不同水分狀態下塿土氮磷鉀含量變化

孟婷婷，胡 雅

(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司， 陜西 西安 710075； 2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司， 陜西 西安 710075； 3.自然資源部 退化及未利用土地整治工程重點實驗室, 陜西 西安 710075； 4.陜西省土地整治工程技術研究中心， 陜西 西安 710075)

土壤是植物水分吸收的主要來源，而土壤中的水分主要來自于降水和人工灌溉，并參與巖石圈-生物圈-大氣圈-水圈的水分大循環。土壤水分主要影響土壤通氣性、土壤微生物活性和土壤酶活性，水分過量時，土壤通氣性差、微生物和酶活性增加；土壤水分不足時，土壤孔隙度增大，土壤微生物減少，土壤酶活性受到抑制。這一系列變化會影響土壤養分含量的變化。

全球氣候變化背景下，局部地區可能經歷頻繁劇烈的干濕過程或者是長期干旱后灌溉引起劇烈干濕交替現象。干濕交替引起的土壤水分狀態不同對土壤氮磷鉀激活轉化有著重要影響，其在提高養分利用率、減少環境污染和勞動力投入方面較普通肥料具有明顯優勢[1-2]。筆者從常見的環境因素“水分”出發，研究在不同水分狀態下土體中氮、磷、鉀營養元素釋放及激活機理。

1 材料與方法

1.1 試驗土壤

試驗土壤為關中塿土，樣品采自田間0～20 cm土層，經室內自然風干后，過2 mm篩后備用。

1.2 試驗設計

試驗設長期干燥、長期水淹和干濕交替3個處理，每個處理重復3次，每個處理設置30樣次燒杯，共計90個燒杯。長期干燥處理是將裝土燒杯放置于40℃烘箱內恒溫培養；長期水淹處理是將裝土燒杯灌水至高出杯內土面2 cm，杯口蒙上保鮮膜，放置于室內常溫培養(隨時加水保持杯內土壤處于飽和厭氧環境，每天記錄室內溫度)；干濕交替處理是使杯中土壤一半時間處于水淹狀態、一半時間處于干燥狀態，干燥培養方法同長期干燥處理，水淹培養同長期水淹處理。3個處理前6次每隔15 d取1次杯中土壤、后4次每隔30 d取1次杯中土壤，總計培養持續時間為210 d。

1.3 指標測定

每次采集的土樣經室內自然風干后，分別研磨過1 mm篩和0.149 mm篩，用以測定土壤有效磷、速效鉀和全氮含量。測定方法根據鮑士旦主編《土壤農化分析》[3]分別用0.5 mol/L NaHCO3浸提比色法、CH3COONH4浸提火焰光度法、半微量凱氏法。

1.4 數據處理

數據處理與繪圖均采用Excel 2020。

2 結果與分析

2.1 各處理塿土全氮含量變化

由圖1可知，塿土在長期干燥條件下全氮含量總體呈上升趨勢，最小值出現在第30 d，為0.60 g/kg，最大值出現在第120 d，為0.74 g/kg，較最小值增加了8.8%。長期水淹條件下全氮含量總體變化不大，最小值出現在第15 d，為0.61 g/kg，最大值出現在210 d，為0.66 g/kg，較最小值增加了8.2%。干濕交替條件下，全氮含量在前45 d呈增加趨勢且在第45 d達到最大值，為0.69 g/kg，隨著培養時間的延長呈下降趨勢，在第60 d出現最小值，為0.58 g/kg，較最大值減少了15.9%。水分含量對土壤全氮含量的影響，總體表現為長期干燥>長期水淹>干濕交替。長期干燥對土壤氮素礦化有著重要影響[4-5]，其原因可能是長期干燥增加了NH4+、-N、NO3-N及游離氨基酸的含量，從而使土壤中全氮含量增加。

2.2 各處理塿土有效磷含量變化

由圖2可知，在長期干燥下，塿土有效磷含量呈現出先減少后增加再減少的趨勢，在培養60 d時含量最低，為16.9 mg/kg，120 d時達到最大值，為22.5 mg/kg，較最小值增加了33.1%。長期水淹下，塿土有效磷含量呈現出先降低后增加的趨勢，最低值出現在培養75 d，為13.6 mg/kg，最大值出現在培養末期210 d，為17.3 mg/kg，較最小值增加了27.2%。干濕交替下，塿土有效磷含量最低值出現在培養60 d，為17.3 mg/kg，最高值出現在培養180 d，為20.9 mg/kg，較最小值增加了20.8%。水分對塿土有效磷含量的影響，總體表現為長期干燥>干濕交替>長期水淹。干濕交替時土壤中的磷素會被釋放出來，其化學形態變得活潑[6]，所以土壤有效磷釋放與吸收并存。

2.3 各處理塿土速效鉀含量變化

由圖3可知，長期干燥下，塿土速效鉀含量呈增加趨勢，在培養15 d達最低值，為136 mg/kg，培養150 d時達到最大值，為145 mg/kg，增加了6.6%。長期水淹下，塿土速效鉀含量呈減少趨勢，最大值出現在培養30 d，為150 mg/kg，最小值出現在培養75 d和90 d，為136 mg/kg，較最大值減少了9.3%。干濕交替下，塿土速效鉀含量呈現出增加趨勢，最低值在培養15 d，為127 mg/kg，最大值出現在培養210 d為143 mg/kg，增加了12.6%。水分對塿土速效鉀含量的影響，總體表現為長期水淹>長期干燥>干濕交替。長期干燥和干濕交替下，可能是由于鉀被還原，亞鐵亞錳相對較多，置換出土壤吸附的鉀離子，造成鉀離子活化[7]，從而土壤速效鉀含量增高。

3 結論

不同水分狀態對氮磷鉀轉化的影響不同。全氮含量在長期干燥條件下呈上升趨勢，長期水淹和干濕交替條件下變化不大，總體表現為長期干燥>長期水淹>干濕交替；有效磷在長期干燥、長期水淹和干濕交替條件下吸收與釋放并存，總體表現為長期干燥>干濕交替>長期水淹；速效鉀含量在長期水淹條件下呈下降趨勢，長期干燥和干濕交替下含量呈增加趨勢，總體表現為長期水淹>長期干燥>干濕交替。