文档介绍：蔗渣生物质炭对喀斯特农田土壤硝态氮和铵态氮的影响
赵次娴 1,2,3,何寻阳 1,3,黎蕾 1,2,3,陈香碧 1,3,肖和友 1,2,3,梁月明 1,3,苏以荣 1,3†
(1 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室,长沙 410125;2 中国科学院大学,北京
100049;3 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站,广西环江 547100)
摘要:研究蔗渣生物质炭施用于喀斯特农田对土壤铵态氮和硝态氮含量的影响,为合理利用喀斯
特丰富的蔗渣资源提供科学参考。在 25℃、100%空气湿度下培养 100 天(d),研究不同生物质炭添
加量(%、%、%和 %,以干土计)下土壤铵态氮和硝态氮含量变化特征。结果表明:生
物质炭施用于旱地土壤可增加铵态氮的固定,而适量的生物质炭(%和 %)施入水田土壤中也
可促进铵态氮的固定。生物质炭的添加(%~%)可抑制旱地土壤有机氮矿化,高量生物质炭
(%)可促进水田土壤有机氮矿化。总体上,土壤类型和生物质炭添加量及其交互效应对土壤氮
素的转化有显著影响,且旱地土壤氮素较水田土壤氮素对生物质炭的响应更明显。综合考虑土壤氮
素利用率和硝态氮的淋失风险,旱地土壤蔗渣生物质炭的合理施用量为 %,而水田土壤则为低于
%。
关键词:蔗渣生物质炭; 旱地; 铵态氮; 硝态氮
中图分类号: 文献标识码:A
氮素是作物生长需求量最大的必需营养元素之一,植物在其正常生长发育过程中需要从土壤中
吸收足够的氮素营养,但是土壤中 99%以上氮素是以有机氮形式存在,不能被植物直接吸收利用,
- + [1-3]
这些氮素只有通过微生物的矿化作用转化为无机氮(NO3 -N、NH4 -N)才能被植物吸收利用。因
此土壤中铵态氮和硝态氮的含量以及有机氮矿化速率直接影响着土壤的氮素供给能力[4,5]。因此,研
究土壤中硝态氮、铵态氮和有机氮净矿化速率对提高土壤肥力和理解氮素转化机理具有重要意义。
大量研究表明,生物质炭具有改善微生物细胞附着性能、促进特殊类群土壤微生物的栖息生长
[3-7]和土壤团聚体的形成[8]、改变土壤固氮与硝化微生物菌群活性[9,10]的作用,能够提高土壤氮素利
用率[11],从而减少氮素流失。Dempster 等[12]研究表明,生物质炭可降低土壤有机氮净矿化速率。
Charles[13]等发现,生物质炭能减少土壤铵态氮和硝态氮的损失,但是不同的生物质炭降低氮淋失效
果不同,同时存在一个最佳施用量范围能够实现有效减少土壤氮素的损失,需要正确评估。因此,
生物质炭对土壤氮素的影响因生物质炭的类型、添加量和施用时间而异。
广西是我国最大的蔗糖生产基地,在蔗糖生产过程可产生大量生物质炭资源,该类生物质炭对
农田土壤氮素转化的影响、蔗渣生物质炭的最佳施用量等问题还有待深入研究。本文拟通过培养试
收稿日期: ;修订日期:
基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAD05B03-6)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA05070403)和国家
自然科学基金(41171246)
作者简介:赵次娴(1985-), 女, 湖南邵东人, 硕士, 研究方向为土壤环境生态. E-mail: ******@isa..
†通信作者:苏以荣,E-mail:******@isa.
验,研究蔗渣生物质炭不同添加量对喀斯特典型农田土壤氮素的影响,以期初步探索蔗渣生物质炭
作用于土壤氮素的机理,为喀斯特地区丰富的蔗渣生物质炭资源的合理利用提供参考。
1 材料与方法
供试土壤及生物质炭
2011 年 3 月在广西环江县木连村按邻近且成土母质一致原则选择旱地和水田,土壤母质为石灰
岩。按“S”型多点混合法采集表层土壤 0-15 cm,风干后剔除土壤中可见植物残体及土壤动物,充分
混匀,用四分法分成两份,一份用于室内培养试验,另一份用于测定基本物理化学性质(见表 1)。
同时,在环江县远丰糖厂采集蔗渣生物质炭(该生物质炭由甘蔗渣在 770℃下裂解而成),充分混匀,
分成两份,一份用于培养试验,另一份用于测定生物质炭基本化学性质(见表 1)。
表 1 土壤基本理化性质
Table 1 Physicochemical properties of the soil samples
黏粒含量
有机碳可溶性有速效磷速效钾硝态氮铵态氮全氮碳氮
Clay
- +
anic C 机碳 DOC Available P Available K NO3 -N NH4 -N TN 比
pH content