土壤中不同类型有机质组分在土壤供氮和保氮方面发挥着不同作用。本课题以太湖流域典型水稻土为供试土壤,利用有机质物理分组方法、氮同位素库稀释方法和氮同位素示踪方法,采用室内培养试验,测定有机质组分的氮净矿化量、氮总矿化速率以及原状土壤中有机质组分的分解过程,研究不同有机质组分的分解特性,揭示不同有机质组分氮净矿化量产生差异的原因,阐明有机质组分的结合形态对其分解的影响,分析有机质组分氮含量与土壤供氮量的相关性,阐明不同类型有机质组分对土壤供氮量的贡献;通过向土壤中添加同位素标记的氮肥和秸秆,在不同培养时间测定各有机质组分的标记氮量,研究化肥氮和秸秆氮在各有机质组分中的分布和转化,探讨土壤有机质组分在土壤保持氮素过程中的作用,揭示肥料氮在土壤中的稳定机制。本研究可为土壤肥力调控、合理施用氮肥、优化氮素转化模型等提供科学依据。
Nitrogen mineralization;Soil organic matter fractions;Nitrogen isotope tracer;Light fraction organic matter;Particulate organic matter
土壤中不同类型有机质组分在土壤供氮和保氮方面发挥着不同作用。本项目以水稻土为供试土壤,利用有机质物理分组方法、氮同位素示踪方法和氮同位素库稀释方法,研究有机质组分的氮净矿化量和氮总矿化速率、肥料氮在土壤中的转化和肥料氮在土壤原状土样有机质组分中的保存和分解情况。结果表明(1)农田管理措施对土壤全氮、有机质、微生物生物量碳氮、轻组有机质、颗粒态有机质组分和氮净矿化量有显著影响,但没有发现有机质组分和氮净矿化量之间存在显著相关性;(2)向土壤中添加颗粒态有机质组分能够显著增加氮净矿化量和氮总硝化速率,添加轻组有机质组分能够显著增加氮净矿化量、氮总矿化速率和铵态氮总固持速率,从土壤中去除可溶性有机质,对氮净矿化量和氮总转化速率没有显著影响;(3)水稻季施入标记肥料氮,稻收后土壤中残留标记氮的89%保存在土壤各级团聚体中,标记氮量随团聚体粒径的减小而降低。土壤残留标记氮的20%保存在各级团聚体的颗粒态有机质组分中,以53-250微米颗粒态有机质组分最多,标记氮在游离轻组有机质组分中的保存较少。标记氮在各团聚体小于53微米矿物结合态组分中的保存,以小于2微米组分最多,随粒径的增加而减少。后季小麦收获后,标记氮在土壤团聚体和有机质组分中的分配状况变化不大;(4)向土壤中添加标记铵态氮后,大部分铵态氮转化为微生物氮、土壤不可提取态氮和硝态氮。添加铵态氮后几小时内,硝化作用对铵态氮的竞争要小于微生物固持和土壤矿物固持,但3天时超过50%的铵态氮转化为硝态氮。向土壤中添加标记硝态氮后,大部分标记氮仍存在于硝态氮库,10%以上转化为微生物氮,56天时不可提取态标记氮占氮添加量的11%以上;(5)向土壤中添加氮标记秸秆后,标记氮在土壤矿质氮和微生物氮中的分配逐渐增加,分别在7天和14天时最高,随后下降。56天时65%-70%的秸秆氮残留在土壤中,标记秸秆氮更多的残留于小粒径细颗粒土壤组分中。研究结果可为土壤肥力调控、合理施用氮肥、优化氮素转化模型等提供科学依据。