不同水熱條件下三種農(nóng)田土壤中氨化和硝化作用的變化初探.pdf

1、氮素是植物的重要營養(yǎng)元素之一，植物生長的主要限制因子，但多以植物難以利用的有機(jī)態(tài)存在土壤中。土壤微生物是氮素轉(zhuǎn)化(如氨化過程、硝化過程)的主要驅(qū)動力。水熱條件和土壤性質(zhì)是影響土壤微生物數(shù)量和活性的重要因素。全球變暖已是一個不爭的事實(shí)，預(yù)計未來幾十年內(nèi)全球平均氣溫將每10年升高0.2℃，我國平均氣溫將增加0.45℃，降水增加3％。全球變化通過影響溫度、降雨和養(yǎng)分形態(tài)轉(zhuǎn)化等影響著土壤生態(tài)過程，最終影響生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性。本文選擇我國

2、東部地區(qū)三種主要農(nóng)田土壤(黑土、潮土、紅壤)，通過在溫帶的黑龍江海倫，暖溫帶的河南封丘和中亞熱帶的江西鷹潭三個野外生態(tài)實(shí)驗(yàn)站設(shè)置野外土壤置換(每種土壤各取三份，原地留一份，運(yùn)抵其余兩站各一份)試驗(yàn)，模擬研究不同氣候帶水熱條件下各土壤氮素氨化和硝化階段土壤微生物數(shù)量和作用強(qiáng)度的變化。兩年的試驗(yàn)結(jié)果表明：受水熱條件的影響同種土壤在不同氣候帶上，氨化細(xì)菌的數(shù)量差值平均為15.19×106個/克干土，其中黑土、潮土、紅壤的平均差值分別為15.6

3、0×106個/克干土、17.96×106個/克干土、12.00×106個/克干土；硝化細(xì)菌的數(shù)量差值平均為4.77×102個/克干土，其中黑土、潮土、紅壤的平均差值分別為2.82×102個/克干土、9.22×102個/克干土、2.28×102個/克干土。不同生長期，氨化細(xì)菌在玉米生長旺盛期高于玉米種植前和玉米成熟期；而硝化細(xì)菌在玉米生長旺盛期低于種植前和成熟期。同一生長期的不同氣候帶，氨化、硝化細(xì)菌數(shù)量在海倫和封丘高于在鷹潭。相關(guān)性分析

4、表明在不同氣候帶上，氨化細(xì)菌數(shù)量與溫度扣降水量基本呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r溫度=-0.295，r降水量=-0.267，P＜0.01)。硝化細(xì)菌在三個時期沒有與月均溫和降水量呈現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。不同土壤間，氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌數(shù)量黑土和潮土高于紅壤?；貧w分析顯示：硝態(tài)氮、土壤pH成為了氨化細(xì)菌數(shù)量的影響因子，綜合解釋能力達(dá)40.5％。 土壤氨化強(qiáng)度在玉米不同生長季節(jié)的差異不顯著。受水熱條件的影響同種土壤在不同氣候帶上，氨化強(qiáng)度差值平均為4.

5、65 NH4--Nmg/100ml，其中黑土、潮土、紅壤的平均差值分別為4.30NH4--Nmg/100ml、4.71NH4--Nmg/100ml、4.95NH4--Nmg/100ml。不同土壤間，黑土和潮土中氨化強(qiáng)度(30～40 NH4--Nmg/100ml)高于紅壤(20～30NH4--Nmg/100ml)。施肥處理與不施肥處理差異不顯著。相關(guān)分析表明：氨化強(qiáng)度與土壤pH達(dá)到了極顯著相關(guān)(r=0.700，P＜0.01)。回歸分析表明

6、，在玉米種植前，土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量是決定土壤氨化強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。玉米生長旺盛期，土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量和土壤硝態(tài)氮含量是決定土壤氨化強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。在玉米成熟期鮮土含水量、有機(jī)質(zhì)含量、氨態(tài)氮含量和速效鉀是決定土壤氨化強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。經(jīng)通徑分析：種植前和旺盛期的土壤pH(1.414，0.321)及成熟期的速效鉀(-0.587)與氨化強(qiáng)度的直接通徑系數(shù)最大。在玉米的整個生長季水熱-土壤，水熱-土壤-施肥，水熱-施肥等對氨化強(qiáng)度有著明顯的交互

7、影響作用，達(dá)到了顯著甚至極顯著程度。而土壤-施肥之間對土壤硝化強(qiáng)度的交互作用不顯著。 硝化作用強(qiáng)度受水熱條件的影響同種土壤在不同氣候帶上，硝化作用強(qiáng)度差值平均為36.20％，其中黑土、潮土、紅壤的平均差值分別為44.91％、45.30％、8.53％。且差異性顯著。在玉米種植前和成熟期不同氣候帶之間，硝化強(qiáng)度：海倫＞封丘＞鷹潭，且差異顯著；不同土壤之間，潮土＞黑土＞紅壤，潮土中微生物的硝化強(qiáng)度高達(dá)90％以上，而紅壤卻不到20％；施

8、肥處理高于不施肥處理。 相關(guān)分析顯示：硝化強(qiáng)度與土壤pH達(dá)到了極顯著相關(guān)(r=0.800，P＜0.01)?；貧w分析知：不同氣候帶水熱條件下，玉米種植前，溫度、降水量、土壤pH和土壤全磷含量是決定土壤硝化強(qiáng)度的關(guān)鍵因素；旺盛期，溫度、土壤pH、NO3-N、NH4-N以及速效鉀是決定土壤硝化強(qiáng)度的關(guān)鍵因素；成熟期，降水量、鮮土含水量和全鉀是決定土壤硝化強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。而經(jīng)交互性分析可知：土壤-施肥，土壤-水熱，水熱-施肥等對硝化強(qiáng)度

9、有著明顯的交互影響作用，達(dá)到了顯著甚至極顯著程度。而水熱-土壤-施肥對土壤硝化強(qiáng)度的交互作用不顯著。通徑分析可知：土壤pH和全鉀對硝化強(qiáng)度的直接影響力最強(qiáng)，直接通徑系數(shù)為0.652和0.606。特別在玉米生長旺盛期，三種土壤均隨著溫度和降水量在不同氣候帶上的增加而下降。從海倫到鷹潭，2006年月平均溫度由22.53℃上升到28.31℃，月降水量由119.2mm增加到265.0mm，2007年月平均溫度由22.14℃上升到25.19℃，月