有机肥对菜地土壤氮素转化的影响

肖本木+李延

摘 要：该文通过培育试验，研究不同种类有机肥及有机肥不同用量对土壤NO3--N的影响，结果表明，不同种类有机肥对菜地土壤氮素转化的影响因有机肥C/N比值不同而异，不同有机肥对土壤NO3--N含量的影响表现为：与CK相比，C/N比值低的有机肥如豆粕可明显提高土壤NO3--N的含量，而C/N比值高的有机肥如菇渣则明显地降低土壤NO3--N的含量。除菇渣处理NH4+-N的含量较低外，施用豆粕、猪粪、牛粪处理的土壤NH4+-N含量与CK无明显差异。

关键词：有机肥；菜地土壤；NO3--N累积

中图分类号 S63；S158 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）02-03-0042-04

Abstract：Cultivating experiment was conducted to study the influence of different organic fertilizers，different dosage of organic fertilizers on soil NO3-N. The results showed that effects of different organic fertilizers on nitrogen transformation in soil varied with the C/N ratio of organic fertilizers. Comparing with CK，the low C/N ratio of organic fertilizer as soybean meal could obviously increase the content of soil NO3-N，but C/N ratio high organic fertilizer such as mushroom could decrease significantly content of soil NO3-N. There was no significant difference of soil NH4+-N content between soybean cake，cow dung and pig dung application treatment and CK，while application of mushroom residue reduced soil NH4+-N content.

Key words：Organic fertilizers；Vegetable soil；NO3--N accumulation

氮素养分是作物生长发育的重要元素之一，各种作物都需要从外界吸收大量的氮素养分，但目前中国的氮肥利用率只有30%～35%[1]。由于氮肥流失造成的环境问题已引起了人们的普遍关注，土壤NO3--N的大量残留、蔬菜硝酸盐的富集及NO3--N淋失是氮肥流失引起的最主要的环境问题。近年来，由于农户普遍盲目追求高效益而大量施肥，这不仅造成了大量肥料资源的浪费，而且导致土壤中残留的NO3--N逐渐增加，危及整个生态环境。有机肥对土壤NO3--N的影响目前出现了2种截然相反的研究结果，许多研究证明，施有机肥可以减少NO3--N在土壤的累积[2-4]，也有研究表明施有机肥会引起土壤NO3--N的累积[5-6]。施用有机肥的性质、用量、配施化肥种类以及环境条件等的差异是造成这种现象的重要原因。有鉴于此，本研究开展了不同种类的有机肥以及有机肥不同用量对土壤NO3--N的影响试验，旨在探明有机肥对菜地土壤氮素转化的影响，为减少蔬菜NO3--N累积和土壤NO3--N淋失，合理、安全地施用有机肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料 土壤采自露天菜园表层土（0～20cm），土样采回后混匀、风干，过2mm筛后供试验用。供试土壤的基本的理化性质如下：有机质13.15g/kg，全氮1.14g/kg，NH4+-N11.51mg/kg，NO3--N16.35mg/kg。供试的有机肥为经风干粉碎过1mm筛的牛粪、豬粪、菇渣和豆粕，它们的基本性状见表1。

1.2 试验设计

1.2.1 不同种类有机肥对菜地土壤氮素转化的影响 试验设5个处理：不施有机肥（CK）、施牛粪（MN）、施猪粪（MP）、施菇渣（MG）和施豆粕（MD）。有机肥用量均按每1kg土0.4gN计算。

1.2.2 有机肥不同用量对菜地土壤氮素转化的影响 根据1.2.1的试验结果，选择2种对土壤NO3--N影响差异最大的有机肥：菇渣和豆粕。每种有机肥设计4个施用量（按每1kg土有机肥的氮投入量计算）：0.00g/kg、0.10g/kg、0.20g/kg和0.40g/kg。菇渣（MG）和豆粕（MD）处理的试验代号依次为：MG0.1、MG0.2、MG0.4、MD0.1、MD0.2、MD0.4。

1.3 试验方法 2个试验均采用室内好气培养（1.2.1试验是从6月5日开始，而1.2.2试验是从11月8日开始），培养温度均为室温。培养方法为：称取500g土壤放在小塑料桶中，将有机肥与土壤充分混匀，调整土壤含水量为田间持水量的70%，每个处理重复3次，小塑料桶加盖打孔的塑料盖。培养期间，每隔3d用重量法调节水分，定期采取土壤用于测试。

1.4 分析测定方法

1.4.1 土壤NO3--N含量测定 采用改进的紫外分光光度法[7]。取5.00g鲜土样，加2mol/L的KCl 50mL振荡60min后，过滤，取滤液5～25mL于50mL容量瓶，定容后，在波长220nm和275nm处测吸光值。

1.4.2 土壤NH4+-N含量测定 采用靛酚蓝比色法[8]。称取土壤鲜样5.00g，于三角瓶中，用50mL加2mol/L的KCl 50mL溶液浸提，振荡60min后过滤，吸滤液1～10mL，稀释至50mL后定容后测定。

1.4.3 土壤全氮的测定 采用半微量开氏法。

1.4.4 有机肥全氮和全碳的测定 有机肥全氮的测定是经过硫酸-过氧化氢消煮转化为铵态氮，碱化后蒸馏出来的氨用硼酸溶液吸收，以标准溶液滴定，计算样品中全氮含量[9]；有机肥全碳的测定采用重铬酸钾容量法测定[10]。

1.4.5 有机肥NO3--N和NH4+-N的测定 有机肥NO3--N的测定采用紫外分光光度法[11]；有机肥NH4+-N的测定用0.01mol·L-1的氯化钙溶液提取有机肥样品，浸提液与有机肥的比例是10∶1，在振荡机上振荡1h后过滤，吸取1～10mL浸提液转移到50mL容量瓶中用蒸馏水定容，用靛酚蓝比色法测定[12]。

1.5 统计分析方法 采用DPS及Excel软件进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同种类的有机肥对菜地土壤氮素转化的影响

2.1.1 土壤NO3--N含量的动态变化 如表2所示，培养初期（0d）由于施用有机肥带入NO3--N的影响，4种有机肥的土壤NO3--N含量均高于CK，第4天，4种有机肥的土壤NO3--N含量均下降至CK以下，说明有机肥施入土壤初期增加了土壤微生物繁殖所需的能源物质，使之活性提高，生物固定作用显著增强，此时有机肥矿化所释放出的NO3--N含量低于微生物对土壤氮的固定，使有机肥处理土壤NO3--N含量低于对照土壤。MD、MP处理分别从培养的第12天和22天起土壤NO3--N含量迅速增加，土壤NO3--N含量极显著高于CK，MN处理在培养的第12～82天中土壤NO3--N含量变化不大，与CK无显著差异，而MG处理在培养的第4～82天中土壤NO3--N含量均极显著低于CK。培养结束时，MN处理土壤NO3--N含量与CK无显著差异，MD、MP处理的土壤NO3--N含量分别较CK提高了5.03倍和1.34倍，而MG处理的土壤NO3--N含量则较CK下降了0.94倍。上述结果表明，施用有机肥对土壤NO3--N含量的影响会因施用时间和有机肥种类的不同而异，不同有机肥对土壤NO3--N含量的影响表现为：C/N比值低的有机肥如豆粕、猪粪可明显提高土壤NO3--N的含量，而C/N比值高的有机肥如菇渣明显的降低土壤NO3--N含量。

2.1.2 土壤NH4+-N含量的动态变化 对照表2和表3，可以看出，土壤NH4+-N、NO3--N含量存在此消彼长的趋势。由于有机肥中含有一定量的NH4+-N，施用有机肥的各处理土壤培养初期的NH4+-N含量均高于CK。培养第4～12天，MD、MP处理的土壤NH4+-N含量最高，极显著高于CK，之后随着培养期延长，土壤NH4+-N含量迅速下降；MN、MG处理在培养的第4～82天，土壤NH4+-N含量均低于CK，其中尤以MG处理土壤NH4+-N含量的下降最为明显。培养结束后，除MG处理NH4+-N含量较低外，其余处理的土壤NH4+-N含量与CK无明显差异，说明施用有机肥对土壤积累没有明显的影响。

Ingrid等的研究表明，C/N比值低的豆科残体可提高土壤氮的净矿化，增加有效氮数量，而C/N比值较高的非豆科残体会固定土壤有效氮[13]。有机氮的矿化与矿质氮的微生物固持两者究竟谁占优势，主要取决于有机肥的含氮量[14]、C/N比[15]和碳源的有效性[16]。一般认为：C/N比>30，生物固持作用大于有机氮的矿化作用，从而表现矿质氮的净生物固持；C/N比在20～30时，矿质氮的固持速率和有机氮的矿化速率相同，此时既不表现为矿质氮的净固持，也不表现有机氮的净矿化；C/N比<20时，有机氮的矿化速率大于矿质氮的生物固持速率，从而表现为净矿化[17]。

2.2 有机肥不同用量对菜地土壤氮素转化的影响

2.2.1 土壤NO3--N含量的动态变化 从表4可以看出，不同C/N比值有机肥的用量对土壤NO3--N含量的影响明显不同。MD处理在土壤微生物强烈固定氮素的第4～16天表现为NO3--N含量低于CK，土壤NO3--N含量随有机肥施用量的增加而下降；而在第26～96天，MD处理的土壤NO3--N含量则极显著高于CK，且土壤NO3--N含量随有机肥施用量的增加而提高，与CK相比较，MD0.1、MD0.2、MD0.4土壤NO3--N含量分別提高了37.53%～136.57%、45.71%～226.07%、54.41%～340.50%。除培养初期由于施用有机肥带入NO3--N的影响，MG处理土壤NO3--N含量高于CK外，整个培养期间MG处理的土壤NO3--N含量都低于CK，不同菇渣施用量比较结果是：MG0.1>MG0.2、MG0.4，此间MG0.2、MG0.4处理土壤NO3--N含量互有高低，其原因与施用菇渣带入的NO3--N有关，在培养的第12～96天，MG0.1、MG0.2、MG0.4的NO3--N含量分别比CK低17.03%～77.97%、62.29%～92.02%、45.23%～95.03%。上述结果表明，施用C/N比值低的豆粕会明显提高土壤NO3--N含量，而且土壤NO3--N含量随有机肥用量的增加而提高；而施用C/N比值高的菇渣能明显降低土壤NO3--N含量，但菇渣用量对土壤NO3--N含量的影响不大。

2.2.2 土壤NH4+-N含量的动态变化 除培养初期外（表5），整个培养期间MG处理的土壤NH4+-N含量均低于CK，随菇渣施用量的增加，土壤NH4+-N含量降低。MD处理的土壤NH4+-N含量均高于CK，随豆粕施用量的增加，土壤NH4+-N含量提高，尤其在微生物矿化作用明显的第8～36天。培养结束后，所有处理土壤NH4+-N含量均小于10mg/kg。

3 结论

（1）不同种类有机肥对菜地土壤氮素转化的影响因有机肥C/N比值的不同而异，不同有机肥对土壤NO3--N含量的影响表现为：与CK相比，C/N比值低的有机肥如豆粕可明显提高土壤NO3--N的含量，而C/N比值高的有机肥如菇渣明显的降低土壤NO3--N含量。不同有机肥对土壤NH4+-N含量的影响较小，培养试验结束时，除菇渣处理NH4+-N含量较低外，施用豆粕、猪粪、牛粪处理的土壤NH4+-N含量与CK无明显差异。

（2）施用C/N比值低的豆粕会明显提高土壤NO3--N含量，而且土壤NO3--N含量随有机肥用量的增加而提高；而施用C/N比值高的菇渣能明显降低土壤NO3--N的含量，但菇渣用量对土壤NO3--N的含量的影响不大。

参考文献

[1]苏阳，刘德林.提高氮肥利用率方法的研究进展[J].湖南农业科学，2005，6（5）：38-40.

[2]程励励，文启孝，李洪.稻草还田对土壤氮和水稻增产的影响[J].土壤，1992，24（5）：234-238.

[3]朱培立，黄东迈.不同的水灌溉和不同的C/N有机物料对氮在土壤转化的影响[J].土壤学报，1986，23（3）：251-260.

[4]Bhogal A，Young SD，Sylvester-Bradley R.Straw in corporation and mobilization of spring-applied nitrogen[J].soil use and manage，1995，13：111-116.

[5]樊军，郝明德，党延辉.长期施肥条件下土壤剖面中硝态氮的分布[J].土壤与环境，2000，9（1）：23-26.

[6]袁新民，李曉林，张福锁.蔬菜地土壤的硝态氮累计及影响因素[J].农业环境与发展，1998，15（3）：4-8.

[7]涂常清，温欣荣，陈桐滨.土壤硝态氮两种测定方法的比较[J].安徽农业科学，2006（9）：1925-1928.

[8]鲁如坤.土壤农业化学分析[M].北京：中国农业科技出版社，2000：159-160.

[9]NY/T297-1995，有机肥全氮的测定[S].

[10]NY/525有机肥料行业标准[S].

[11]NY/T1116-2006 肥料中硝态氮含量的测定紫外分光光度法[S].

[12]赵满兴，周建斌，陈竹君，等.有机肥中可溶性有机碳、氮含量及特性[J].生态学报，2007，27（1）：397-403.

[13]Ingrid KT，Bent TC.Cropping system and residue management effects on nitrate leaching and crop yield[J].Agriculture，Ecosystem and Environment，1998，68：73-84.

[14]张璐，沈善敏，廉鸿志，等.有机物料中有机碳、氮矿化进程及土壤供氮力研究[J].土壤通报，1997（2）：71-73.

[15]Kevin L L，Daryl M M. Effect of C/N ratio on microbial activity and N Retention. Bench-scale study using pulp and paper Biosolids[J].Compost Science and Utilization，2000，8（2）：147-159.

[16]Bremner，Van K C.Seasonal microbial dynamics after addition of lentil and wheat residues[J].Soil Sci.Soc.Am.，1992，56：1141-1146.

[17]陈欣.不同C/N有机无物料中有机碳氮的分解进程研究（II）——有机氮的分解进程及C/N比的变化[J].应用生态学报，2000，11（增刊）：25-27.

（责编：张宏民）