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水稻土在辽宁省乃至我国北方地区分布面积较大,是重要的农业资源。水稻土的供氮能力是其重要的土壤肥力指标,它影响着水稻产量的高低,决定着水田土壤培肥、利用方式;科学地评价这一地区的水稻土的氮素肥力特征,对于合理利用和保护这一土壤资源,具有重要的现实意义。然而,到目前为止,对于这一地区水稻土氮素肥力特征及其与培肥措施的关系等内容尚缺乏系统的研究。本文从当前水田生产实际出发,以设置于辽河平原的长期不同施肥措施的水稻土为研究对象,采用长期淹水培养-间歇淋洗方法研究了长期不同施肥措施对水稻土有机氮矿化特性的影响,分析了土壤有机质及各形态氮与水稻土供氮能力的关系以及土壤有机氮组分对水稻土供氮能力的影响,探讨了土壤供氮的机理。主要研究结果如下:
1.一级反应动力学方程能很好地描述水稻土(0-60cm土层)有机氮的矿化过程。
2.长期不同施肥措施显著影响耕层(0-20cm)水稻土有机氮的矿化特性。单施化学氮肥使水稻土供氮潜力下降,氮矿化迅速,且氮素供应短暂;化学氮肥与有机肥配施可极显著地提高水稻土供氮潜力,氮矿化缓慢,且氮素供应稳定迟久;而在有机肥与氮肥配施基础上,水稻插秧后接种"Azolla"固氮菌体使水稻土供氮潜力降低,氮矿化加快,且氮素供应时间相对较短。
3.长期不同施肥措施明显影响耕层(0-20cm)土壤有机质及各形态氮含量,土壤有机质及全氮、碱解氮数量的多少影响水稻土供氮能力。在化学氮肥与有机肥配施基础上,水稻插秧后接种“Azolla”固氮菌体措施使土壤有机质及全氮、碱解氮含量增加最大,其次为化学氮肥与有机肥配施,单施化学氮肥则最小。
4.长期不同施肥措施明显影响耕层(0-20cm)土壤酸解有机氮组分含量及其分布格局。
(1)土壤氨基酸氮、氨基糖氮、氨态氮含量的增加则可能是决定土壤供氮能力的重要物质基础。单施化学氮肥可以明显增加土壤氨基糖氮,降低氨态氮,化学氮肥与有机肥配施可极显著增加土壤氨基酸、氨态氮、氨基糖氮和未知态氮;在化学氮肥与有机肥配施的基础上,连续7年水稻插秧后接种“Azolla”固氮菌体可极显著增加土壤氨态氮、未知态氮,显著降低土壤氨基酸氮和氨基糖氮。 (2)单施化学氮肥及化学氮肥与有机肥配施改变了酸解各有机氮组分的分布格局,化学氮肥与有机肥配施提高氮基酸氮含量及其与全氮比率最为明显。
5.长期不同施肥措施对耕层(0-20cm)土壤氨基酸的组成及其含量。与单施化学氮肥相比,化学氮肥与有机肥配施措施可以明显增加土壤酸解氮基酸组成及其含量,其中以增加中性氨基酸含量最为明显;同时也可增加土壤游离性氨基酸组成及其含量。
6.土壤氨基酸氮、氨态氮和未知态氮与土壤氮矿化参数密切相关。土壤氮矿化势主要来源于酸解氮,特别是氨态氮和未知态氮,氨态氮是影响水稻土供氮能力的最重要的有机氮组分。
本文以土壤可矿化氮作为评价水稻土供氮能力的指标,首次对长期不同施肥措施辽河平原水稻土供氮能力进行了全面系统的研究,使用水稻土氮矿化势(N<,0>)及矿化速率(k),分析长期不同施肥措施对水稻土有机态氮素矿化特性及其与有机质及各形态氮含量的关系,探讨了土壤供氮的机理。研究结果丰富了我国水田土壤研究理论,对于北方水田土壤的科学施肥,培肥土壤具有重要理论与应用价值。