長期施肥對(duì)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)及供氮能力特征影響的研究.pdf

1、團(tuán)聚體影響土壤結(jié)構(gòu)的形成及水、肥、氣、熱的協(xié)調(diào)供應(yīng)，是表征土壤肥力的關(guān)鍵指標(biāo)。施肥通過影響有機(jī)碳和養(yǎng)分在各級(jí)團(tuán)聚體中分布的分異性而改變養(yǎng)分有效性及供應(yīng)特征。因此，了解長期不同施肥對(duì)團(tuán)聚體及團(tuán)聚體供氮特征的影響，對(duì)于制訂科學(xué)土壤培肥措施有重要意義。本研究選取黃土高原南部半濕潤農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)長達(dá)25 年田間肥料長期定位試驗(yàn)土墊旱耕人為土（褐土）0-20cm、20-40cm 及40-60cm土層土樣，對(duì)各土樣用沙維諾夫分級(jí)法（干篩法）對(duì)土壤團(tuán)聚

2、體進(jìn)行分級(jí)后，采用Keeney 和Bremne 長期培養(yǎng)法測(cè)定不同團(tuán)聚體土壤供氮能力，Bremner 法測(cè)定不同團(tuán)聚體有機(jī)氮組分。該長期定位試驗(yàn)處理包括作物（種植與休閑）與施肥（施用化肥＋ 有機(jī)物料與不施肥）2 個(gè)因子，采用不完全方案，種植作物處理設(shè)不施肥（CK）、施用化肥（NP）、化肥＋低量玉米莖葉（NP＋9375kg/ha）、化肥＋中量玉米莖葉（NP＋18750kg/hm2）、化肥＋高量玉米莖葉（NP＋37500kg/ hm

3、2）、化肥＋廄肥（NP＋ 37500kg/ hm2）。休閑處理僅設(shè)化肥＋低量玉米莖葉（NP＋9375kg/ hm2）1 個(gè)水平。 種植作物小區(qū)實(shí)行冬小麥-夏玉米輪作一年兩熟。通過研究，獲得以下主要結(jié)論： 1. 闡明了長期不同施肥模式與土壤團(tuán)聚體大小、團(tuán)聚體分形特征與土壤肥力的相互關(guān)系。結(jié)果表明，長期施肥對(duì)0～20cm 土層土壤5~2mm 團(tuán)聚體含量影響最大，特別是化肥與有機(jī)肥配施有利于該粒徑團(tuán)聚體的形成。長期不同

4、施肥模式下土壤團(tuán)聚體分形特征存在一定差異： 7 種施肥處理土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)分布于2.4388~2.6363 之間，其中以化肥＋廄肥處理土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)最大，不施肥土壤團(tuán)聚體的分形維數(shù)最低，最大比最小值高8.1％。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)與5~2mm 團(tuán)聚體、土壤有機(jī)碳、全氮、硝態(tài)氮、有效磷含量間具有極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與土壤碳氮比（C/N）呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。在長期不同施肥模式下，分形維數(shù)對(duì)土壤性質(zhì)變化的邊際量亦

5、存在明顯差異。土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)的變化對(duì)土壤有效磷及硝態(tài)氮的影響最大。 2. 明確了長期不同施肥模式對(duì)0-20cm 土層土壤有機(jī)碳及養(yǎng)分分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)：長期施肥處理能使土壤有機(jī)碳、全氮以及硝態(tài)氮含量有較大幅度增加，但對(duì)銨態(tài)氮的影響較小。與不施肥對(duì)照相比，長期施肥耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮在不同粒級(jí)團(tuán)聚體中含量差異較大，并呈現(xiàn)較強(qiáng)規(guī)律性，均表現(xiàn)為以<0.25mm 粒徑團(tuán)聚體中的含量最高。除化肥＋中量秸稈處理外，其余處理土壤團(tuán)聚體中

6、硝態(tài)氮含量均隨團(tuán)聚體粒徑增大而降低。5~2mm 團(tuán)聚體含量與土壤有機(jī)碳、全氮以及硝態(tài)氮之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系；而1~0.25mm 團(tuán)聚體與土壤全氮以及硝態(tài)氮呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。 3. 闡明了長期不同施肥處理對(duì)不同大小團(tuán)聚體中有機(jī)氮組分的影響。長期施肥對(duì)酸解氨態(tài)氮、酸解未知氮在各級(jí)團(tuán)聚體中分布的影響最大，對(duì)氨基酸態(tài)氮的分布有一定影響，而對(duì)于氨基糖態(tài)氮的影響較小。長期施肥條件下土壤酸解全氮與有機(jī)碳、全氮以及團(tuán)聚體分形維數(shù)均具有極顯著正相

7、關(guān)關(guān)系(R 分別為0.942, 0.981,0.910；P<0.001)，說明土壤有機(jī)氮組分對(duì)土壤團(tuán)聚體形成和性質(zhì)具有顯著影響。土壤全氮或者有機(jī)質(zhì)對(duì)2~1mm 和1～0.25mm 土壤團(tuán)聚體中各有機(jī)氮組分的影響較大。 4. 查明了長期不同施肥模式對(duì)不同大小團(tuán)聚體中有機(jī)氮礦化過程的影響，并明確了長期施肥條件下土壤氮礦化勢(shì)與土壤有機(jī)碳、全氮以及土壤酸水解全氮間的相0 N互關(guān)系。長期施肥，特別是長期化肥與玉米秸稈或廄肥配施會(huì)顯著增加土

8、壤礦化氮累積量和土壤中易礦化有機(jī)氮，即氮礦化勢(shì)或者N0E。不同長期施肥處理土0 N壤值從大到小依次為：化肥＋廄肥>化肥＋中量秸稈>化肥＋高量秸稈>單施化0 N肥>化肥＋低量秸稈>化肥＋低量秸稈＋休閑。長期施肥使土壤各級(jí)團(tuán)聚體的0 N值也呈現(xiàn)出明顯差異，特別是化肥與有機(jī)肥配施土壤各級(jí)團(tuán)聚體值呈現(xiàn)一致規(guī)0 N律性，表現(xiàn)為團(tuán)聚體粒徑越小，該級(jí)團(tuán)聚體的值越高；對(duì)N0E 的影響規(guī)律與N0 0 N相同。長期施肥條件下土壤氮礦化勢(shì)與有機(jī)碳、全氮以及酸

9、水解全氮均呈顯著0 N正相關(guān)(R 分別為0.814、0.834 和0.873；P<0.05)。在土壤有機(jī)氮各組分中，水解氨態(tài)氮和水解未知態(tài)氮與土壤氮礦化勢(shì)間存在顯著正相關(guān)關(guān)系(R 均為0.756；0 NP<0.05)。 5. 建立了土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)D 與Nt、N0、N0E 和N0R 間的數(shù)學(xué)模型。土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)D 分別與對(duì)數(shù)函數(shù)模型、一級(jí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)單指數(shù)模型和雙指數(shù)模型中的參數(shù)存在定量關(guān)系：與對(duì)數(shù)函數(shù)模型中參數(shù)b 的關(guān)系式

10、為b = 0.3062 D 5.2484；與一級(jí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)單指數(shù)模型中參數(shù)N0 的關(guān)系式為N0= 1130lnD-808.3；與一級(jí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)雙指數(shù)模型中參數(shù)N0E 和N0R 的關(guān)系式為N0E = 654D－1499；＝ 20 R N；從而獲得土壤氮素礦化模型與團(tuán)聚體分形維數(shù)的關(guān)系式分別為： ) 878 . 1 ( 34 . 20 ? Nt= a+ (0.3062 D 5.2484 ) lnt ；Nt=(1130lnD-808.

11、3)·(1－e –kt)；或Nt=(654D－1499)·(1－e –k1t)+ (1－e –k2t)，式中t 為礦化時(shí)間（weeks）。) 878 . 1 ( 34 . 20 ? 對(duì)于黃土高原石灰性土壤，不同土壤團(tuán)聚體的供氮能力具有分異性。研究不同土壤結(jié)構(gòu)（特別是土壤團(tuán)聚體）的供氮能力，有利于對(duì)土壤供氮能力進(jìn)行更深入和準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。因此，本研究結(jié)果對(duì)更深入和準(zhǔn)確評(píng)價(jià)長期施肥對(duì)土壤供氮能力的影響具有一定理論意義，同時(shí)也將是對(duì)過去僅