畜禽粪便施用条件下土壤氮肥指标变化规律研究

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摘要 为了探明畜禽粪便施用条件下土壤氮肥指标变化规律，于2014年12月在农业部环境保护科研监测所（天津）开展堆腐粪便和化学氮肥施用试验，进行土壤理化分析。试验结果表明：在正常的施肥范围内，硝化作用基本在1个月左右完成。随着有机肥施用量加大，铵离子含量在1个月内也大幅提高，说明在一定的范围内，适当加大有机肥使用量可有效提高土壤铵离子含量，这对作物生长发育有很大的作用。各处理调查期内硝态氮浓度呈稳步上升趋势，单施化肥处理，硝态氮浓度在45 d时超过其他处理，说明单施化肥硝态氮转化快，无论施入化肥或有机肥加化肥，在15 d内，全氮含量都呈上升趋势，随着有机肥施入量的增加，全氮含量也在升高。

关键词 畜禽粪便；铵态氮；硝态氮；全氮；变化规律

中图分类号 S141.4；S153 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）19-0242-02

氮元素是植物营养三要素之一，对于作物的生长发育十分重要，对于其产量和品质具有关键性作用[1-3]。目前，在我国农业生产中，为了提高氮肥利用率，控制化学氮肥的施用，应当合理进行施肥，从而减少其对环境的影响。因此，通过对有机肥与化肥配施在调控土壤氮素供应方面的机理进行研究，可以提高氮肥利用率，对于保护环境、保障粮食生产以及维持农业可持续发展等方面具有重要的理论及实践意义。

1 材料与方法

1.1 试验概况

土样来源湖北黄冈武穴市，分析土样地址为农业部环境保护科研监测所（天津），试验于2014年12月19日开始，之后每5 d分析土样1次。供试土壤pH值为8.1，含碱解氮78.6 mg/kg、有效磷37.0 mg/kg、有效钾65.8 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设6个处理，分别为堆腐粪便30 t/hm2+化学氮肥300 kg/hm2（A）；堆腐粪便60 t/hm2+化学氮肥300 kg/hm2（B）；堆腐粪便90 t/hm2+化学氮肥300 kg/hm2（C）；堆腐粪便120 t/hm2+化学氮肥300 kg/hm2（D）；堆腐粪便150 t/hm2+化学氮肥300 kg/hm2（E）；以单施化学氮肥300 kg/hm2作对照（CK）。用完全随机区组设计，4次重复。小区面积根据试验地地形及面积确定，控制在20～50 m2。

1.3 取样方法

遵循随机、等量等原则，运用“S”取样法选取5个点，取0～20 cm之间的5 kg土壤，分成2份，其中1份放入冰箱中冷藏，进行土壤微生物性状分析，另一份放入室内25 ℃恒温箱，土壤相对湿度60%左右保存，对土样进行土壤理化分析。

1.4 测定方法

土壤理化性质的测定：全氮含量采用半微量凯氏法；土壤铵态氮采用靛酚兰比色法；土壤硝态氮采用紫外分光光度法。

2 结果与分析

2.1 土壤铵离子转化分析

从图1可以看出，室内恒温土壤中，所有处理土壤的铵离子含量在调查期内都呈下降趋势，并且在1个月内铵离子几乎全部转化完成，这与李永梅研究结果相同[4]。其中处理D、E的铵离子含量在15 d内呈上升趋势，之后快速下降，1个月后铵离子含量和其他处理几乎相同。由于硝化作用的进行，土壤中的铵离子含量迅速下降，铵态氮转化为硝态氮的速率较快。例如处理E在近1个月内，铵离子由最高浓度173.912 mg/kg减少至3.600 mg/kg，硝化速率大约为5.677 mg/（kg・d），随着有机肥施用量加大，土壤中铵离子含量在1个月内也大幅提高，由此说明在一定的范围内，适当加大有机肥施用量可有效提高土壤铵离子含量，这对作物生长发育有很大的作用。

2.2 土壤硝态氮转化分析

从图2可以看出，自调查之日起，所有处理硝态氮浓度稳步上升，在45 d时趋于稳定，CK是单施化肥处理，土壤硝态氮浓度在45 d时超过其他处理，说明单施化肥硝态氮转化快。

在通气良好的旱地土壤上，施入的有机肥料中的氮素或铵态氮、酰胺态氮肥，均会经硝化作用转变为硝态氮，形成的硝态氮除植物的吸收，有一部分会随径流流失或随水下渗，污染湖泊和地下水源。研究表明，长期氮磷或氮磷钾以适宜用量和合适比例配合施用，可以减少土体中硝态氮的积累，从而减少对环境的污染[5-6]。降水、灌溉水量、氮肥用量以及肥料利用率是影响土壤硝态氮淋洗、积累的主要因素[7-9]。

2.3 土壤全氮转化分析

从图3可以看出，在室内恒温土壤中，无论施入化肥或有机肥加化肥，在15 d内，全氮含量都呈上升趋势，并且上升较快，例如堆腐粪便150 t/hm2+化学氮肥300 kg/hm2，第5天时全氮含量为1.351 4 g/kg，第10天时全氮含量为3.515 6 g/kg，15 d以后都呈下降趋势，下降速度缓慢，随着有机肥施入量的增加，全氮含量也在升高，说明畜禽粪便能有效提高土壤全氮含量，对作物生长发育有促进作用。

3 结论

研究结果表明，在室内恒温保存下，土壤铵离子含量在调查期内都呈下降趋势，并且在1个月内铵离子几乎全部转化完成。其中，堆腐粪便120 t/hm2+化学氮肥300 kg/hm2处理和堆腐粪便150 t/hm2+化学氮肥300 kg/hm2处理在15 d内呈上升趋势，以后快速下降，1个月内铵离子含量和其他处理几乎相同。

调查期内硝态氮浓度稳步上升，在45 d时趋于稳定，单施化肥硝态氮转化较快。施入化肥或有机肥加化肥，在15 d内，全氮含量都呈上升趋势，并且上升较快，随着有机肥施入量的增加，全氮含量也在升高。

4 参考文献

[1] 曹志洪.优质烤烟生产的土壤与施肥[M].南京：江苏科学技术出版社，1991.

[2] 中国农业科学院烟草研究所.中国烟草栽培学[M].上海：上海科学技术出版社，1987.

[3] GUO J，LIU X，ZHANG Y，et al.Significant acidification in major Chinese croplands[J].Science，2010，327：1008-1010.

[4] 李永梅，杜彩琼，林春苗，等.铵态氮肥施入土壤中的转化[J].云南农业大学学报，2003，18（1）：27-29.

[5] 段永侯.中国地质灾害[M].北京：北京建筑工业出版社，1993.

[6] 范立民，何进军，李存购.秦巴山区滑坡发育规律研究[J].中国地质灾害与防治学报，2004，15（1）：44- 48.

[7] 聂树人.陕西自然地理[M].西安：陕西人民出版社，1981.

[8] 潘懋，李铁锋.灾害地质学[M].北京：北京大学出版社，2002.

[9] 惠振德，李晓玲.陕西汉江流域水土流失及其治理对策研究[J].陕西师范大学学报，1997，25（2）：77-80.