蘋果梨園土壤有機(jī)氮組分剖面分異規(guī)律

劉 歡， 梁運(yùn)江， 劉文利， 傅民杰， 王 吉(延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

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蘋果梨園土壤有機(jī)氮組分剖面分異規(guī)律

劉 歡， 梁運(yùn)江， 劉文利， 傅民杰， 王 吉
(延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

為了明確蘋果梨園不同土層有機(jī)氮組分的分布特征，在延邊蘋果梨園內(nèi)挖掘剖面，并按土壤自然發(fā)生層分層采集樣品，采用Bremner有機(jī)氮分級(jí)法測(cè)定蘋果梨園土壤各剖面層次有機(jī)氮組分含量。結(jié)果表明，同一土層，除氨基糖態(tài)氮和非酸解氮含量外，其余有機(jī)氮組分的含量均為荒地大于蘋果梨園土；且隨土層加深，蘋果梨園土和荒地酸解全氮含量、非酸解氮含量及有機(jī)氮各組分含量均呈下降趨勢(shì)；有機(jī)氮各組分含量占全氮的比率不同，酸解氨態(tài)氮和氨基酸態(tài)氮在酸解有機(jī)氮組分中均占有較高比例，尤其是酸解氨態(tài)氮在各土層的酸解有機(jī)氮組分中均占最高的比例，酸解氨態(tài)氮和氨基酸態(tài)氮為延邊蘋果梨園土壤中最重要的有機(jī)氮形態(tài)。

有機(jī)氮組分； 土壤剖面； 蘋果梨園； 土層

0 引 言

土壤是果園生態(tài)系統(tǒng)中最大的氮庫，其中有機(jī)態(tài)氮是土壤氮素的主要存在形式，是礦質(zhì)態(tài)氮的源和庫。多數(shù)表層土壤90%以上氮素都以有機(jī)氮的形式存在，其含量和分布在不同程度上受土壤根際環(huán)境、土壤層次、類型、耕作狀況和施肥等因素影響[1-2]。土壤有機(jī)氮的化學(xué)形態(tài)及其存在狀況是影響土壤氮素有效性的重要因子[3]，其在土壤肥力、氮素循環(huán)和環(huán)境保護(hù)中的地位不容忽視，因此，長(zhǎng)期以來受到研究者的極大關(guān)注[4-7]。本文用Bremner酸解法測(cè)定土壤有機(jī)氮組分，選擇延邊地區(qū)蘋果梨園土壤為研究對(duì)象，研究土壤不同土層有機(jī)氮組分的含量及其分布規(guī)律，旨在為延邊地區(qū)蘋果梨園的合理施肥、土壤氮循環(huán)研究及生態(tài)環(huán)境建設(shè)做出積極貢獻(xiàn)。

1 材料與方法

(1) 供試土壤。選擇延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院蘋果梨園土為供試土壤，土壤類型為暗棕壤。樣品采集于2011年，隨機(jī)選取樹體健康、長(zhǎng)勢(shì)良好的蘋果梨樹，布置4個(gè)剖面點(diǎn)；同時(shí)將近蘋果梨園區(qū)無耕作荒地設(shè)置為對(duì)照剖面點(diǎn)。共計(jì)5個(gè)剖面點(diǎn)，20個(gè)土壤樣品。避開施肥處，在距離樹干1 m處設(shè)置剖面點(diǎn)，根據(jù)土壤的顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊度、干濕度、根系分布等特征，分出土壤的發(fā)生層次，依次為表層(A1)、亞表層(A2)、淀積層(B)和母質(zhì)層(C)4個(gè)層次。

(2) 分析方法。土壤有機(jī)氮組分測(cè)定采用 Bremner 酸解法[8]。全氮用凱氏法消煮，自動(dòng)定氮儀測(cè)定。

(3) 數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理采用SPSS11.5分析軟件和Excel軟件對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸解全氮在土壤剖面中的分布規(guī)律

采用Bremner 酸解法[8]將土壤有機(jī)氮分為酸解氮與非酸解氮。酸解態(tài)氮是在加熱回流條件下可被鹽酸水解的那部分有機(jī)態(tài)氮。由圖1可知，蘋果梨園土和荒地的酸解全氮含量均隨土層深度的增加而下降。其中，蘋果梨園土表現(xiàn)為A1-B層，隨土層深度增加酸解全氮含量顯著下降，而B- C層下降不顯著；荒地表現(xiàn)為A1- C層，酸解全氮含量顯著下降，且差異均達(dá)5%顯著水平。此外，同一層次荒地的酸解全氮含量均高于蘋果梨園土。

從以上結(jié)果可知，無論果園土還是荒地，酸解全氮的含量均隨土層深度的增加而呈下降趨勢(shì)，這與黨亞愛的研究結(jié)果相似[9]。而同一層次荒地的酸解氮含量均高于果園土，國(guó)內(nèi)外很多研究表明[10-15]，植物根系能夠吸收土壤中的有機(jī)氮。所以，這可能與蘋果梨樹根系比荒地草本植物根系更為發(fā)達(dá)有關(guān)，且與果樹根系吸收氮的能力要強(qiáng)于荒草根系有關(guān)。

2.2 非酸解氮在土壤剖面中的分布規(guī)律

由圖1可知，與酸解全氮相同，蘋果梨園土和荒地的非酸解氮含量均隨土層深度的增加而下降。其中，蘋果梨園土表現(xiàn)為A1-A2層，非酸解氮含量呈顯著下降，而A2-C層下降不顯著；荒地表現(xiàn)為A1- C層，非酸解全氮含量呈顯著下降，且差異均達(dá)5%顯著水平。且除A2層外，同一土壤剖面層次，荒地的非酸解氮含量均低于蘋果梨園土。統(tǒng)計(jì)分析，4個(gè)土壤層次，蘋果梨園土和荒地非酸解氮的含量均顯著高于酸解全氮。

圖1 土壤酸解全氮和非酸解氮在不同土層的分布

2.3 酸解氨態(tài)氮在土壤剖面中的分布規(guī)律

由圖2酸解氨態(tài)氮含量可知，隨土層深度的增加，蘋果梨園土和荒地的酸解氨態(tài)氮含量均呈明顯下降趨勢(shì)。這與李菊梅[16]的研究結(jié)果相一致。其中，蘋果梨園土的A1層與A2、B和C層之間酸解氨態(tài)氮含量差異均達(dá)5%顯著水平，而B-C層，酸解氨態(tài)氮含量下降不明顯；荒地則表現(xiàn)為A1-C層4個(gè)土層，酸解氨態(tài)氮含量差異均達(dá)5%顯著水平。

此外，4個(gè)土壤剖面層次，每個(gè)土層荒地的酸解氨態(tài)氮含量均高于蘋果梨園土。因?yàn)榘被釣榘睉B(tài)氮的一個(gè)重要來源，且氨基酸分解后可以被植物根系吸收利用，所以這可能與果樹根系比荒草根系更為發(fā)達(dá)，以及果樹根系吸收氨基酸的能力強(qiáng)有關(guān)。

2.4 氨基糖態(tài)氮在土壤剖面中的分布規(guī)律

由圖2氨基糖態(tài)氮含量可知，2種土壤氨基糖態(tài)氮含量均很低。其中，蘋果梨園土由A1- B層，氨基糖態(tài)氮含量呈下降趨勢(shì)；由 B- C層，氨基糖態(tài)氮含量呈上升趨勢(shì)，且差異顯著。總體來看隨蘋果梨園土層深度的增加，氨基糖態(tài)氮含量基本呈下降趨勢(shì)。而荒地不同剖面層次氨基糖態(tài)氮含量無明顯的變化規(guī)律，總體而言，A1- C 4個(gè)層次間氨基糖態(tài)氮含量差異不顯著。此外，4個(gè)土壤剖面層次，每個(gè)土層荒地的氨基糖態(tài)氮含量均低于蘋果梨園土。

圖2 土壤有機(jī)氮各組分在不同土層的分布

以上結(jié)果說明，荒地中酸解氨基糖態(tài)氮含量相對(duì)穩(wěn)定，原因可能與氨基糖態(tài)氮主要來自于土壤微生物的生物合成有關(guān)，還可能與果園土中根際微生物量要多于荒地有關(guān)。陳偉等[17]提出，根際微生物是聯(lián)系植物根系和土壤的最活躍成分。

2.5 氨基酸態(tài)氮在土壤剖面中的分布規(guī)律

由圖2氨基酸態(tài)氮含量可知，由A1- C層，隨土層深度的增加，蘋果梨園土和荒地的氨基酸態(tài)氮含量均呈顯著下降趨勢(shì)。其中，蘋果梨園土表現(xiàn)為由A1- B層，氨基酸態(tài)氮含量顯著下降，而B-C層，其含量下降不顯著；荒地氨基酸態(tài)氮含量變化趨勢(shì)與蘋果梨園土相同，即A1層到B層顯著下降，B層到C層其含量下降不明顯。

同時(shí)，4個(gè)土壤剖面層次，每個(gè)土層荒地的氨基酸態(tài)氮含量均高于蘋果梨園土。這可能與根系能夠吸收土壤中的氨基酸[14]有關(guān)，植物根系可以吸收自由態(tài)的氨基酸，且土壤中的氨基酸分解產(chǎn)物也可以被植物根系吸收利用，蘋果梨樹的根系要比荒草的根系發(fā)達(dá)，所以它吸收的氨基酸態(tài)氮相對(duì)較多。

2.6 酸解未知氮在土壤剖面中的分布規(guī)律

由圖2酸解未知氮含量可知，由A1-C層，隨土層深度的增加，蘋果梨園土和荒地的酸解未知氮含量均呈明顯下降趨勢(shì)。其中，A1層與A2、B和C層之間含量存在顯著差異，而A2- C層之間含量差異不顯著；荒地A1- A2層酸解未知氮含量顯著下降，A2- C層下降不明顯。由圖2還可知，4個(gè)土壤剖面層次，每個(gè)土層荒地的酸解未知氮含量均高于蘋果梨園土。

2.7 不同剖面層次土壤有機(jī)氮各組分占全氮的比率

由圖3可以看出，2種土壤非酸解氮占全氮比率大于酸解全氮占全氮比率。但是，蘋果梨園土與荒地酸解全氮和非酸解全氮占全氮比率在剖面分布的規(guī)律不同。蘋果梨園土酸解全氮占全氮比率隨土層深度的增加，變化規(guī)律為A1-A2層稍有增加，其后呈降低的趨勢(shì)，非酸解全氮占全氮比率的變化規(guī)律與其相反；而荒地酸解全氮占全氮比率隨土層深度的增加，變化規(guī)律為A1-A2層稍有下降，其后無明顯變化，非酸解全氮占全氮比率變化規(guī)律與其相反。

(a) 果園土

(b) 荒地

蘋果梨園土和荒地酸解有機(jī)氮各組分占全氮比率的剖面分布規(guī)律不相一致。蘋果梨園土酸解氨態(tài)氮和氨基糖態(tài)氮占全氮比率，隨土層深度的增加無明顯變化規(guī)律；氨基酸態(tài)氮占全氮比率，隨土層深度增加呈先上升后下降的趨勢(shì)；酸解未知氮占全氮比率，隨土層深度增加逐漸下降。另外，荒地酸解氨基糖態(tài)氮、酸解氨態(tài)氮和酸解未知氮占全氮比率，隨土層深度的變化無明顯變化規(guī)律；而氨基酸態(tài)氮占全氮比率，隨土層深度增加呈下降趨勢(shì)。此外，由結(jié)果分析可知，同一蘋果梨園土層的氨基糖態(tài)氮和非酸解氮占全氮的比率要高于荒地；而酸解氨態(tài)氮、氨基酸態(tài)氮和酸解未知氮占全氮比率卻低于荒地。

由圖3還可看出，A1-C層4個(gè)土層，蘋果梨園土每一層次酸解有機(jī)氮各組分占全氮的比例大小順序均為酸解氨態(tài)氮>氨基酸態(tài)氮>酸解未知氮>氨基糖態(tài)氮；而荒地在A1層和A2層，酸解有機(jī)氮各組分占全氮比例的大小順序與蘋果梨園土相同，而B層和C層大小順序?yàn)樗峤獍睉B(tài)氮>酸解未知氮>氨基酸態(tài)氮>氨基糖態(tài)氮。

3 結(jié) 語

(1)土壤層次不同，有機(jī)氮組分含量也不同，具體表現(xiàn)為隨土層深度的逐漸增加，蘋果梨園土和荒地酸解全氮含量、非酸解氮含量及有機(jī)氮各組分含量均呈下降趨勢(shì)。

(2)同一土層，荒地的氨基糖態(tài)氮含量及非酸解氮含量均低于蘋果梨園土；而荒地的酸解全氮含量、酸解氨態(tài)氮含量、氨基酸態(tài)氮含量和酸解未知氮含量均高于蘋果梨園土。

(3)蘋果梨園土和荒地有機(jī)氮各組分占全氮的比例不同，其共同之處表現(xiàn)為酸解氨態(tài)氮和氨基酸態(tài)氮在酸解有機(jī)氮組分中均占有較高比例，尤其是酸解氨態(tài)氮在各土層的酸解有機(jī)氮組分中均占最高的比例。酸解氨態(tài)氮和氨基酸態(tài)氮為延邊蘋果梨園土壤中最重要的有機(jī)氮形態(tài)。

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Differentiation Regularity of Organic Nitrogen Components in Soil Profile of Apple-pear Orchard

LIUHuan,LIANGYun-jiang,LIUWen-li,FUMin-jie,WANGJi
(College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China)

In order to reveal distribution characteristics of soil organic nitrogen components in different soil layers of apple-pear orchard, we mined soil profile in apple-pear orchard of Korean Autonomous Prefecture of Yanbian of Jilin Province, collected soil samples from different soil genetic horizon, and analyzed each component content of organic nitrogen in different layers of each soil profile. Results showed that contents of organic nitrogen components in wasteland were larger than those in apple-pear orchard soil within same soil layer, so as to the ammonia sugar N and non hydrolysable N. The contents of soil total acid hydrolysable N, non hydrolysable N and different organic nitrogen components showed a downward trend along with increasing depth of soil layer in apple-pear orchard and wasteland; The proportion of each organic nitrogen components accounting for total nitrogen was different, and the percentage of ammonia N and amino acid N accounting for total nitrogen were higher among hydrolysable organic nitrogen components, especially the percentage of ammonia N accounting for total nitrogen was the highest. Ammonia N and amino acid N nitrogen were the most important forms of organic nitrogen in apple-pear orchard soil of Korean Autonomous Prefecture of Yanbian. Results supplemented nitrogen cycle research in orchard soil of North China.

organic nitrogen components; soil profile; apple-pear orchard; soil layer

2014-04-30

國(guó)家自然科學(xué)基金(31160103)

劉 歡(1988-)，女，黑龍江東寧人，碩士生，從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)研究。Tel.:13039082992；E-mail:806165011@qq.com

梁運(yùn)江(1972-)，男，吉林前郭人，副教授，碩士生導(dǎo)師，從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)研究。

Tel.:13944709192；E-mail:lyjluo@ybu.edu.cn

S 153.6

A

1006-7167(2015)02-0008-04