有機肥對菜地土壤氮素轉化的影響

肖本木+李延

摘 要：該文通過培育試驗，研究不同種類有機肥及有機肥不同用量對土壤NO3--N的影響，結果表明，不同種類有機肥對菜地土壤氮素轉化的影響因有機肥C/N比值不同而異，不同有機肥對土壤NO3--N含量的影響表現為：與CK相比，C/N比值低的有機肥如豆粕可明顯提高土壤NO3--N的含量，而C/N比值高的有機肥如菇渣則明顯地降低土壤NO3--N的含量。除菇渣處理NH4+-N的含量較低外，施用豆粕、豬糞、牛糞處理的土壤NH4+-N含量與CK無明顯差異。

關鍵詞：有機肥；菜地土壤；NO3--N累積

中圖分類號 S63；S158 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）02-03-0042-04

Abstract：Cultivating experiment was conducted to study the influence of different organic fertilizers，different dosage of organic fertilizers on soil NO3-N. The results showed that effects of different organic fertilizers on nitrogen transformation in soil varied with the C/N ratio of organic fertilizers. Comparing with CK，the low C/N ratio of organic fertilizer as soybean meal could obviously increase the content of soil NO3-N，but C/N ratio high organic fertilizer such as mushroom could decrease significantly content of soil NO3-N. There was no significant difference of soil NH4+-N content between soybean cake，cow dung and pig dung application treatment and CK，while application of mushroom residue reduced soil NH4+-N content.

Key words：Organic fertilizers；Vegetable soil；NO3--N accumulation

氮素養分是作物生長發育的重要元素之一，各種作物都需要從外界吸收大量的氮素養分，但目前中國的氮肥利用率只有30%～35%[1]。由于氮肥流失造成的環境問題已引起了人們的普遍關注，土壤NO3--N的大量殘留、蔬菜硝酸鹽的富集及NO3--N淋失是氮肥流失引起的最主要的環境問題。近年來，由于農戶普遍盲目追求高效益而大量施肥，這不僅造成了大量肥料資源的浪費，而且導致土壤中殘留的NO3--N逐漸增加，危及整個生態環境。有機肥對土壤NO3--N的影響目前出現了2種截然相反的研究結果，許多研究證明，施有機肥可以減少NO3--N在土壤的累積[2-4]，也有研究表明施有機肥會引起土壤NO3--N的累積[5-6]。施用有機肥的性質、用量、配施化肥種類以及環境條件等的差異是造成這種現象的重要原因。有鑒于此，本研究開展了不同種類的有機肥以及有機肥不同用量對土壤NO3--N的影響試驗，旨在探明有機肥對菜地土壤氮素轉化的影響，為減少蔬菜NO3--N累積和土壤NO3--N淋失，合理、安全地施用有機肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料 土壤采自露天菜園表層土（0～20cm），土樣采回后混勻、風干，過2mm篩后供試驗用。供試土壤的基本的理化性質如下：有機質13.15g/kg，全氮1.14g/kg，NH4+-N11.51mg/kg，NO3--N16.35mg/kg。供試的有機肥為經風干粉碎過1mm篩的牛糞、豬糞、菇渣和豆粕，它們的基本性狀見表1。

1.2 試驗設計

1.2.1 不同種類有機肥對菜地土壤氮素轉化的影響 試驗設5個處理：不施有機肥（CK）、施牛糞（MN）、施豬糞（MP）、施菇渣（MG）和施豆粕（MD）。有機肥用量均按每1kg土0.4gN計算。

1.2.2 有機肥不同用量對菜地土壤氮素轉化的影響 根據1.2.1的試驗結果，選擇2種對土壤NO3--N影響差異最大的有機肥：菇渣和豆粕。每種有機肥設計4個施用量（按每1kg土有機肥的氮投入量計算）：0.00g/kg、0.10g/kg、0.20g/kg和0.40g/kg。菇渣（MG）和豆粕（MD）處理的試驗代號依次為：MG0.1、MG0.2、MG0.4、MD0.1、MD0.2、MD0.4。

1.3 試驗方法 2個試驗均采用室內好氣培養（1.2.1試驗是從6月5日開始，而1.2.2試驗是從11月8日開始），培養溫度均為室溫。培養方法為：稱取500g土壤放在小塑料桶中，將有機肥與土壤充分混勻，調整土壤含水量為田間持水量的70%，每個處理重復3次，小塑料桶加蓋打孔的塑料蓋。培養期間，每隔3d用重量法調節水分，定期采取土壤用于測試。

1.4 分析測定方法

1.4.1 土壤NO3--N含量測定 采用改進的紫外分光光度法[7]。取5.00g鮮土樣，加2mol/L的KCl 50mL振蕩60min后，過濾，取濾液5～25mL于50mL容量瓶，定容后，在波長220nm和275nm處測吸光值。

1.4.2 土壤NH4+-N含量測定 采用靛酚藍比色法[8]。稱取土壤鮮樣5.00g，于三角瓶中，用50mL加2mol/L的KCl 50mL溶液浸提，振蕩60min后過濾，吸濾液1～10mL，稀釋至50mL后定容后測定。

1.4.3 土壤全氮的測定 采用半微量開氏法。

1.4.4 有機肥全氮和全碳的測定 有機肥全氮的測定是經過硫酸-過氧化氫消煮轉化為銨態氮，堿化后蒸餾出來的氨用硼酸溶液吸收，以標準溶液滴定，計算樣品中全氮含量[9]；有機肥全碳的測定采用重鉻酸鉀容量法測定[10]。

1.4.5 有機肥NO3--N和NH4+-N的測定 有機肥NO3--N的測定采用紫外分光光度法[11]；有機肥NH4+-N的測定用0.01mol·L-1的氯化鈣溶液提取有機肥樣品，浸提液與有機肥的比例是10∶1，在振蕩機上振蕩1h后過濾，吸取1～10mL浸提液轉移到50mL容量瓶中用蒸餾水定容，用靛酚藍比色法測定[12]。

1.5 統計分析方法 采用DPS及Excel軟件進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同種類的有機肥對菜地土壤氮素轉化的影響

2.1.1 土壤NO3--N含量的動態變化 如表2所示，培養初期（0d）由于施用有機肥帶入NO3--N的影響，4種有機肥的土壤NO3--N含量均高于CK，第4天，4種有機肥的土壤NO3--N含量均下降至CK以下，說明有機肥施入土壤初期增加了土壤微生物繁殖所需的能源物質，使之活性提高，生物固定作用顯著增強，此時有機肥礦化所釋放出的NO3--N含量低于微生物對土壤氮的固定，使有機肥處理土壤NO3--N含量低于對照土壤。MD、MP處理分別從培養的第12天和22天起土壤NO3--N含量迅速增加，土壤NO3--N含量極顯著高于CK，MN處理在培養的第12～82天中土壤NO3--N含量變化不大，與CK無顯著差異，而MG處理在培養的第4～82天中土壤NO3--N含量均極顯著低于CK。培養結束時，MN處理土壤NO3--N含量與CK無顯著差異，MD、MP處理的土壤NO3--N含量分別較CK提高了5.03倍和1.34倍，而MG處理的土壤NO3--N含量則較CK下降了0.94倍。上述結果表明，施用有機肥對土壤NO3--N含量的影響會因施用時間和有機肥種類的不同而異，不同有機肥對土壤NO3--N含量的影響表現為：C/N比值低的有機肥如豆粕、豬糞可明顯提高土壤NO3--N的含量，而C/N比值高的有機肥如菇渣明顯的降低土壤NO3--N含量。

2.1.2 土壤NH4+-N含量的動態變化 對照表2和表3，可以看出，土壤NH4+-N、NO3--N含量存在此消彼長的趨勢。由于有機肥中含有一定量的NH4+-N，施用有機肥的各處理土壤培養初期的NH4+-N含量均高于CK。培養第4～12天，MD、MP處理的土壤NH4+-N含量最高，極顯著高于CK，之后隨著培養期延長，土壤NH4+-N含量迅速下降；MN、MG處理在培養的第4～82天，土壤NH4+-N含量均低于CK，其中尤以MG處理土壤NH4+-N含量的下降最為明顯。培養結束后，除MG處理NH4+-N含量較低外，其余處理的土壤NH4+-N含量與CK無明顯差異，說明施用有機肥對土壤積累沒有明顯的影響。

Ingrid等的研究表明，C/N比值低的豆科殘體可提高土壤氮的凈礦化，增加有效氮數量，而C/N比值較高的非豆科殘體會固定土壤有效氮[13]。有機氮的礦化與礦質氮的微生物固持兩者究竟誰占優勢，主要取決于有機肥的含氮量[14]、C/N比[15]和碳源的有效性[16]。一般認為：C/N比>30，生物固持作用大于有機氮的礦化作用，從而表現礦質氮的凈生物固持；C/N比在20～30時，礦質氮的固持速率和有機氮的礦化速率相同，此時既不表現為礦質氮的凈固持，也不表現有機氮的凈礦化；C/N比<20時，有機氮的礦化速率大于礦質氮的生物固持速率，從而表現為凈礦化[17]。

2.2 有機肥不同用量對菜地土壤氮素轉化的影響

2.2.1 土壤NO3--N含量的動態變化 從表4可以看出，不同C/N比值有機肥的用量對土壤NO3--N含量的影響明顯不同。MD處理在土壤微生物強烈固定氮素的第4～16天表現為NO3--N含量低于CK，土壤NO3--N含量隨有機肥施用量的增加而下降；而在第26～96天，MD處理的土壤NO3--N含量則極顯著高于CK，且土壤NO3--N含量隨有機肥施用量的增加而提高，與CK相比較，MD0.1、MD0.2、MD0.4土壤NO3--N含量分別提高了37.53%～136.57%、45.71%～226.07%、54.41%～340.50%。除培養初期由于施用有機肥帶入NO3--N的影響，MG處理土壤NO3--N含量高于CK外，整個培養期間MG處理的土壤NO3--N含量都低于CK，不同菇渣施用量比較結果是：MG0.1>MG0.2、MG0.4，此間MG0.2、MG0.4處理土壤NO3--N含量互有高低，其原因與施用菇渣帶入的NO3--N有關，在培養的第12～96天，MG0.1、MG0.2、MG0.4的NO3--N含量分別比CK低17.03%～77.97%、62.29%～92.02%、45.23%～95.03%。上述結果表明，施用C/N比值低的豆粕會明顯提高土壤NO3--N含量，而且土壤NO3--N含量隨有機肥用量的增加而提高；而施用C/N比值高的菇渣能明顯降低土壤NO3--N含量，但菇渣用量對土壤NO3--N含量的影響不大。

2.2.2 土壤NH4+-N含量的動態變化 除培養初期外（表5），整個培養期間MG處理的土壤NH4+-N含量均低于CK，隨菇渣施用量的增加，土壤NH4+-N含量降低。MD處理的土壤NH4+-N含量均高于CK，隨豆粕施用量的增加，土壤NH4+-N含量提高，尤其在微生物礦化作用明顯的第8～36天。培養結束后，所有處理土壤NH4+-N含量均小于10mg/kg。

3 結論

（1）不同種類有機肥對菜地土壤氮素轉化的影響因有機肥C/N比值的不同而異，不同有機肥對土壤NO3--N含量的影響表現為：與CK相比，C/N比值低的有機肥如豆粕可明顯提高土壤NO3--N的含量，而C/N比值高的有機肥如菇渣明顯的降低土壤NO3--N含量。不同有機肥對土壤NH4+-N含量的影響較小，培養試驗結束時，除菇渣處理NH4+-N含量較低外，施用豆粕、豬糞、牛糞處理的土壤NH4+-N含量與CK無明顯差異。

（2）施用C/N比值低的豆粕會明顯提高土壤NO3--N含量，而且土壤NO3--N含量隨有機肥用量的增加而提高；而施用C/N比值高的菇渣能明顯降低土壤NO3--N的含量，但菇渣用量對土壤NO3--N的含量的影響不大。

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（責編：張宏民）