淺論農(nóng)業(yè)土壤中可溶性有機(jī)氮的研究

李雪運(yùn)

摘 要：可溶性有機(jī)氮相對(duì)活躍，在維護(hù)生態(tài)平衡與氮素轉(zhuǎn)化上都占據(jù)不可替代的位置。土壤溶液中的有機(jī)氮（SON）是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氮素流失的主要形態(tài)，農(nóng)作物可直接或間接吸收利用SON，因此，SON在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)中占據(jù)重要地位。本文介紹了如何測(cè)定農(nóng)業(yè)耕地土壤中可溶性有機(jī)氮，對(duì)其與氮循環(huán)的關(guān)系及作用進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：可溶性有機(jī)氮 土壤氮素 氮素轉(zhuǎn)化

引 言

農(nóng)作物的生長(zhǎng)需要大量的氮素，需要施用大量的化肥來增強(qiáng)農(nóng)業(yè)土壤的氮素肥力，但是化肥氮不能長(zhǎng)久地留存在土壤中，大量施用有機(jī)肥才是培育土壤氮素肥力的有效途徑。目前，隨著對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)問題的關(guān)注，可溶性有機(jī)氮在農(nóng)業(yè)土壤中的作用已經(jīng)備受重視，所以，研究農(nóng)業(yè)土壤中SON的測(cè)定方法、在土壤氮素供應(yīng)和轉(zhuǎn)化中的作用，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

一、 SON的測(cè)定方法

農(nóng)業(yè)土壤中的可溶性氮可用水浸提，但水浸提會(huì)造成土壤擴(kuò)散，導(dǎo)致難以獲得精確的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。部分鹽溶液已用于氮的浸提，但鹽浸提會(huì)破壞土表的吸收平衡而釋放出有機(jī)氮，不利于溶解。農(nóng)業(yè)土壤中的SON不能直接通過浸提測(cè)量，必須從總的可溶性N（TSN）濃度中排除礦質(zhì)N的濃度進(jìn)行判定。近幾年，一些簡(jiǎn)易、快捷和自動(dòng)化的測(cè)定方法已運(yùn)用于TSN的常規(guī)分析，推動(dòng)了SON的測(cè)定。在對(duì)農(nóng)業(yè)土壤中的可溶性氮的測(cè)定中，可采用電超濾法（EUF），該方法不僅能提取礦質(zhì)N（EUF-NO3）有機(jī)N（EUF-Norg），還能夠判定營(yíng)養(yǎng)釋放的速率，相比其他方法更具優(yōu)越性，但EUF法工作量較大、成本較高，并且與土壤浸提法相比存在結(jié)果差異。

二、SON在N轉(zhuǎn)化中的作用

DON是有機(jī)氮的重要構(gòu)成部分，因其具有流動(dòng)性和有效性的特點(diǎn)，在氮的礦化、固定、淋溶、植物吸收等動(dòng)態(tài)過程中具有不可替代的作用。

（一）DON與礦化

礦化主要是研究土壤礦質(zhì)N大小的變化，沒有重視SON及其轉(zhuǎn)化。然而，N的形態(tài)決定了它的利用價(jià)值，所以判定有機(jī)質(zhì)是礦化成NH4+-N還是轉(zhuǎn)化為SON是非常有必要的。DON含有許多難溶、難分解的物質(zhì)，但其在氮的礦化過程中占據(jù)非常重要的位置。Mehgel和Appel指出CaC12浸提的SON量是砂質(zhì)土中可礦化有機(jī)N庫的確切指標(biāo)，這是由于這個(gè)庫與凈N礦化量有關(guān)；Kielland指出極地凍土氮基酸的迅速換新造成高速率的總N礦化；Mengel研究了17塊農(nóng)田、1座森林、2片草原的土壤中氮礦化與土壤可溶性氮庫之間的關(guān)系，他們發(fā)現(xiàn)氨基N與凈N礦化之間的密切相關(guān)[1]。

（二） DON與固定

NH4+是被土壤微生物消化和固定的N的主要形式，經(jīng)典的礦化作用，即固定作用理論（MIT）認(rèn)為全部吸收的N都源于礦質(zhì)N，但是，許多微生物能夠直接利用低分子量的可溶性有機(jī)氮化合物，這表示經(jīng)典的MIT理論可能不準(zhǔn)確，而且所涵蓋的信息太單一或簡(jiǎn)化。Barraclough實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在冬小麥的土壤中，全部的氨基N都被土壤微生物群體直接吸收，這表示在礦質(zhì)N固定的同時(shí)SON的濃度顯著增加，改變了過去對(duì)土壤中N轉(zhuǎn)化過于簡(jiǎn)單的觀點(diǎn)[2]。

（三）DON與琳溶

農(nóng)業(yè)土壤淋溶液中的DON的濃度超過礦質(zhì)N的濃度，并且DON是淋溶到農(nóng)業(yè)土壤中的主要N源，而有機(jī)態(tài)氮是氮素融入江河湖泊的主要形態(tài)，溫帶氣候條件下農(nóng)業(yè)土壤中的NO3--N是排水中的主要N源，其中一部分有機(jī)態(tài)氮來源于農(nóng)作物有機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)，DON也是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤中N流失的重要原因。Bergstrom等采取滲漏計(jì)法分析了有機(jī)肥的淋失狀況，發(fā)現(xiàn)在使用等量氮素時(shí)，有機(jī)肥淋溶掉的N多于無機(jī)N，造成有機(jī)農(nóng)業(yè)倡導(dǎo)使用有機(jī)肥，簡(jiǎn)單地以為施有機(jī)肥能夠生產(chǎn)出無污染的綠色安全食品，其實(shí)實(shí)際情況并不是如此。土壤有機(jī)質(zhì)會(huì)阻礙土壤礦物質(zhì)的活性部分，使得淋溶的有機(jī)質(zhì)的吸著力減弱，因此，應(yīng)重視有機(jī)態(tài)養(yǎng)分在土壤中的移動(dòng)和損耗，可溶性有機(jī)態(tài)氮在其中的影響需要進(jìn)一步探究[3]。

（四）植物與徽生物對(duì)DON吸收的相互競(jìng)爭(zhēng)

由SOM的礦化及植物殘?jiān)尫诺腘一直以來被認(rèn)為是植物吸收的主要N源，植物可以直接吸收NO3--N，在某些特定環(huán)境下，可溶性有機(jī)氮是植物可吸收的主要氮源。土壤中的有機(jī)氮是不斷變化的，植物以及微生物都能吸收利用土壤中的有機(jī)氮，因此，植物與微生物在對(duì)DON吸收方面存在對(duì)立關(guān)系。在農(nóng)業(yè)土壤中，有機(jī)N化合物對(duì)植物根的有效性較小，但并不表示這部分不更新或者不向植物提供N，有關(guān)研究表明，植物與微生物能較快地主動(dòng)吸收施入土壤中的氨基酸，但兩者之間存在相互的競(jìng)爭(zhēng)。Henry等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微生物吸收的氮比植物高出許多倍，這表明微生物競(jìng)爭(zhēng)N素養(yǎng)分能力比植物強(qiáng)，但Hodge等則認(rèn)為，植物競(jìng)爭(zhēng)N素養(yǎng)分能力比微生物強(qiáng)，所以需要進(jìn)一步的研究才能確定浸提的SON中究竟有多大部分被植物吸收并利用。

結(jié) 語

農(nóng)業(yè)土壤中淋溶出的NO3--N影響了人類健康以及生存環(huán)境，及其在作物營(yíng)養(yǎng)中的重要性已引起研究者的注意，但是農(nóng)業(yè)土壤中的SON的轉(zhuǎn)化和通過DON淋溶的流失卻未能獲得足夠的重視。在未來的研究過程中，還需要進(jìn)一步探究SON與其他形式N的有效性指數(shù)之間關(guān)系，以明確SON的最終去向。