不同施肥方式下水稻土氮形态及有机氮有效性

王 吉, 关泽宇， 赵川博, 傅民杰， 梁运江

(延边大学 农学院， 吉林 延吉 133002)



不同施肥方式下水稻土氮形态及有机氮有效性

王 吉, 关泽宇， 赵川博, 傅民杰， 梁运江

(延边大学 农学院， 吉林 延吉 133002)

为了揭示长期不同施肥方式对水稻土氮素分布情况的影响，在延边地区水稻田选取7个典型地块，分0～10 cm和10～20 cm采集土壤样品，测定了土壤有效氮、全氮、无机氮及有机氮各组分含量。结果表明：土壤氮素随层次的增加呈减少的趋势；不同施肥方式对0～10 cm水解氮、全氮、有机氮含量有显著或以上水平影响。施肥方式对10～20 cm土层中全氮含量有显著性影响。有机、无机肥配施有利于土壤有效氮的积累。施有机肥有利于全氮、有机氮的积累；土壤氮素以有机氮为主；就通径分析的直接效应而言，氨基糖态氮、酸解未知氮、非酸解氮对有效氮的影响较为显著，氨基酸态氮与有效氮呈很小负相关。氨基酸态氮是通过其他组分间接影响有效氮。就通径分析总体效应而言，非酸解氮对有效氮影响最大。促进非酸解氮、酸解未知氮的转化,增加有效氮积累是合理施肥要考虑的重要因素。

施肥方式； 水稻土； 氮素； 通径分析

0 引 言

氮是植物生长不可缺少的元素[1]，土壤是作物氮素主要来源[2]。研究土壤中氮素的分布、迁移、转化对于环境保护，提高作物产量以及制定合理的施肥配方有重要意义[3]。目前，国内外有关土壤氮素有效性的研究较多，主要是针对不同土壤类型的氮储量的研究。如柯英等[4]对宁夏灌区不同类型农田土壤氮素累积与迁移特征的研究；马天文等[5]对哈密垦区土壤氮养分调查及其变化规律的研究；刘建香等[6]对种植和施肥方式对云南坡耕地氮素流失的影响的研究；张春华等[7]对松嫩平原玉米带土壤碳氮储量的空间特征进行了研究；朱兆良[8-9]对农田土壤氮肥利用情况等做了大量研究;郝晓军等[10]长期施肥对稻田土壤有机氮、微生物生物量及功能多样性的影响进行了研究;施书莲等[11]施肥对土壤含氮组分的影响的研究。不同施肥方式对土壤氮养分的影响及有机氮组分对有效氮影响程度的研究较少[12-13]。本文选取延边地区水稻田不同施肥方式下的典型土壤，研究了土壤剖面不同形态氮素的分布特点，并结合相关分析, 进行了土壤有机氮组分与有效氮的通径分析。研究比较了土壤有机氮各组分对有效氮的相对重要性，为该地区氮素利用率的提高以及合理施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

2012年，在延边地区水稻田选取7个典型地块采集土样，施肥方式分单施无机肥(IF)、单施有机肥(OF)和有机肥配施无机肥(OF+IF)。施有机肥的采样地点有延吉市朝阳川镇太兴村(TXI)、龙井市开山屯镇(KSI);施无机肥采样点有开山屯(KSII)、太兴村(TXII);有机无机肥配施的采样地点有开山屯(KSIII)、农学院(NXY)、珲春市(HC)。

在每个采样地块随机选取地点挖掘剖面，分0～10 cm和10～20 cm采集土壤样品。每个采样点设3次重复，共42个土样。

1.2 分析方法

土壤有效氮测定采用碱解扩散法；土壤全氮测定采用H2SO4-HClO4消煮半微量定氮蒸馏法,土壤无机氮测定采用Fe2SO4-Zn还原蒸馏法，土壤有机氮的分级采用Bremner[14]法。

1.3 数据处理

所有试验数据用Microsoft Excel、SPSS 11.5进行计算和统计分析，所有数据均为3次重复的平均值。

2 结果与分析

2.1 水稻土不同层次氮素的分布特征

水稻土不同层次氮素含量见表1。

表1 不同层次水稻土壤氮素含量

注：表中数值为平均值±标准误差

有效氮主要包括无机氮和简单的易水解的有机态氮化合物，其中，有的可以被作物直接吸收，有的可在短时间内很容易矿化变为无机氮供作物吸收利用，是反映土壤供氮水平的一个比较稳定的指标，其在推荐施肥中意义更大[2]。水稻根系分布相对较浅, 60%～ 80% 分布于土壤上层0～ 10 cm 范围内[15], 所以测定这一土层中氮素含量对指导施肥意义重大。从表1可以看出，各地点0～10 cm土层中有效氮含量在91.55～150.42 mg/kg范围内变化，占全氮的7.03%～10.75%。处于较高的供应水平，10～20 cm土层中有效氮含量在63.84 ～122.99 mg/kg内变化，占全氮的4.68%～9.40%,普遍稍低于0～10 cm土层，可能原因是土壤表层施肥较多，导致0～10 cm氮含量高于10～20 cm下层土壤。由方差分析可知，施肥方式对0～10 cm水解氮含量有极显著性影响。单施有机肥的与单施无机肥的土壤有效氮含量显著低于有机无机肥配施的土壤，说明有机肥配施无机肥有利于土壤有效氮的积累。对0～20 cm土层中有效氮含量的影响没有达到显著水平。

土壤中无机态氮主要是铵态氮和硝态氮，还有少量亚硝态氮。由表1可知，0～10 cm土壤无机氮含量在3.03 ～10.51 mg/kg变化，占全氮的0.16%～0.63%。10～20 cm土壤无机氮含量变幅为3.28 ～6.51 mg/kg，占全氮的比例偏低(0.23%～0.49%)，且普遍低于0～10 cm土壤。施肥方式对两个层次土壤无机氮含量影响没有达到显著水平。

土壤中的氮素绝大部分是有机的结合形态，而植物所吸收的氮几乎都是无机形式，所以，土壤氮库中的有机氮必须不断地通过微生物的矿化作用转化为有效态氮进而被植物吸收利用[16]。由表1可知，0～10 cm土壤有机氮总量在1.24～1.85 g/kg变化，10～20 cm 土壤有机氮总量在1.23 ～1.53 g/kg变化。施肥方式对0～10 cm土壤有机氮总量有显著性影响，单施无机肥土壤显著小于其他施肥方式的土壤，可以说明施加有机肥更加有利于土壤积累有机氮。施肥方式对10～20 cm土壤有机氮总量的影响没有达到显著水平。

土壤表层的全氮主要来自于施用的有机肥料和化学肥料，以及雨水和灌溉水带入的氮，也有生物固定大气中的分子氮。由表1可知，0～10 cm土壤全氮含量在1.25～1.85g/kg变化，10～20 cm土壤全氮含量在1.23～1.53g/kg变化。从两个土层含全氮量对比可知，上层土壤中含量要普遍稍高于下层土，原因可能是土壤表层施肥，下层输入肥料较少。施肥方式对两个层次土壤全氮含量有显著性影响，0～10 cm土壤单施有机肥与有机无机肥配施全氮含量之间没有差异，两者显著大于单施无机肥的土壤。10～20 cm土壤有机无机肥配施与单施无机肥没有差异，两者显著小于单施有机肥土壤，说明施有机肥更有利于全氮积累。

土壤中无机氮含量与有效氮含量(除10～20 cm有机无机肥配施外)在不同层次、不同施肥方式的土壤中的差异没有达到显著水平，两者显著小于有机氮总量、全氮含量，且有机氮总量与全氮含量没有差异。土壤氮素以有机氮为主，平均含量为1.42 g/kg，约占全氮的99.73%(见表1)。

2.2 水稻土不同层次有机氮组分含量及与有效氮含量的通径分析

土壤有机氮各组分与有效氮的通径分析, 结果见表2、表3。

表2 0～10 cm土壤有机氮各组分与有效氮的通径分析

表3 10～20 cm土壤有机氮各组分与有效氮的通径分析

由表2 中土壤各氮组分对有效氮的直接通径系数比较可以看出，它们对有效氮的相对重要性依次为: 酸解未知氮(0.636 0)> 氨基糖态氮(0.508 4)> 氨态氮(0.470 2)> 非酸解氮(0.202 8)> 氨基酸态氮(-0.095 1)。结果表明，在供试的水稻土壤中，酸解未知氮、氨基糖态氮、氨态氮为有效氮的主要来源，氨基酸态氮对有效氮的直接影响很小，且与有效氮呈负相关。从对有效氮的总体影响效应可以看出，非酸解氮的影响最大，其次是氨态氮，氨基酸态氮紧随其后。所以，氨基酸态氮是通过其它组分间接影响有效氮的。

由表3土壤有机氮各组分直接通径效应可知，其对有效氮的相对重要性依次为：非酸解氮(-1.060 3)>酸解未知氮(-0.964 7)>氨基糖态氮(0.277 0)>氨基酸态氮(-0.003 2)>氨态氮(-0.145 5)。表明供试10～20 cm土壤中，氨基糖态氮是土壤有效氮的主要来源。非酸解氮对有效氮的影响呈极大的负相关。从对有效氮的总体影响效应可知，非酸解氮的影响程度最大，其次是酸解未知氮，再次为氨基糖态氮。促进非酸解氮、酸解未知氮转化为有效氮是合理施肥要考虑的重要因素。

2.3 水稻土不同层次氮素分布特征

由上述数据可知，土壤氮素的分布有随着层次的降低而下降的趋势，可能由于土壤表层施肥较多，导致0～10 cm氮含量高于10～20 cm下层土壤。施肥对0～10 cm氮素含量影响比10～20 cm相对较明显。10～20 cm土壤中氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮对水解氮的影响程度低于0～10 cm，这可能与三者的比例随土壤剖面深度的增加而降低有关[17]。

3 结 语

土壤氮素随层次的增加呈减少的趋势;不同施肥方式对0～10 cm水解氮、全氮、有机氮含量有显著或以上水平影响。施肥方式对10～20 cm土层中全氮含量有显著性影响。有机、无机肥配施有利于土壤有效氮的积累。施有机肥有利于全氮、有机氮的积累;土壤氮素以有机氮为主；就通径分析的直接效应而言，氨基糖态氮、酸解未知氮、非酸解氮对有效氮的影响较为显著，氨基酸态氮对有效氮呈很小的负相关。氨基酸态氮是通过其它组分间接影响有效氮。就通径分析总体效应而言，非酸解氮对有效氮的影响程度最大。促进非酸解氮、酸解未知氮的转化,增加有效氮的积累是合理施肥要考虑的重要因素。

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Soil Nitrogen Forms and Availability in Paddy Soil under Different Fertilization Ways

WANGJi,GUANZe-yu,ZHAOChuan-bo,FUMin-jie,LIANGYun-jiang

(College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China)

In order to reveal characteristics of soil organic nitrogen components under different long-term fertilization methods on paddy field, 7 typical paddy fields of Yanbian Korean Autonomous Prefecture of Jilin Province were selected, soil samples of from 0 cm to 10 cm and from 10 cm to 20 cm were collected, and available nitrogen, total nitrogen, inorganic nitrogen content and each component of organic nitrogen were analyzed. Results showed that soil nitrogen decreased with the increase of soil depth. Different fertilization methods had a significant or greater effect on available nitrogen, total nitrogen and organic nitrogen in 0 cm to 10 cm soil, and it had a significant effect on total nitrogen content in 10 cm to 20 cm soil. Combined applications of organic and inorganic fertilizer was beneficial for improving available soil nitrogen. Applying organic fertilizer was beneficial for accumulation of total nitrogen and organic nitrogen. Organic nitrogen was a major part of soil nitrogen. In terms of directly affection of path analysis, effects of ammonia sugar nitrogen, acid-hydrolysable unknown nitrogen and non-hydrolysable nitrogen on available nitrogen were significant. A small negative correlation was shown between amino acid nitrogen and available nitrogen. Amino acid nitrogen indirectly affected available nitrogen by other components. In terms of general effect of path analysis, influence of non-hydrolysable nitrogen on available nitrogen was the largest. An important factor to be considered in relation to reasonable fertilization is that promoting non-hydrolysable nitrogen and acid-hydrolysable unknown nitrogen transformed into available nitrogen and accumulated available nitrogen.

fertilization methods; paddy soil; nitrogen; path analysis

2014-05-15

国家自然科学基金项目(31160103)；延边大学第6届本科生科研立项基金项目(2013221)；2014年吉林省"大学生创新创业训练计划"项目(吉教高字〔2014〕27号)

王 吉(1990-)，女，吉林长岭人，硕士生，现主要从事土壤与植物营养研究。Tel.: 18343385853；E-mail: jiwang0505@163.com

梁运江(1972-)，男，吉林前郭人，副教授，硕士生导师，现主要从事土壤与植物营养研究。

Tel. : 13944709192；E-mail: lyjluo@ybu.edu.cn

S 153.6

A

1006-7167(2015)03-0031-04