不同施肥量對土壤中氮素垂直分布的影響

不同施肥量對土壤中氮素垂直分布的影響

中國的許多橡膠種位于亞熱帶季風(fēng)氣候，熱量充足，雨量充足。然而，土壤cec（離子交換率）低，土壤中的氮分解速度很快。有研究表明,在降雨量大、高滲透性、低陽離子交換量的土壤上,淋失作用是導(dǎo)致化肥利用率低的主要原因[1~3]。被淋溶出根區(qū)的氮肥,通過不飽和層進(jìn)入地下水,淋出根區(qū)的這部分氮肥主要以NO3--N的形式存在,很難被作物吸收利用,不但大大降低了氮肥的利用率,更具有潛在的淋溶損失傾向,引起地下水的污染,對人體健康造成威脅。目前,國內(nèi)研究土壤氮素淋失主要集中在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,對熱帶酸性土壤的研究較少。林清火等通過大型土柱試驗(yàn)表明,滲漏液中20cm處NH4+-N的最高濃度值與施肥量大小成正相關(guān),60和120cm處滲漏液中NH4+-N濃度值與施肥量關(guān)系不大,120cm處滲漏液中各處理NO3--N濃度在39d前無顯著變化,之后迅速上升并且隨著施肥量的增加而增大。由于大田試驗(yàn)和土柱模擬的不完全一致性,施肥量是影響速效氮在土壤中分布的主要因子之一,為此,研究施肥量對速效氮在土壤中的分布特征的影響在理論和實(shí)踐上都具有重要意義。1材料和方法1.1材料表面1.1.1試驗(yàn)場所中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場5隊(duì)。1.1.2試驗(yàn)土壤供試土壤為花崗巖、片麻巖發(fā)育的磚紅壤。各層土壤基本理化性質(zhì)如表1。1.2方法1.2.1施肥量與采樣選取生長一致的橡膠樹,離樹1m挖長2.5m,寬0.2m,深0.1m的施肥溝。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,各處理施肥量見表2,重復(fù)3次?？傆嫴蓸?0次,施肥后7d第1次采樣,前4次每7d采1次樣,后6次每14d采1次樣。采樣時,垂直方向在施肥溝向下每20cm土層采集1個樣品,水平方向離施肥溝距離每增加20cm采1個樣品,采集的是0~20cm土層土壤。1.2.2測量土壤樣品中的銨態(tài)氮采用蒸餾法測定,硝態(tài)氮采用雙波長比色法測定,其他指標(biāo)用常規(guī)法測定。2結(jié)果與分析2.1不同施肥方式對土壤銨態(tài)氮的影響施尿素處理的土壤銨態(tài)氮含量在處理后28d內(nèi)不斷增加,在第28天達(dá)到最大值,隨后逐漸降低(表3),說明尿素分解的時間較長。而魯如坤等認(rèn)為,尿素在紅壤旱地的條件下,水解作用進(jìn)行得相當(dāng)迅速,在1周的時間內(nèi),80%的尿素已轉(zhuǎn)化為碳銨,從此開始就有硝化作用出現(xiàn),二者觀點(diǎn)不一致。其原因可能是,一方面是試驗(yàn)所采用的施肥方式為集中施肥,尿素氨化作用形成暫時的氨濃度很大的堿性區(qū)域,使脲酶活性受到暫時的抑制,減緩了氨化的過程;另一方面是試驗(yàn)地土壤酸性較強(qiáng),脲酶水解活性在pH<5時急劇減少。從表3中還可看出,施尿素量越大,同一時間0~20cm土壤所含有的銨態(tài)氮的量也越大。方差分析結(jié)果表明,施尿素處理在相同時間(除第112天時的處理A)內(nèi)差異都與對照達(dá)到顯著水平,說明施尿素能夠顯著的增加0~20cm土壤中的銨態(tài)氮含量,處理A在第112天與對照差異不顯著有可能是由于尿素施用量較小,分解產(chǎn)生的銨態(tài)氮也較少,銨態(tài)氮被橡膠根系吸收,隨著降雨淋溶以及硝化作用消耗到第112天時與不施尿素處理差異不顯著。從尿素不同施用量上看,除施尿素水平相鄰的處理如第7天的處理A和處理B,第21天、第28天的處理C和處理D,第56天、第70天的處理B和處理C,第112天的處理A和對照差異不顯著外,其他處理間都達(dá)到顯著水平。84d后,施尿素處理間都達(dá)到顯著水平,說明增加尿素施用量在試驗(yàn)84d后明顯增加0~20cm土壤銨態(tài)氮含量。詳見表3。2.2土壤銨態(tài)氮帶的穩(wěn)定性施尿素處理銨態(tài)氮含量的變化趨勢都是先升高再降低(表4)。其中處理A和處理B最高值在第56天出現(xiàn);處理C和處理D的最大值出現(xiàn)在第70天。與0~20cm土壤銨態(tài)氮變化相比較,20~40cm土壤銨態(tài)氮含量的最大值出現(xiàn)比較慢。這可能是由于0~20cm土壤具有較強(qiáng)的吸附銨的能力,降雨等條件并不會快速的將大量銨態(tài)氮帶往下層土壤中。差異顯著性測驗(yàn)表明,處理C和處理D在56d以前差異不顯著,56d后差異達(dá)到顯著水平;處理A和處理B在第56天、第112天的差異不顯著,其他時間處理A、處理B、對照間差異都達(dá)到顯著水平。每次施尿素分別為0.6kg/株、0.3kg/株、0.15kg/株、0kg/株時,20~40cm土層土壤銨態(tài)氮含量差異明顯,說明尿素施用量的增加能夠明顯的增加20~40cm土壤中的銨態(tài)氮含量,但是當(dāng)尿素施用量增加到一定量(0.6kg/株/次)時,再增加尿素用量前56d該層土壤銨態(tài)氮含量沒有顯著的增加。各施尿素處理98d天后20~40cm土壤銨態(tài)氮含量都大于與對應(yīng)處理0~20cm土層土壤,說明降雨能夠使0~20cm土壤中大量銨態(tài)氮淋溶到20~40cm土壤中。詳見表4。2.3不同施尿素處理對土壤銨態(tài)氮含量的影響施肥處理在第21天銨態(tài)氮含量都有明顯的增加,隨后經(jīng)過一個比較平緩的變化過程,最后都逐漸減少(表5)。從總體趨勢看,施尿素量越大淋溶到80~100cm的銨態(tài)氮的量也越大。對照在整個過程中基本不變。方差分析結(jié)果表明:除第7天施尿素處理和對照差異不顯著外,其他時間施尿素處理與對照間差異性都達(dá)到顯著水平,說明施尿素能夠顯著增加80~100cm土壤中銨態(tài)氮含量,第7天可能是由于上層土壤中銨態(tài)氮還沒有明顯淋溶到80~100cm土壤。從施肥處理看,第14天、第21天處理A和處理B,處理C和處理D之間差異不顯著,第28天,處理B,處理C,處理D之間差異達(dá)到顯著水平。后期第98天,處理C和處理D,處理B和處理C差異不顯著;第112天,處理B、處理C和處理D之間差異都不顯著,施尿素處理銨態(tài)氮含量都是先增加后減少,這有可能是由于施尿素集中,試驗(yàn)初期產(chǎn)生的銨態(tài)氮量很大,雖然土壤能夠吸附大量的銨,但由于大量降雨,使部分還沒有被土壤顆粒吸附的銨態(tài)氮被雨水淋溶到深層土壤,故即使是不容易遷移到土壤深層的銨態(tài)氮,在特定條件下也會淋溶到深層土壤。詳見表5。2.4施尿素對土壤硝化性質(zhì)的影響施尿素處理土壤中硝態(tài)氮含量在前56d不斷增加,并且在56d達(dá)到最大值,隨后逐漸減少,前56d增加是由于硝化作用的不斷進(jìn)行(表6)。硝態(tài)氮的最大值滯后于同處理銨態(tài)氮最大值來臨的時間,這有可能是由于試驗(yàn)地土壤呈強(qiáng)酸性,前期抑制了硝化細(xì)菌的活性,也就是抑制了硝化作用的進(jìn)行,隨著土壤中銨態(tài)氮的不斷增加,土壤酸性減弱,硝化作用增強(qiáng),所以硝態(tài)氮不斷增加。56d后硝態(tài)氮的減少一方面有可能是被橡膠吸收,施肥一段時間后,促進(jìn)了橡膠根系的生長,被橡膠吸收的硝態(tài)氮也就增加;另一方面,由于降雨量較大,硝態(tài)氮隨著降雨以質(zhì)流的方式遷移到下層土壤。差異顯著性測驗(yàn)結(jié)果表明:施尿素處理在不同時間與對照的差異都達(dá)到顯著水平,除第14天外,其他時間差異性達(dá)到極顯著水平。說明施尿素能顯著增加0~20cm土壤中硝態(tài)氮的含量。從施尿素處理看,在前28d,除第7天處理A和其他3個施尿素處理差異顯著外,各個施尿素處理間差異不顯著。說明尿素施用量大小在前28d對0~20cm土壤中硝態(tài)氮含量影響不大。處理C和處理D只在第56天和第70天差異性達(dá)到顯著,其他時間差異均不顯著;處理A和處理B在第7天、第21天、第70天、第84天差異性達(dá)到顯著,其他時間差異不顯著。說明當(dāng)施肥量從0.6kg/株/次增加到0.9kg/株/次時,0~20cm土壤中硝態(tài)氮含量增加不明顯。詳見表6。2.5不同施尿素量對土壤硝化作用的影響20~40cm土壤中硝態(tài)氮含量在前21d變化不大,前21d各個處理差異不顯著(表7)。在21d后,施尿素處理的硝態(tài)氮含量都有不同程度的增加,在56d后施尿素量越大,相同時間20~40cm土壤的硝態(tài)氮含量越大。從方差分析結(jié)果可知,在42d后,施尿素處理和對照間差異性都達(dá)到顯著水平,說明氮肥施到土壤中,隨著硝化作用的進(jìn)行,施氮肥土壤中的硝態(tài)氮含量顯著高于不施氮肥處理。處理B和處理D在第28天和第42天時差異不顯著,但是它們都顯著的高于處理C,有可能是由于處理C和處理D在28和42d時,20~40cm土壤銨態(tài)氮含量都很高,局部土壤呈強(qiáng)堿性,對硝化細(xì)菌的毒害作用大,抑制了硝化作用,降低了處理C和處理D的硝化作用速度,所以處理C硝態(tài)氮含量顯著低于處理B,處理D的硝化作用減弱了,但是可用于硝化作用的原材料銨態(tài)氮含量卻比其他處理都多,硝化作用產(chǎn)生的硝態(tài)氮的絕對量也可能較多,這可能是造成在28和42d隨著尿素施用量從0.3kg/株/次增加到0.6kg/株/次再增加到0.9kg/株/次時,相同時間時硝態(tài)氮含量先減少再增加。在第56天和第70天,除第70天時的處理A和其他施尿素處理差異性達(dá)到顯著水平外,其他各個處理間差異都不顯著,這可能是隨著銨態(tài)氮在土壤中的含量降低,硝化作用增強(qiáng),供硝化作用進(jìn)行的銨態(tài)氮的絕對含量很充足。到第98天和第112天各個施尿素處理間都達(dá)到顯著水平,說明施尿素量越大,到98d后20~40cm土壤硝態(tài)氮含量也越大。詳見表7。2.6不同施肥量對土壤硝態(tài)氮含量的影響80~100cm土壤硝態(tài)氮含量在前14d變化不大,14d后處理C和處理D硝態(tài)氮含量快速增加,并且處理D硝態(tài)氮含量不斷增加,最終達(dá)到18.2mg/kg,是對照的9.58倍(表8)。處理A和處理B在21d后硝態(tài)氮含量增加,處理A硝態(tài)氮含量在21d后基本保持在4mg/kg左右。方差分析結(jié)果表明,前14d中80~100cm土壤硝態(tài)氮含量差異不顯著,21d后施尿素處理和對照差異性都達(dá)到顯著水平,并且施肥量達(dá)到0.3kg/株/次及以上時,硝態(tài)氮含量隨時間延長有不斷增加的趨勢。處理B和處理C除第21天時差異顯著外,其他時間差異性都沒有達(dá)到顯著水平。說明尿素施用量為0.3kg/株/次和0.6kg/株/次對遷移到80~100cm土壤中的硝態(tài)氮的量差異不大。56d后處理D和每個處理差異性都達(dá)到顯著水平;施尿素處理和對照差異也都達(dá)到顯著水平,說明施尿素56d后,施肥尿素0.9kg/株/次的處理遷移到80~100cm土壤的硝態(tài)氮含量顯著的大于其他施肥量處理;施尿素處理遷移到80~100cm土壤的硝態(tài)氮含量都顯著的增加。詳見表8。3尿素不同用量對土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的影響銨態(tài)氮和硝態(tài)氮在土壤中的大量存在是淋溶損失的基礎(chǔ),而過量施用氮肥是土壤中