过量施氮对旱地土壤碳、氮及供氮能力的影响

【目的】过量施氮会影响土壤有机碳、氮的组成与数量,进而改变土壤供氮能力,但关于西北旱地长期过量施用氮肥后土壤有机碳、氮及土壤供氮能力变化的研究尚缺乏。本文在长期定位试验的基础上,通过分析不同氮肥水平特别是过量施氮条件下土壤硝态氮,有机碳、氮和微生物量碳、氮的变化,探讨长期过量施氮对土壤有机碳、氮及供氮能力的影响。【方法】长期定位试验位于陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。在施磷(P2O5)100kg/hm2的基础上,设5个氮水平,施氮量分别为N0、80、160、240、320kg/hm2。重复4次,小区面积40m2,完全随机区组排列。种植冬小麦品种为小堰22。本文选取其中3处理,以不施氮为对照(N0)、施氮量N160kg/hm2为正常施氮(N160),施氮量N320kg/hm2为过量施氮(N320),分别于2012年6月小麦收获后和10月下季小麦播前采集土壤样品,进行测定分析。【结果】过量施氮导致下季小麦播前0—300cm各土层硝态氮含量显著增加,平均由对照的2.8mg/kg增加到15.5mg/kg;同时,0—60cm和0—300cm土层的硝态氮累积量分别由对照的47.2和108.9kg/hm2增加到76.5和727.7kg/hm2。过量施氮也增加了夏闲期间0—300cm土层土壤有机氮矿化量,由对照的72.4kg/hm2增加到130.7kg/hm2。但过量施氮未显著增加土壤的有机碳含量,却显著增加了土壤有机氮含量,过量施氮0—20、20—40cm土层土壤有机碳分别为9.24和5.39g/kg,有机氮分别为1.05和0.71g/kg,较对照增加52.2%和54.3%。同样,过量施氮未显著影响0—20、20—40cm土层土壤微生物量碳含量,其平均含量分别为253和205mg/kg,却显著提高了0—20、20—40cm土层土壤微生物量氮含量,由对照的24.1和7.5mg/kg提高到43.6和16.1mg/kg。【结论】过量施氮可以显著增加旱地土壤剖面中的硝态氮累积量、夏闲期氮素矿化量、小麦播前土壤氮素供应量和土壤微生物量氮含量,但对土壤有机碳和微生物量碳没有显著性影响,同时过量施氮增加了土壤硝态氮淋溶风险,故在有机质含量低的黄土高原南部旱地冬小麦种植中不宜施用高量氮肥,以减少土壤氮素残留和农业投入,达到保护环境和培肥土壤的目的。