被有效的保蓄在土壤固相，進一步轉化則極易造成氮素的損失。

HWSOC既包括了土壤中冷水溶解的有機碳，也包括在80 ℃下死亡的微生物體內的溶解性有機碳。土壤熱水溶性有機碳氮動態見圖2。小麥施拔節肥后30 d內測定的HWSOC含量施肥處理與空白相比差異顯著（P<0.05），其他采樣時刻的HWSOC含量各處理間差異不顯著（P>0.05），這可能是因為有施肥處理的作物在施肥后土壤養分庫得到補充，及時提供給生物活動需要的養分，作物根系生長旺盛也促進了根系分泌物的生成，從而提高了土壤中HWSOC的含量。與空白對照相比差異顯著（P<0.05），與常量和增量施肥相比在個別采樣時刻差異顯著（P<0.05）;冬小麥部分采樣時刻的增量施肥HWSON含量與常量施肥的值相近，是由于增量施肥的氮素損失較高，部分氮素并未有效的轉化為土壤有機氮?？瞻滋幚淼腍WSON含量總體上高于其他處理，是因為空白處理沒有施肥，作物和微生物活動都較不活躍，土壤中易被分解的可溶性有機氮素分解緩慢，使空白的HWSON測定結果較高。

3? ?主要結論

試驗設置的施肥處理在常量施用氮磷鉀肥的基礎上同比增加或降低15%，試驗結果表明：土壤中不同碳組分的動態受施氮梯度的影響很小，而熱水溶性有機氮動態受施氮梯度的影響較明顯，大部分采樣時刻的養分含量與空白相比差異顯著。磷肥和鉀肥對土壤不同碳氮組分的影響很小，因此，磷肥的固定仍是華北平原地區農田施肥面臨的主要問題之一，而該地區土壤母質富鉀，若用一定年份的秸稈還田措施配合，可適當減少鉀肥用量。

參考文獻：

[ 1 ] D.L.Jones，V.B. Willett. Experimental evaluation of methods to quantify dissolved organic nitrogen（DON） and dissolved organic carbon （DOC） in soil[J].Soil Biology and Biochemistry，2005，38（5）：991-999.

[ 2 ] G Sparling，Maja Vojvodi-Vukovi，L.A Schipper. Hot-water-soluble C as a simple measure of labile soil organic matter：

The relationship with microbial biomass C[J].Soil Biology and Biochemistry，1998，30（10）：1469-1472.