寒地稻田土壤氮素矿化特征的研究

【目的】土壤供氮能力是影响稻田氮效率的主要指标之一,寒地稻田与南方稻田相比具有氮肥用量低和氮素利用效率高的特点,通过比较南北方稻田土壤供氮能力的差异,以期揭示土壤氮素矿化与寒地稻田氮素高效利用的关系。【方法】选择江苏省高肥力的乌栅土和中等肥力勤沙土,以及黑龙江三江平原高中肥力白浆土型水稻土,采用淹水密闭培养法,在25℃、30℃和40℃条件下恒温培养28 d,测定培养前后土壤铵态氮的含量,并分析土壤有机质、全氮和有机氮各组分的含量;通过一级动力学模型和有效积温模型拟合土壤氮素矿化与培养时间的关系。【结果】南方高中肥力土壤酸解氮、氨基酸态氮占土壤全氮比例均高于北方高中肥力土壤,北方稻田土壤碳氮比较高。在25℃培养28 d,南方和北方高肥力土壤间,以及中等肥力土壤间累积矿化氮量无明显差异。当温度为40℃时,南方高肥力和中等肥力土壤28 d累积矿化氮显著高于对应肥力的北方土壤。这与南方土壤有机氮含量或者有机氮所占比例较高有关。One-pool模型拟合显示,在25℃时北方土壤矿化势(N0)比对应肥力南方土壤增加了35.9%—36.3%;当温度为30℃和40℃时,北方土壤与南方对应肥力土壤相比N0降低了6.1%—32.7%和20.9%—36.7%。北方土壤微生物不耐高温,是其40℃矿化势较低的原因。有效积温模型拟合显示,随温度增加同一土壤氮矿化特征常数n值逐渐减小;南方土壤的氮矿化特征常数K值较高,而北方土壤n值高,表示南方中高肥力土壤的初期矿化速率高,而北方中高肥力土壤后期矿化速率高。【结论】土壤矿化氮含量和矿化势受土壤微生物活性、土壤碳氮比、土壤有机氮含量及其占全氮的比例影响,25℃下北方稻田土壤可矿化氮量较高,而且相对南方稻田土壤而言,寒地稻田土壤氮素矿化前期较慢,后期较快的特点与水稻吸氮更协调,这是寒地稻田氮素高效利用的原因之一。