長期施肥條件下紅壤性水稻土氮素肥力分異特征.pdf

1、在江西省紅壤研究所紅壤性水稻土肥料長期定位試驗中，采集不同施肥處理(CK、N、NP、NPK、NPKM、OM)耕層土壤，研究了不同施肥處理土壤各有機形態(tài)碳、氮含量及其關系，探討了各施肥處理對土壤團聚體、生物活性等的影響；并通過室內恒溫淹水培養(yǎng)實驗，研究了不同施肥處理土壤氮素礦化作用對外源物的響應特點；同時，結合不同施肥處理對水稻土基礎肥力及作物產量的影響，進一步分析了水稻年產量與土壤物理、化學、生物學若干測試指標的關系。研究結果如下：

2、 土壤團聚體干篩分析結果表明，與CK相比，在連續(xù)施肥23a后，施用有機肥(NPKM、OM)可顯著提高粒徑3-5mm土壤團聚體含量(25.4％～24.6％)、降低粒徑0.05～0.25 mm、<0.05 mm的團聚體含量(70.6％～71.1％和113.6％～121.7％)；而單施化肥處理(N、NP、NPK)，各粒徑土壤團聚體含量無明顯差異。表明施肥對紅壤性水稻土團聚體的影響主要受有機肥的控制，與化肥關系不大。紅壤性水稻土團聚體的MW

3、D、GMD和分形維數(shù)值與粒徑1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm、0.05～0.25mm、<0.05mm團聚體含量存在顯著或極顯著的線性關系，從而認為土壤團聚體的MWD、GMD和分形維數(shù)值可較客觀地反映土壤肥力的狀態(tài)。 紅壤性水稻土在連續(xù)施肥23a后，化肥配施處理(NPK)耕層土壤有機碳和全氮與CK處理相比無顯明變化。有機肥處理(NPKM、OM)耕層土壤有機碳和全氮含量較CK處理分別提高31.5％～34.3％和

4、26.5％～33.7％(P<0.01)，比NPK處理分別增加19.3％～21.8％和14.3％～20.7％(P<0.05)。單施有機肥處理與有機肥化肥配施處理間無顯明差異，表明有機肥是提高紅壤性水稻土有機質和全氮的根本途徑。NPK處理耕層土壤閉蓄態(tài)顆粒有機碳的含量及其構成(占土壤有機碳的比例)較CK處理分別提高66.0％和47.8％(P<0.05)。施用有機肥(NPKM，OM)耕層土壤各組分有機碳含量較CK處理、NPK處理均有顯著的提高

5、；有機肥處理(NPKM，OM)與CK相比，其游離態(tài)顆粒有機碳和閉蓄態(tài)顆粒有機碳構成分別增加82.0％～270.0％和97.3％～97.7％(p<0.01)，而耕層土壤礦物結合態(tài)有機碳構成卻減少了18.9％～21.3％(p<0.05)；與化配施肥(NPK)相比，有機肥處理(NPKM，OM)可顯著地提高耕層土壤有機碳中游離態(tài)和閉蓄態(tài)顆粒有機碳的構成，但對礦物結合態(tài)有機碳的構成影響不明顯。NPKM處理與OM處理相比，除游離態(tài)顆粒有機碳外，均無

6、明顯差異。表明施用有機肥(NPKM，OM)可提高耕層土壤各形態(tài)碳素的含量，改變各形態(tài)碳素在有機碳中的構成，化肥配施對耕層土壤閉蓄態(tài)有機碳含量扣構成也有明顯的促進作用。連續(xù)施用有機肥(OM，NPKM)耕層土壤積累碳在各形態(tài)有機碳的分配率表現(xiàn)為閉蓄態(tài)顆粒有機碳(72.8％～76.8％)>礦物結合態(tài)有機碳(13.1％～16.7％)>游離態(tài)顆粒有機碳(2.6％～6.1％)，且各形態(tài)有機碳間的分配率達顯著性差異；積累氮在各形態(tài)氮中的分配受有機肥的

7、影響，總體表現(xiàn)出氨基酸態(tài)氮(26.6％～38.0％)>非酸解氮(27，6％～32.0％)>未知態(tài)氮(17.1％～28.5％)>氨態(tài)氮(7.00％～9.9％)>氨基糖態(tài)氮(5.9％～7.4％)的趨勢。NPKM處理與OM間積累碳、氮的分配無明顯差異，表明紅壤性水稻土積累碳、氮分別在各形態(tài)碳、氮中的分配基本保持穩(wěn)定。 耕層土壤N素養(yǎng)分主要受有機肥的控制，施有機肥(OM、NPKM)能顯著提高土壤全氮、酸解性總氮的含量。在酸解性總氮組分中

8、，有機肥(OM)或有機無機肥配合(NPKM)施用可顯著提高各形態(tài)酸解性氮的含量，化肥配施(NPK)則顯著提高了氨基酸態(tài)氮含量，而氮肥單施(N)或偏施(NP)對土壤各酸解性氮影響不明顯。與不施肥(CK)相比，長期施有機肥(OM、NPKM)顯著增加耕層土壤各團聚體中酸解性總氮、氨態(tài)氮、氨基酸態(tài)氮含量。同時，有機肥也顯著提高粒徑3～5mm、>5mm團聚體對土壤全氮、酸解性總氮、氨態(tài)氮、氨基酸態(tài)氮的貢獻率，這也說明長期施有機肥(OM、NPKM)

9、可提高土壤大團聚體N素養(yǎng)分供應能力。 長期施有機肥(OM、NPKM)，耕層土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮較純化肥區(qū)(NPK、NP、N)和無肥區(qū)(CK)均有顯著或極顯著的提高。與CK相比，長期單施化肥(N、NP、NPK)微生物生物量碳、氮增加幅度較小。同時，施有機肥(OM、NPKM)有激活和提高土壤酶活性的作用，表現(xiàn)在耕層土壤蔗糖酶活性、纖維素酶活性、脲酶活性、天(門)冬酰胺酶活性、谷氨酰胺酶活性、組氨酸脫氨酶活性等均明顯高于

10、純化肥區(qū)(NPK、NP、N)和無肥區(qū)(CK)。除NPK處理明顯增加耕層土壤纖維素酶活性、脲酶活性、組氨酸脫氨酶活性外，純化肥區(qū)(NPK、NP、N)僅略高于無肥區(qū)(CK)，沒有明顯的促進作用。相關分析結果表明，紅壤性水稻土微生物生物量碳、氮及各種酶活性與土壤有機碳和全氮間均呈顯著或極顯著正相關。 長期施有機肥(OM、NPKM)的土壤不管是否添加外源物(碳源或磷源)，室內淹水恒溫(30℃)培養(yǎng)32d后，其氮素凈礦化量均明顯(p<0.

11、05)高于純化肥區(qū)(N、NP、NPK)和無肥區(qū)(CK)；化肥區(qū)表現(xiàn)出NPK>NP>N>CK的趨勢(p>0.05)，說明紅壤性水稻土長期施用有機肥可顯著提高耕層土壤供氮能力。加入葡萄糖后，各施肥(CK、N、NP、NPK、NPKM、OM)土壤氮素的相對礦化量均為負值，其值大小表現(xiàn)出OM0.05)，意味著其礦質氮的生物固持作用均大于有機氮的礦化作用。這種生物固持作用在低有機質的土壤(CK、N、NP

12、、NPK)上更強；而加入K2HPO4后，各供試土壤氮素相對礦化量均為正值，表明磷素可促進紅壤性水稻土的有機氮礦化，特別在高有機質土壤(OM、NPKM)上尤為明顯；當同時添加碳源、磷源時，各供試土壤氮素相對礦化量與單加葡萄糖時相似，表明即使是肥力較高的紅壤性水稻土上，在添加磷的同時再添加碳源也會對土壤氮素的礦化有抑制作用。淹水培養(yǎng)32d后的土壤氮素凈礦化量與土壤有機質、全氮、酸解性總氮、微生物量碳、微生物量氮均呈極顯著正相關(p<0.01

13、)，與氨態(tài)氮、氨基酸態(tài)氮、酸解未知態(tài)氮間呈顯著正相關(p<0.05)，與氨基糖態(tài)氮、非酸解性氮無顯著性相關(p>0.05)。這對于深入了解紅壤性水稻土有機氮狀況及作物的氮需求等都有非常重要的意義。 紅壤性水稻土基礎地力貢獻率為46.3％～72.0％。隨著施肥結構完善，對基礎地力的依賴性表現(xiàn)出NPKM

14、K肥配施，隨時間的延長，增產效率均呈線性下降，至18～21 a后，產量水平相當或者低于無肥區(qū)(CK)。N肥與PK肥配施，具有明顯的增產優(yōu)勢，再配施有機肥，水稻產量及稻田生態(tài)系統(tǒng)生產穩(wěn)定性明顯提高。相關分析結果表明，水稻年產量與土壤有機碳、土壤全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮、脲酶、天(門)冬酰胺酶、組氨酸脫氨酶、蔗糖酶、纖維素酶、精氨酸脫氨酶、酸解性總氮、氨態(tài)氮、氨基酸態(tài)氮、氨基糖態(tài)氮、非酸解性氮、32天的氮凈礦化量、以及粒徑3～5