不同施肥量对土壤中氮素垂直分布的影响

不同施肥量对土壤中氮素垂直分布的影响

中国的许多橡胶种位于亚热带季风气候，热量充足，雨量充足。然而，土壤cec（离子交换率）低，土壤中的氮分解速度很快。有研究表明,在降雨量大、高渗透性、低阳离子交换量的土壤上,淋失作用是导致化肥利用率低的主要原因[1~3]。被淋溶出根区的氮肥,通过不饱和层进入地下水,淋出根区的这部分氮肥主要以NO3--N的形式存在,很难被作物吸收利用,不但大大降低了氮肥的利用率,更具有潜在的淋溶损失倾向,引起地下水的污染,对人体健康造成威胁。目前,国内研究土壤氮素淋失主要集中在农田生态系统中,对热带酸性土壤的研究较少。林清火等通过大型土柱试验表明,渗漏液中20cm处NH4+-N的最高浓度值与施肥量大小成正相关,60和120cm处渗漏液中NH4+-N浓度值与施肥量关系不大,120cm处渗漏液中各处理NO3--N浓度在39d前无显著变化,之后迅速上升并且随着施肥量的增加而增大。由于大田试验和土柱模拟的不完全一致性,施肥量是影响速效氮在土壤中分布的主要因子之一,为此,研究施肥量对速效氮在土壤中的分布特征的影响在理论和实践上都具有重要意义。1材料和方法1.1材料表面1.1.1试验场所中国热带农业科学院试验场5队。1.1.2试验土壤供试土壤为花岗岩、片麻岩发育的砖红壤。各层土壤基本理化性质如表1。1.2方法1.2.1施肥量与采样选取生长一致的橡胶树,离树1m挖长2.5m,宽0.2m,深0.1m的施肥沟。随机区组设计,各处理施肥量见表2,重复3次。总计采样10次,施肥后7d第1次采样,前4次每7d采1次样,后6次每14d采1次样。采样时,垂直方向在施肥沟向下每20cm土层采集1个样品,水平方向离施肥沟距离每增加20cm采1个样品,采集的是0~20cm土层土壤。1.2.2测量土壤样品中的铵态氮采用蒸馏法测定,硝态氮采用双波长比色法测定,其他指标用常规法测定。2结果与分析2.1不同施肥方式对土壤铵态氮的影响施尿素处理的土壤铵态氮含量在处理后28d内不断增加,在第28天达到最大值,随后逐渐降低(表3),说明尿素分解的时间较长。而鲁如坤等认为,尿素在红壤旱地的条件下,水解作用进行得相当迅速,在1周的时间内,80%的尿素已转化为碳铵,从此开始就有硝化作用出现,二者观点不一致。其原因可能是,一方面是试验所采用的施肥方式为集中施肥,尿素氨化作用形成暂时的氨浓度很大的碱性区域,使脲酶活性受到暂时的抑制,减缓了氨化的过程;另一方面是试验地土壤酸性较强,脲酶水解活性在pH<5时急剧减少。从表3中还可看出,施尿素量越大,同一时间0~20cm土壤所含有的铵态氮的量也越大。方差分析结果表明,施尿素处理在相同时间(除第112天时的处理A)内差异都与对照达到显著水平,说明施尿素能够显著的增加0~20cm土壤中的铵态氮含量,处理A在第112天与对照差异不显著有可能是由于尿素施用量较小,分解产生的铵态氮也较少,铵态氮被橡胶根系吸收,随着降雨淋溶以及硝化作用消耗到第112天时与不施尿素处理差异不显著。从尿素不同施用量上看,除施尿素水平相邻的处理如第7天的处理A和处理B,第21天、第28天的处理C和处理D,第56天、第70天的处理B和处理C,第112天的处理A和对照差异不显著外,其他处理间都达到显著水平。84d后,施尿素处理间都达到显著水平,说明增加尿素施用量在试验84d后明显增加0~20cm土壤铵态氮含量。详见表3。2.2土壤铵态氮带的稳定性施尿素处理铵态氮含量的变化趋势都是先升高再降低(表4)。其中处理A和处理B最高值在第56天出现;处理C和处理D的最大值出现在第70天。与0~20cm土壤铵态氮变化相比较,20~40cm土壤铵态氮含量的最大值出现比较慢。这可能是由于0~20cm土壤具有较强的吸附铵的能力,降雨等条件并不会快速的将大量铵态氮带往下层土壤中。差异显著性测验表明,处理C和处理D在56d以前差异不显著,56d后差异达到显著水平;处理A和处理B在第56天、第112天的差异不显著,其他时间处理A、处理B、对照间差异都达到显著水平。每次施尿素分别为0.6kg/株、0.3kg/株、0.15kg/株、0kg/株时,20~40cm土层土壤铵态氮含量差异明显,说明尿素施用量的增加能够明显的增加20~40cm土壤中的铵态氮含量,但是当尿素施用量增加到一定量(0.6kg/株/次)时,再增加尿素用量前56d该层土壤铵态氮含量没有显著的增加。各施尿素处理98d天后20~40cm土壤铵态氮含量都大于与对应处理0~20cm土层土壤,说明降雨能够使0~20cm土壤中大量铵态氮淋溶到20~40cm土壤中。详见表4。2.3不同施尿素处理对土壤铵态氮含量的影响施肥处理在第21天铵态氮含量都有明显的增加,随后经过一个比较平缓的变化过程,最后都逐渐减少(表5)。从总体趋势看,施尿素量越大淋溶到80~100cm的铵态氮的量也越大。对照在整个过程中基本不变。方差分析结果表明:除第7天施尿素处理和对照差异不显著外,其他时间施尿素处理与对照间差异性都达到显著水平,说明施尿素能够显著增加80~100cm土壤中铵态氮含量,第7天可能是由于上层土壤中铵态氮还没有明显淋溶到80~100cm土壤。从施肥处理看,第14天、第21天处理A和处理B,处理C和处理D之间差异不显著,第28天,处理B,处理C,处理D之间差异达到显著水平。后期第98天,处理C和处理D,处理B和处理C差异不显著;第112天,处理B、处理C和处理D之间差异都不显著,施尿素处理铵态氮含量都是先增加后减少,这有可能是由于施尿素集中,试验初期产生的铵态氮量很大,虽然土壤能够吸附大量的铵,但由于大量降雨,使部分还没有被土壤颗粒吸附的铵态氮被雨水淋溶到深层土壤,故即使是不容易迁移到土壤深层的铵态氮,在特定条件下也会淋溶到深层土壤。详见表5。2.4施尿素对土壤硝化性质的影响施尿素处理土壤中硝态氮含量在前56d不断增加,并且在56d达到最大值,随后逐渐减少,前56d增加是由于硝化作用的不断进行(表6)。硝态氮的最大值滞后于同处理铵态氮最大值来临的时间,这有可能是由于试验地土壤呈强酸性,前期抑制了硝化细菌的活性,也就是抑制了硝化作用的进行,随着土壤中铵态氮的不断增加,土壤酸性减弱,硝化作用增强,所以硝态氮不断增加。56d后硝态氮的减少一方面有可能是被橡胶吸收,施肥一段时间后,促进了橡胶根系的生长,被橡胶吸收的硝态氮也就增加;另一方面,由于降雨量较大,硝态氮随着降雨以质流的方式迁移到下层土壤。差异显著性测验结果表明:施尿素处理在不同时间与对照的差异都达到显著水平,除第14天外,其他时间差异性达到极显著水平。说明施尿素能显著增加0~20cm土壤中硝态氮的含量。从施尿素处理看,在前28d,除第7天处理A和其他3个施尿素处理差异显著外,各个施尿素处理间差异不显著。说明尿素施用量大小在前28d对0~20cm土壤中硝态氮含量影响不大。处理C和处理D只在第56天和第70天差异性达到显著,其他时间差异均不显著;处理A和处理B在第7天、第21天、第70天、第84天差异性达到显著,其他时间差异不显著。说明当施肥量从0.6kg/株/次增加到0.9kg/株/次时,0~20cm土壤中硝态氮含量增加不明显。详见表6。2.5不同施尿素量对土壤硝化作用的影响20~40cm土壤中硝态氮含量在前21d变化不大,前21d各个处理差异不显著(表7)。在21d后,施尿素处理的硝态氮含量都有不同程度的增加,在56d后施尿素量越大,相同时间20~40cm土壤的硝态氮含量越大。从方差分析结果可知,在42d后,施尿素处理和对照间差异性都达到显著水平,说明氮肥施到土壤中,随着硝化作用的进行,施氮肥土壤中的硝态氮含量显著高于不施氮肥处理。处理B和处理D在第28天和第42天时差异不显著,但是它们都显著的高于处理C,有可能是由于处理C和处理D在28和42d时,20~40cm土壤铵态氮含量都很高,局部土壤呈强碱性,对硝化细菌的毒害作用大,抑制了硝化作用,降低了处理C和处理D的硝化作用速度,所以处理C硝态氮含量显著低于处理B,处理D的硝化作用减弱了,但是可用于硝化作用的原材料铵态氮含量却比其他处理都多,硝化作用产生的硝态氮的绝对量也可能较多,这可能是造成在28和42d随着尿素施用量从0.3kg/株/次增加到0.6kg/株/次再增加到0.9kg/株/次时,相同时间时硝态氮含量先减少再增加。在第56天和第70天,除第70天时的处理A和其他施尿素处理差异性达到显著水平外,其他各个处理间差异都不显著,这可能是随着铵态氮在土壤中的含量降低,硝化作用增强,供硝化作用进行的铵态氮的绝对含量很充足。到第98天和第112天各个施尿素处理间都达到显著水平,说明施尿素量越大,到98d后20~40cm土壤硝态氮含量也越大。详见表7。2.6不同施肥量对土壤硝态氮含量的影响80~100cm土壤硝态氮含量在前14d变化不大,14d后处理C和处理D硝态氮含量快速增加,并且处理D硝态氮含量不断增加,最终达到18.2mg/kg,是对照的9.58倍(表8)。处理A和处理B在21d后硝态氮含量增加,处理A硝态氮含量在21d后基本保持在4mg/kg左右。方差分析结果表明,前14d中80~100cm土壤硝态氮含量差异不显著,21d后施尿素处理和对照差异性都达到显著水平,并且施肥量达到0.3kg/株/次及以上时,硝态氮含量随时间延长有不断增加的趋势。处理B和处理C除第21天时差异显著外,其他时间差异性都没有达到显著水平。说明尿素施用量为0.3kg/株/次和0.6kg/株/次对迁移到80~100cm土壤中的硝态氮的量差异不大。56d后处理D和每个处理差异性都达到显著水平;施尿素处理和对照差异也都达到显著水平,说明施尿素56d后,施肥尿素0.9kg/株/次的处理迁移到80~100cm土壤的硝态氮含量显著的大于其他施肥量处理;施尿素处理迁移到80~100cm土壤的硝态氮含量都显著的增加。详见表8。3尿素不同用量对土壤铵态氮和硝态氮含量的影响铵态氮和硝态氮在土壤中的大量存在是淋溶损失的基础,而过量施用氮肥是土壤中