长期施肥对稻田土壤氮素转化特征及酶活性的影响

本文选择湖南省宁乡县、新化县和桃江县3个稻田肥力长期定位试验点的不同施肥处理土壤作为供试材料,采用室内培养实验的方法,研究了不同施肥处理对土壤碳氮含量、酶活性及土壤氮素矿化和硝化作用的影响,分析了土壤养分、生物化学性质与氮素矿化和硝化作用之间的关系,土壤氮素转化过程的特征及其对环境产生的影响。研究结果表明: 1、与试验初始水平相比,长期定位施肥对土壤全氮含量影响不大。就施肥对土壤各形态氮的影响来说,与不施肥(对照)处理相比,单施化肥处理对土壤全氮的影响不显著,化肥配施有机肥处理显著提高了宁乡和桃江点上土壤全氮的含量。 2、施肥提高了酸解有机氮组分的含量。其中氨基酸氮对施肥处理的响应最为显著,酸解铵态氮虽然也有所增加,但其相对含量变化不大。各施肥处理对酸解有机氮的影响效果大小顺序依次为高量有机肥＞中量有机肥＞秸秆还田＞单施化肥。 3、施肥处理对土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和淀粉酶的活性都有不同程度的增强作用。单施化肥的作用较小,提高幅度约52%～80%;高量有机肥作用最大,幅度约为100%～160%。与对照相比,单施化肥对微生物生物量碳的影响不显著,但显著提高了微生物生物量氮含量,化肥配施有机肥显著提高了二者含量。 土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶及淀粉酶与土壤有机碳和全氮呈极显著正相关,与微生物生物量之间也呈显著正相关。 4、在10周的淹水密闭培养过程中,土壤氮矿化量随着培养时间的延长逐渐增大,达到最大值后稍有下降而后平衡。在整个培养过程中,各施肥处理的土壤氮矿化量、矿化速率均显著高于不施肥处理,其中化肥配施有机肥或秸秆处理的明显高于单施化肥。 新化点的氮矿化量和矿化速率均低于宁乡和桃江点,而氮矿化率最高;桃江点氮矿化量和矿化速率最大。土壤酸解有机氮各组分中氨基酸氮、氨基糖氮和酸解铵态氮是氮素矿化作用的重要贡献者。 5、土壤的硝化作用培养试验结果表明:随着培养时间的延长,土壤中的硝态氮含量增加,硝化率逐渐增大,培养后期趋于平衡。土壤pH值较低的新化点土壤在培养中后期硝化作用相对较弱。与对照相比,中量有机肥与秸秆还田处理对土壤硝化率的促进作用较为接近,高量有机肥处理对硝化率的提高最为显著。 6、土壤有机碳、全氮、全磷、粘粒含量、C/N、pH值等都与土壤氮矿化量或硝化率之间存在显著或极显著正相关。土壤酶和微生物生物量也与氮矿化量和硝化量密切相关。