不同水分状态下塿土氮磷钾含量变化

孟婷婷，胡 雅

(1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司， 陕西 西安 710075； 2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司， 陕西 西安 710075； 3.自然资源部 退化及未利用土地整治工程重点实验室, 陕西 西安 710075； 4.陕西省土地整治工程技术研究中心， 陕西 西安 710075)

土壤是植物水分吸收的主要来源，而土壤中的水分主要来自于降水和人工灌溉，并参与岩石圈-生物圈-大气圈-水圈的水分大循环。土壤水分主要影响土壤通气性、土壤微生物活性和土壤酶活性，水分过量时，土壤通气性差、微生物和酶活性增加；土壤水分不足时，土壤孔隙度增大，土壤微生物减少，土壤酶活性受到抑制。这一系列变化会影响土壤养分含量的变化。

全球气候变化背景下，局部地区可能经历频繁剧烈的干湿过程或者是长期干旱后灌溉引起剧烈干湿交替现象。干湿交替引起的土壤水分状态不同对土壤氮磷钾激活转化有着重要影响，其在提高养分利用率、减少环境污染和劳动力投入方面较普通肥料具有明显优势[1-2]。笔者从常见的环境因素“水分”出发，研究在不同水分状态下土体中氮、磷、钾营养元素释放及激活机理。

1 材料与方法

1.1 试验土壤

试验土壤为关中塿土，样品采自田间0～20 cm土层，经室内自然风干后，过2 mm筛后备用。

1.2 试验设计

试验设长期干燥、长期水淹和干湿交替3个处理，每个处理重复3次，每个处理设置30样次烧杯，共计90个烧杯。长期干燥处理是将装土烧杯放置于40℃烘箱内恒温培养；长期水淹处理是将装土烧杯灌水至高出杯内土面2 cm，杯口蒙上保鲜膜，放置于室内常温培养(随时加水保持杯内土壤处于饱和厌氧环境，每天记录室内温度)；干湿交替处理是使杯中土壤一半时间处于水淹状态、一半时间处于干燥状态，干燥培养方法同长期干燥处理，水淹培养同长期水淹处理。3个处理前6次每隔15 d取1次杯中土壤、后4次每隔30 d取1次杯中土壤，总计培养持续时间为210 d。

1.3 指标测定

每次采集的土样经室内自然风干后，分别研磨过1 mm筛和0.149 mm筛，用以测定土壤有效磷、速效钾和全氮含量。测定方法根据鲍士旦主编《土壤农化分析》[3]分别用0.5 mol/L NaHCO3浸提比色法、CH3COONH4浸提火焰光度法、半微量凯氏法。

1.4 数据处理

数据处理与绘图均采用Excel 2020。

2 结果与分析

2.1 各处理塿土全氮含量变化

由图1可知，塿土在长期干燥条件下全氮含量总体呈上升趋势，最小值出现在第30 d，为0.60 g/kg，最大值出现在第120 d，为0.74 g/kg，较最小值增加了8.8%。长期水淹条件下全氮含量总体变化不大，最小值出现在第15 d，为0.61 g/kg，最大值出现在210 d，为0.66 g/kg，较最小值增加了8.2%。干湿交替条件下，全氮含量在前45 d呈增加趋势且在第45 d达到最大值，为0.69 g/kg，随着培养时间的延长呈下降趋势，在第60 d出现最小值，为0.58 g/kg，较最大值减少了15.9%。水分含量对土壤全氮含量的影响，总体表现为长期干燥>长期水淹>干湿交替。长期干燥对土壤氮素矿化有着重要影响[4-5]，其原因可能是长期干燥增加了NH4+、-N、NO3-N及游离氨基酸的含量，从而使土壤中全氮含量增加。

2.2 各处理塿土有效磷含量变化

由图2可知，在长期干燥下，塿土有效磷含量呈现出先减少后增加再减少的趋势，在培养60 d时含量最低，为16.9 mg/kg，120 d时达到最大值，为22.5 mg/kg，较最小值增加了33.1%。长期水淹下，塿土有效磷含量呈现出先降低后增加的趋势，最低值出现在培养75 d，为13.6 mg/kg，最大值出现在培养末期210 d，为17.3 mg/kg，较最小值增加了27.2%。干湿交替下，塿土有效磷含量最低值出现在培养60 d，为17.3 mg/kg，最高值出现在培养180 d，为20.9 mg/kg，较最小值增加了20.8%。水分对塿土有效磷含量的影响，总体表现为长期干燥>干湿交替>长期水淹。干湿交替时土壤中的磷素会被释放出来，其化学形态变得活泼[6]，所以土壤有效磷释放与吸收并存。

2.3 各处理塿土速效钾含量变化

由图3可知，长期干燥下，塿土速效钾含量呈增加趋势，在培养15 d达最低值，为136 mg/kg，培养150 d时达到最大值，为145 mg/kg，增加了6.6%。长期水淹下，塿土速效钾含量呈减少趋势，最大值出现在培养30 d，为150 mg/kg，最小值出现在培养75 d和90 d，为136 mg/kg，较最大值减少了9.3%。干湿交替下，塿土速效钾含量呈现出增加趋势，最低值在培养15 d，为127 mg/kg，最大值出现在培养210 d为143 mg/kg，增加了12.6%。水分对塿土速效钾含量的影响，总体表现为长期水淹>长期干燥>干湿交替。长期干燥和干湿交替下，可能是由于钾被还原，亚铁亚锰相对较多，置换出土壤吸附的钾离子，造成钾离子活化[7]，从而土壤速效钾含量增高。

3 结论

不同水分状态对氮磷钾转化的影响不同。全氮含量在长期干燥条件下呈上升趋势，长期水淹和干湿交替条件下变化不大，总体表现为长期干燥>长期水淹>干湿交替；有效磷在长期干燥、长期水淹和干湿交替条件下吸收与释放并存，总体表现为长期干燥>干湿交替>长期水淹；速效钾含量在长期水淹条件下呈下降趋势，长期干燥和干湿交替下含量呈增加趋势，总体表现为长期水淹>长期干燥>干湿交替。