施肥对黑土自身转化的影响

阿勒泰职业技术学院 环境工程技术教研室 于洪艳

黑土是世界宝贵的土壤,在100-300年前，聪明的中国人就发现了黑土资源的宝贵，但随着开垦年限的增加，黑土自身的优势大幅下降[1-9]。土壤自身氮素的转化包括固氮、氨化、硝化及反硝化作用，这些过程都是由相关的微生物来完成的。不同的培肥方式能够影响到土壤中微生物的组成和活性，从而影响土壤中氮素的转化。本试验通过不同的培肥方式研究黑土自身的氮素转化强度和微生物活性，探讨黑土氮素转化规律，为我国黑土资源保护性开发利用提供科学参考。

一、试验材料及方法

（一）试验地概况

哈尔滨市香坊区试验基地作为本次试验的土壤取样地点，能够代表松嫩平原黑土当前状况。试验地基础土壤情况如下：有机质 28.97g·kg-1，全氮 0.32 g·kg-1，碱解氮168.60mg·kg-1，全磷 4.42 g·kg-1，速效磷 37.75 mg·kg-1，缓效钾 88.19mg·kg-1，pH值为 6.39，质地为壤土。

（二）处理与取样

本试验设空白（不适用任何肥料）、低量农肥（堆肥、腐熟）、高量农肥、低量化肥、高量化肥和农肥+化肥共6个处理，所有肥料在播种时一次性施入，具体用量见表1。试验在大豆的出苗、开花、结荚、鼓粒、成熟5个时期、四个时段进行取样检测。

试验小区长12m×4.2m，每个施肥处理重复4次，随机排列（见表1）。

表1 不同施肥方式及肥料用量

（三）测定方法

固氮强度——凯氏定氮法；氨化强度——扩散吸收法；硝化强度——培养基接种土壤悬液法；反硝化强度——硝酸盐消失法；微生物测定——稀释培养法，计数采用MPN法；脲酶活性测定——靛酚比色法。

（四）数据处理

采用SPSS11.0软件进行相关分析。

二、结果与分析

（一）对自生固氮作用强度的影响

在大豆生长的不同发育期，不同的施肥方式对固氮作用的影响不同（P=0.001），但明显的是只要人工施用了肥料，均会使固氮作用大幅度下降，施用的农肥越多下降越严重的是施用农肥最多的处理，高达87.1%，这一系列数据表明，肥料的施用对土壤自生固氮能力有严重的抑制作用，农肥的施用量越大，抑制作用越强。具体对比见图1A。

图1 不同施肥方式对固氮作用强度的影响

在大豆的生长发育期中，除出苗开花期以外，其他时间不施用任何肥料的土壤，其固氮作用要高于施用肥料处理后的土壤，其中以结荚-鼓粒期(P<0.001)差距最大（图1B）。

不同的施肥方式对土壤好气性自生固氮菌的影响见图2，差异并不显著（P=0.074）。

图2 好气性自生固氮菌的影响

（二）对氨化作用强度的影响

在大豆生长的不同发育期，不同的施肥方式对氨化作用的影响不同（P=0.004）。特别是在大豆成熟的结荚、鼓粒期（P<0.001）氨化强度均为最高。在整个大豆的生育期，不同处理方式土壤氨化强度排序为：高量农肥处理≥低量农肥处理≥农肥和化肥等量配比处理，分别为NH4+-N为0.177mg·g-1、NH4+-N为0.170 mg·g-1、NH4+-N 为 0.1622mg·g-1。化肥的单独施用抑制土壤的氨化强度，施用量越大，抑制作用越明显，具体对比见图3。

图3 不同施肥方式对氨化作用强度的影响

不同的施肥方式对土壤中的氨化细菌数量的影响非常明显，P=0.042），只要是施用农肥，无论量的大小，氨化细菌的数量于空白相比均有显著的提高，提高幅度产过了50%，具体见图4。

图4 不同处理对氨化细菌的影响

（三）不同培肥方式对硝化作用强度、亚硝酸盐细菌的影响

农肥、化肥的单独施用及不同配比施用对土壤自身氮素转化强度中的硝化强度影响显著(P=0.004、0.021)。由图5可以看出，农肥的施用可以使土壤的硝化强度提高50%-60%，即使在有化肥的影响下，作用仍然存在，并不受其影响。

通过图6明显可以看出，肥料的施用明显提高了土壤中亚硝酸盐细菌的数量（P=0.021）。其中提高幅度最大的是农肥高量处理，与空白相比提高了5.7倍。

图6 不同施肥方式对亚硝酸盐细菌的影响

（四）不同培肥方式对脲酶活性的影响

脲酶的最大作用是能促进土壤中尿素水解成氨，这对植物生长意义重大。图7显示，施用肥料可以提高土壤脲酶的活性（P=0.003）。但提高的幅度不同，排在前两位的分别是化肥高量处理和农肥化肥等量配比处理，提高幅度分别为44.5%和36.6%。

图7 不同施肥方式对脲酶活性的影响

三、讨论

随着人口的增长，摆在人类面前最紧迫的问题是如何利用有限的耕地生产出更多的粮食，同时要最大限度降低对环境的污染。影响作物产量和作物生长的最重要元素之一便是氮元素，因此，如何利用生物固氮技术已成为当代学者研究的首要任务。

与共生固氮相比，自生固氮研究较少。虽然两者相比较，后者能力较低，但是由于自生固氮不需要与植物配合，具有分布广、适应强的特点，因此，在生态系统中自生固氮可能具有更重要的作用。

施用农肥能够提高土壤中好气性自生固氮菌、氨化细菌、亚硝酸盐细菌的数量，随施用量的不同和是否同时施用化肥，提高的程度不同。

四、结论

在大豆生长的不同发育期，人工施用肥料使固氮作用大幅度下降，但提高了氨化强度和硝化强度，特别是农肥的施用可以使土壤的硝化强度提高50%-60%。因此，可以表明肥料的施用严重改变了土壤氮素的自身转化。