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不同土壤质地和含水率对炭基肥料氮素矿化的影响

时间：2021-01-18 来源：作者：河南省生物炭工程技术研究中心

摘要：为了探究土壤特性对炭基肥料氮素矿化的影响，采用室内培养和大田小区试验，分析了炭基肥在不同土壤质地(砂质壤土、粉砂质壤土、黏土)及含水率(80%、60%、40% 田间最大持水量)条件下，氮素矿化动态变化特征。结果表明：在室内培养条件下，对于不同土壤质地，炭基肥在砂质壤土条件下矿化势最高，其次为黏土，最低的为粉砂质壤土；对于不同田间持水量，在粉砂质壤土条件下，炭基肥矿化势最高的为80%田间最大持水量(80%SMC)，其次为60%SMC，最低的是 40%SMC；在砂质壤土和黏土条件下，炭基肥的矿化势均表现为 60%SMC > 80%SMC >40%SMC。培养状态下粉砂质壤土、砂质壤土、黏土条件下最大氮素有效性分别是34.12%、56.31%、41.14%，而在大田条件下，炭基肥单季氮素最大矿化率在粉砂质壤土、砂质壤土、黏土 3 种土壤质地下分别是 50.61%、32.27%、34.29%。
氮素是满足作物生长、提高作物产量的重要营养元素，化学氮肥为全球的粮食生产做出了重要贡献。土壤含水率通过影响土壤的通气状况，使得有机肥矿化反应底物向微生物的移动，硝化、反硝化、氨化等作用发生变化，进而影响有机氮矿化反应强度。土壤质地是土壤重要的物理指标之一，土壤质地的改变往往会造成土壤系统通气状况的改变，从而影响微生物对有机氮底料的活性作用。
选取登封当地未施肥的3种质地土壤(粉砂质壤土、砂质壤土、黏土)，供试炭基肥为生物质炭与有机肥复混后所得，干燥过筛后称取300g土壤与3g粉碎过筛后的炭基肥充分混匀后按田间最大持水量(SMC)的80%、60%、40%加入蒸馏水,并设对照(不加炭基肥)共18个处理3次重复。用黑色塑料膜封闭后放入培养箱内35℃条件下培养，并用恒重法保持含水率不变。各处理情况如表1，供试土壤和肥料基本理化性质见表2。
采用埋设玻璃纤维滤纸包法进行大田条件下氮素矿化试验，具体操作为：取表2中3种土壤质地样品各15 g(烘干后过60目筛)与1 g炭基肥(干样，过60 目筛)充分混合后用玻璃纤维滤纸包好装入尼龙网袋，于移栽时埋入两棵烟中间(埋入相对应土壤质地的土壤中)，埋设深度为20cm，每块试验地埋设30个肥料袋。

本研究中大田试验炭基肥氮素矿化状况与培养试验有所不同，如 3种土壤质地下粉砂质壤土的矿化势最大，黏土最小，原因可能是，在大田条件下土壤处于不断的干湿交替而不是湿度恒定的状态，不断地干湿交替可能导致某些团聚体的裂解，导致微生物与矿化底物的接触变得更加频繁，从而加强了矿化，同时干湿交替过程中由于微生物活性下降，可能会导致被微生物固定部分的氮素得到释放；加上降雨等作用导致一部分氮素出现淋洗等状态，造成了氮素的损失。

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