張方方，馬寧博，岳善超，李世清

基于不同方法的漢中盆地稻麥輪作土壤供氮能力評(píng)價(jià)

張方方1,2，馬寧博1,3，岳善超1,2，李世清1,2

（1西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100；2西北農(nóng)林科技大學(xué)黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100；3陜西省漢中市漢臺(tái)區(qū)人民政府，陜西漢中 723000）

【目的】比較多種指標(biāo)評(píng)價(jià)漢中盆地稻麥輪作土壤供氮能力的可靠性，為當(dāng)?shù)赝寥赖毓芾硖峁﹨⒖??！痉椒ā恳圆杉跐h中盆地及周邊丘陵區(qū)的12個(gè)農(nóng)田耕層土壤為供試土樣，以盆栽黑麥草地上部累積吸氮量為參比，以土壤理化性質(zhì)指標(biāo)以及礦質(zhì)氮法、KCl冷凝回流法、酸性高錳酸鉀法3種化學(xué)方法和淹水培養(yǎng)法、通氣培養(yǎng)法2種生物培養(yǎng)方法測(cè)定土壤氮素礦化量作為土壤供氮能力指標(biāo)?！窘Y(jié)果】土壤類型是影響土壤供氮能力的重要因素；土壤全氮或有機(jī)質(zhì)可以反映土壤潛在供氮能力；土壤質(zhì)地、pH、有效磷、CEC、碳酸鈣、顆粒組成（砂粒、粉粒、黏粒）均不能反映稻麥輪作土壤供氮能力。礦質(zhì)氮法測(cè)定氮素值與作物吸氮量相關(guān)系數(shù)為 0.963（＜0.01），但由于起始礦質(zhì)氮不能反映有機(jī)氮礦化量，故礦質(zhì)氮法只能反映當(dāng)前供氮能力，不宜作為土壤供氮能力評(píng)價(jià)指標(biāo)；KCl冷凝回流法測(cè)得的總礦質(zhì)氮量與作物吸氮量相關(guān)系數(shù)為0.912（＜0.01），而KCl冷凝回流法測(cè)得的可礦化氮量與作物吸氮量相關(guān)系數(shù)為-0.766（＜0.01），由于KCl冷凝回流法浸取土壤可礦化氮過(guò)程中會(huì)造成銨態(tài)氮的揮發(fā)，導(dǎo)致在反映土壤潛在供氮能力和總供氮能力上可能不一致，故KCl冷凝回流法不是反映漢中盆地土壤供氮能力的理想指標(biāo)；酸性高錳酸鉀法測(cè)得的總礦質(zhì)氮量和可礦化氮量與作物吸氮量相關(guān)系數(shù)分別為0.847和0.833（＜0.01），既能夠反映土壤潛在供氮能力，又能夠反映總供氮能力，是最佳化學(xué)方法。通氣培養(yǎng)條件下，總礦質(zhì)氮量和可礦化氮與作物吸氮量均不相關(guān)，而在淹水培養(yǎng)條件下，總礦質(zhì)氮量和可礦化氮與作物吸氮量的相關(guān)系數(shù)分別為0.921和0.890（＜0.01），表明淹水培養(yǎng)法可以反映漢中盆地稻麥輪作土壤潛在供氮能力和總供氮能力，是良好的生物培養(yǎng)方法。氮素礦化勢(shì)（N0）和起始礦質(zhì)氮+N0與前4期黑麥草地上部累積吸氮量相關(guān)系數(shù)分別為0.834和0.845（＜0.01），與整株累積吸氮量相關(guān)系數(shù)分別為0.840和0.851（＜0.01）。表明，N0和起始礦質(zhì)氮+N0均可反映土壤潛在供氮能力，但N0僅能夠反映土壤潛在供氮能力，起始礦質(zhì)氮+N0可反映土壤潛在供氮能力和總供氮能力，因此，起始礦質(zhì)氮+N0是評(píng)價(jià)漢中盆地稻麥輪作土壤供氮能力的理想指標(biāo)?！窘Y(jié)論】對(duì)于漢中盆地稻麥輪作土壤供氮能力的評(píng)價(jià)，酸性高錳酸鉀法是最佳化學(xué)方法;淹水培養(yǎng)法是良好的生物培養(yǎng)方法，起始礦質(zhì)氮+N0是反映漢中盆地土壤供氮能力的理想指標(biāo)。

稻麥輪作；潛在供氮能力；總供氮能力；黑麥草地上部吸氮量；化學(xué)測(cè)定方法；生物培養(yǎng)方法；漢中盆地

0 引言

【研究意義】漢中盆地是我國(guó)西部第三大平原區(qū)，也是西部地區(qū)重要的糧油生產(chǎn)地。近年來(lái)，水稻種植面積超過(guò) 12萬(wàn)hm2，水稻總產(chǎn)量超過(guò)70萬(wàn)t，其中60%以上為稻麥輪作的農(nóng)田。漢中市化肥年使用量約52.11萬(wàn)t，平均施用量高達(dá)606 kg N·hm-2·a-1，遠(yuǎn)高于全國(guó) 460 kg N·hm-2·a-1的平均水平[1]?？梢?jiàn)，稻麥輪作農(nóng)田具有產(chǎn)量高、氮肥用量高、氮素利用效率低的特點(diǎn)。土壤供氮能力是估算氮肥合理用量的關(guān)鍵參數(shù)[2]，因此，有必要掌握稻麥輪作土壤供氮能力特點(diǎn)來(lái)合理施用氮肥，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和維持主要糧食作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。目前，確定土壤供氮能力主要有測(cè)定土壤全氮和有機(jī)氮礦化產(chǎn)生的氮素兩類方法，后者又分為化學(xué)方法和生物方法?；瘜W(xué)方法在反映土壤供氮能力上簡(jiǎn)單、方便，受到研究者重視；生物方法是通過(guò)創(chuàng)造適合微生物活動(dòng)的最佳條件，使微生物充分發(fā)揮礦化作用，且累積礦化量與作物吸氮量相關(guān)性較好，是常用的供氮能力評(píng)價(jià)方法[3]。【前人研究進(jìn)展】研究發(fā)現(xiàn)，土壤全氮變化幅度較小，在反映土壤供氮能力變化時(shí)不夠敏感[4]，測(cè)定有機(jī)氮礦化成為研究土壤供氮能力的最佳選擇。有機(jī)氮礦化受到很多因素影響，包括施肥等管理措施的直接影響[5]和土壤理化性質(zhì)的間接影響[6]，以及微生物活動(dòng)的影響[7]。DRIDI[8]的研究表明，土壤氮素礦化隨深度的增加而減少，并隨土壤類型的不同而呈現(xiàn)不同的模式，高含量有機(jī)質(zhì)、全氮和低C﹕N促進(jìn)氮素礦化，高粉黏粒、低pH降低氮素礦化量，氮的潛在礦化率呈下降趨勢(shì)：鈣積土＞變性土＞始成土＞淋溶土。JIA等[9]研究結(jié)果顯示，水分含量升高促進(jìn)氮素礦化、鹽堿度卻降低氮礦化量。王慧等[10]、張敬昇等[11]、魯彩艷等[12]研究結(jié)果均顯示無(wú)論是單施氮肥、控釋氮肥與尿素?fù)交爝€是有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施都能提高土壤氮素礦化率，且后兩者礦化能力均高于單施氮肥。金發(fā)會(huì)等[13]比較了不同化學(xué)方法測(cè)定土壤供氮能力水平，結(jié)果以酸性高錳酸鉀法最優(yōu)，其次為KCl水浴法和硫酸-高錳酸鉀法。金發(fā)會(huì)等[14]、趙坤等[15]評(píng)價(jià)了不同生物培養(yǎng)法測(cè)定土壤供氮能力水平，研究結(jié)果均表明原狀土通氣培養(yǎng)法可用于評(píng)價(jià)旱地石灰性土壤供氮能力?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，土壤理化性質(zhì)對(duì)氮素礦化影響的研究主要集中在全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮等指標(biāo)上[16-17]，而對(duì)其他理化指標(biāo)間接影響的研究較少；當(dāng)前測(cè)定土壤供氮能力已有眾多化學(xué)和生物方法[13-20]，但究竟何種方法是適合于稻麥輪作土壤的理想方法還有待進(jìn)一步研究，且在研究區(qū)域上也較少關(guān)注稻麥產(chǎn)量較高的漢中盆地?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】基于以上問(wèn)題，本研究以漢中盆地采集的12個(gè)稻麥輪作農(nóng)田耕層土壤為供試土壤，測(cè)定土壤養(yǎng)分含量，并以盆栽黑麥草累積吸氮量為參比，研究土壤基本理化性質(zhì)指標(biāo)以及礦質(zhì)氮法、KCl冷凝回流法、酸性高錳酸鉀法3種化學(xué)方法和淹水培養(yǎng)法、通氣培養(yǎng)法2 種生物培養(yǎng)方法在反映漢中盆地土壤供氮能力上的可靠性，以期為合理評(píng)價(jià)漢中盆地稻麥輪作土壤供氮能力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

漢中盆地（東經(jīng)105.8°—108.2°，北緯32.2°—33.5°）位于陜西省西南部（圖1），北靠秦嶺，南接巴山，漢江貫穿東西，總面積約3 600 km2。漢中盆地屬暖溫帶和亞熱帶過(guò)渡地帶，年均氣溫12—14℃，年降雨量700—1 800 mm，無(wú)霜期約240 d，森林植被覆蓋率達(dá)56%，生態(tài)環(huán)境良好，自然條件優(yōu)越。漢中盆地東西狹長(zhǎng)，呈橢圓形，海拔約500 m，東西長(zhǎng)約116 km，南北寬約5—30 km。漢中盆地內(nèi)河網(wǎng)密布，水量充沛，漢江橫穿盆地中部形成沖積平原，其支流牧馬河與涇洋河在漢中東南部形成沖積性寬谷壩子，沖積田、平壩田及低山丘陵區(qū)梯田是主要田地類型。漢中盆地是陜西主要農(nóng)業(yè)區(qū)之一，總耕地面積29.53萬(wàn)hm2，稻麥輪作農(nóng)田超過(guò)60%，水稻產(chǎn)量達(dá)9 000—10 500 kg·hm-2，小麥產(chǎn)量4 500— 6 000 kg·hm-2 [21]。

1.2 樣品采集與基本性質(zhì)測(cè)定

2018 年 5 月，在資料分析和多次野外實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，在漢中盆地主要農(nóng)業(yè)區(qū)確定12個(gè)采樣點(diǎn)（圖1）。在小麥?zhǔn)斋@后的田地，以“S”采樣法采集農(nóng)田耕層（0—20 cm）為供試土壤（表1）。取部分新鮮土樣測(cè)定土壤供氮能力指標(biāo)；部分新鮮土樣置于通風(fēng)處風(fēng)干，過(guò) 1 mm篩用于測(cè)定pH，過(guò) 0.25 mm篩用于測(cè)定基本理化性質(zhì)，其余過(guò)6 mm篩的土樣用作盆栽試驗(yàn)。供試土壤 pH 測(cè)定采用電位法（水土比為 5﹕1）；有機(jī)質(zhì)（organic matter, OM）測(cè)定用重鉻酸鉀外加熱容量法；全氮（total nitrogen, TN）采用凱氏定氮法，全自動(dòng)定氮儀（瑞典FOSS公司，2300型）測(cè)定；硝態(tài)氮（nitrate nitrogen, NO3--N）和銨態(tài)氮（ammonium nitrogen, NH4+-N）用連續(xù)流動(dòng)分析儀（美國(guó)AAA公司，AutAnalyel型）測(cè)定，礦質(zhì)氮（mineral nitrogen，mineral n）為兩者之和；土壤陽(yáng)離子交換量（cation exchange capacty，CEC）測(cè)定采用1 mol·L-1乙酸銨交換法；有效磷（available phosphate, Ava.P）測(cè)定用0.5 mol·L-1NaHCO3提取-鉬銻抗比色法；土壤碳酸鈣（calcium carbonate，CaCO3）采用氣量法測(cè)定；土壤顆粒組成利用馬爾文激光粒度儀（英國(guó)馬爾文公司，APA2000型）進(jìn)行測(cè)定。供試土壤基本性質(zhì)差異較大（表2）：pH 5.6—7.8，均值6.2（除10號(hào)采樣點(diǎn)為石灰性土壤呈微堿性外，其余均呈現(xiàn)微酸性），有機(jī)質(zhì)變化在20.5—44.7 g·kg-1，全氮變化在1.5—2.5 g·kg-1之間，有效磷變化在9.6—98.0 mg·kg-1之間，CEC變化在10.8—24.1 cmol·kg-1之間，碳酸鈣變化在8.5—25.2 g·kg-1之間。

1.3 化學(xué)測(cè)定方法

方法（1）：礦質(zhì)氮法（起始礦質(zhì)氮）。稱取5.0 g

新鮮土樣，加入50 mL 1 mol·L-1KCl溶液，振蕩30 min后過(guò)濾，用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定濾液中的NH4+-N和NO3--N。

方法（2）：KCl冷凝回流法。稱取20.0 g鮮土，置于250 mL三角瓶中，加入100 mL 2mol·L-1KCl溶液，放置在可調(diào)溫電爐上加熱，回流冷凝4 h。冷卻后加3滴5 mol·L-1CaCl2，搖勻，轉(zhuǎn)移至200 mL容量瓶中定容，用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定NH4+-N和NO3-N。

圖1 漢中盆地采樣點(diǎn)分布圖

表1 供試土壤基本情況

表2 供試土壤基本性質(zhì)

平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。下同 Average±standard deviation. The same as below

方法（3）：酸性高錳酸鉀法。取1.0 g新鮮土樣，加25 mL 1 mol·L-1H2SO4振蕩1 h后，4 000 r/min離心20 min后過(guò)濾，在土樣殘?jiān)屑尤?.05 mol·L-1KMnO4和1 mol·L-1H2SO4混合溶液25 mL，振蕩1 h，4 000 r/min離心5 min，懸浮液中NH4+-N用自動(dòng)定氮儀測(cè)定。

1.4 生物培養(yǎng)方法

本研究采用淹水培養(yǎng)1周和通氣培養(yǎng)2周兩種培養(yǎng)方法。

（1）淹水培養(yǎng)1周：稱取20.0 g鮮土于150 mL塑料瓶中，加入20 mL蒸餾水（淹沒(méi)土樣），密閉搖勻，置于（40±1）℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1周。培養(yǎng)結(jié)束后，各加入80 mL 1.25 mol·L-1KCl溶液以稀釋成1 mol·L-1KCl溶液浸提，振蕩 1 h，過(guò)濾，測(cè)定NH4+-N含量。培養(yǎng)結(jié)束后的測(cè)定值與起始NH4+-N之差為淹水培養(yǎng)1 周產(chǎn)生的礦化氮。

（2）通氣培養(yǎng)2周：稱取10.0 g鮮土，與30.0 g洗凈烘干的石英砂充分混勻后，置于干燥潔凈廣口瓶中，調(diào)節(jié)含水量至田間持水量的60%，瓶口用帶孔保鮮膜封住，置于（30±1）℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2周。培養(yǎng)結(jié)束后，各加入100 mL 1 mol·L-1KCl溶液，振蕩 1 h，過(guò)濾，測(cè)定NH4+-N和NO3--N含量。培養(yǎng)結(jié)束后的測(cè)定值與起始礦質(zhì)氮之差為通氣培養(yǎng)2 周產(chǎn)生的礦化氮。

1.5 盆栽試驗(yàn)

將風(fēng)干后過(guò)6 mm篩的土樣用作盆栽土，以規(guī)格為內(nèi)徑約 30 cm、高約 20 cm 的塑料花盆為試驗(yàn)缽，每盆裝土 3 kg，每個(gè)土樣裝3盆，共36盆。裝土過(guò)程中輕輕壓實(shí)，裝好后土面離盆口約2.5 cm。為防止降雨帶入氮素，盆栽試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行。盆栽試驗(yàn)于2018年7月11日播種，出苗后，每盆定苗30株。自出苗日起，約每40天收割1次，分別于2018年的8月30日、10月10日、11月21日、12月26日收割黑麥草地上部，每次收割后立即殺青（105℃）、烘干（75℃），稱量干重并測(cè)定含氮量。最后一次收割后收集根系，稱其干重和測(cè)定含氮量。根據(jù)全氮含量和干重，分別計(jì)算地上部和根系氮素累積量。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)整理采用 WPS Office Excel 軟件，用 SPSS 22.0進(jìn)行 Pearson 相關(guān)性分析和 Duncan 方差分析，用OriginPro 9.0 作圖。

2 結(jié)果

2.1 土壤理化性質(zhì)對(duì)供氮能力的影響

以植物吸氮量作為參比進(jìn)行相關(guān)分析，是評(píng)價(jià)室內(nèi)測(cè)定土壤供氮能力指標(biāo)優(yōu)劣的有效手段[2]。由圖2可知，以漢中盆地 12 個(gè)采樣點(diǎn)土壤為盆栽土種植的黑麥草吸氮量變異很大，變化在83.54—246.10 mg/pot之間。不同采樣點(diǎn)土壤種植的黑麥草吸氮量變化明顯，這可能是由土壤理化性質(zhì)不同造成的。按照土壤質(zhì)地和土壤類型對(duì)各采樣點(diǎn)土壤種植的黑麥草吸氮量分類后的平均值比較（圖3），可知，黃褐土和棕壤2種類型土壤種植的黑麥草吸氮量差異顯著，而土壤質(zhì)地對(duì)黑麥草吸氮量影響未達(dá)到顯著水平。表明，土壤類型是土壤供氮能力的重要影響因素。

由圖4可知，盆栽黑麥草地上部累積吸氮量與有機(jī)質(zhì)和全氮相關(guān)系數(shù)分別為0.752和0.792（＜0.01），而與其他土壤理化性質(zhì)指標(biāo)均未達(dá)到顯著水平。由于土壤全氮中的有機(jī)氮占70%以上，且全氮和有機(jī)質(zhì)之間有著密切的聯(lián)系，但土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量的變異性相對(duì)于土壤礦質(zhì)氮要小得多，因此，難以反映包括礦質(zhì)氮在內(nèi)的土壤總供氮能力。表明，土壤全氮或有機(jī)質(zhì)可以用于反映稻麥輪作土壤潛在供氮能力，而其他理化性質(zhì)指標(biāo)包括pH、有效磷、陽(yáng)離子交換量、碳酸鈣、顆粒組成（砂粒、粉粒、黏粒）均不能反映稻麥輪作土壤潛在供氮能力和總供氮能力。

不同字母間表示在P＜0.05 水平差異顯著。下同

2.2 礦質(zhì)氮法、KCl冷凝回流法和酸性高錳酸鉀法反映供氮能力的效果

3 種化學(xué)方法測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。相關(guān)分析表明，礦質(zhì)氮法測(cè)得氮素值（起始礦質(zhì)氮）與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)為0.963（＜0.01）（圖5），表明作物可以直接吸收利用礦質(zhì)氮，吸收的礦質(zhì)氮主要供給地上部分生長(zhǎng)。由于起始礦質(zhì)氮不能反映有機(jī)氮的礦化量，因此，礦質(zhì)氮法只能作為漢中盆地土壤當(dāng)前供氮指標(biāo)，不宜作為土壤供氮能力評(píng)價(jià)指標(biāo)。

相關(guān)分析表明，KCl冷凝回流法測(cè)的氮素值（包括起始礦質(zhì)氮時(shí)）與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量相關(guān)性較高，相關(guān)系數(shù)為0.912（＜0.01），而不包括起始礦質(zhì)氮時(shí)與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 -0.766（＜0.01）（圖5）。KCl冷凝回流法能夠反映土壤總供氮能力，但不能有效反映土壤潛在供氮能力。因此，KCl冷凝回流法不是反映漢中盆地土壤供氮能力的理想指標(biāo)。

圖3 土壤質(zhì)地和土壤類型對(duì)盆栽黑麥草地上部累積吸氮量的影響

*P＜0.05，**P＜0.01。下同The same as below

相關(guān)分析表明，酸性高錳酸鉀法測(cè)得的氮素值在包括起始礦質(zhì)氮時(shí)和不包括起始礦質(zhì)氮時(shí)均與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量達(dá)到 1%顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.847和0.833（圖5）。表明，酸性高錳酸鉀法既可以有效反映土壤潛在供氮能力，又可以用于評(píng)價(jià)土壤總供氮能力。而且，KCl冷凝回流法和酸性高錳酸鉀法測(cè)的得氮素值在包括起始礦質(zhì)氮時(shí)與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.8 以上，表明兩種方法在反映土壤總供氮能力上差異不大，但KCl冷凝回流法在反映潛在供氮能力上的不穩(wěn)定性，使得該方法不如酸性高錳酸鉀法理想。因此，酸性高錳酸鉀法是反映漢中盆地稻麥輪作土壤供氮能力較為的理想化學(xué)方法。

2.3 淹水培養(yǎng)法和通氣培養(yǎng)法反映土壤供氮能力的效果

在淹水培養(yǎng)試驗(yàn)中，礦化氮（NH4+-N）量為（14.02± 8.77）mg·kg-1；在通氣培養(yǎng)試驗(yàn)中，礦化氮量（NH4+-N + NO3--N）達(dá)到了（21.57±9.42） mg·kg-1。表明，淹水條件下的土壤氮礦化量顯著低于通氣培養(yǎng)條件下的礦化量。為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)兩種培養(yǎng)方法在反映漢中盆地稻麥輪作土壤供氮能力上的可靠度，將兩種培養(yǎng)條件下測(cè)得的總礦質(zhì)氮量和礦化量與盆栽黑麥草地上部吸氮量進(jìn)行了相關(guān)分析（圖6）。

淹水培養(yǎng)和通氣培養(yǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的礦化氮可反映土壤潛在供氮能力，淹水培養(yǎng)和通氣培養(yǎng)結(jié)束后測(cè)得的氮素值可反映土壤總供氮能力。相關(guān)性分析表明，淹水培養(yǎng)條件下的總礦質(zhì)氮量與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 0.921（＜0.01），淹水培養(yǎng)條件下的可礦化氮量與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量相關(guān)系數(shù)下降為0.890（＜0.01）。表明，在淹水培養(yǎng)條件下既可以反映土壤潛在供氮能力，又可以反映土壤總供氮能力。通氣培養(yǎng)條件下的總礦質(zhì)氮量和可礦化氮量與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量相關(guān)系數(shù)分別為0.526和0.009，均未達(dá)到5% 顯著水平。這表明，雖然在通氣培養(yǎng)條件在反映土壤總供氮能力上要優(yōu)于反映土壤潛在供氮能力，但通氣培養(yǎng)法并不適宜用于評(píng)價(jià)漢中盆地稻麥輪作土壤的供氮能力。因此，淹水培養(yǎng)法是適宜漢中盆地稻麥輪作土壤的供氮能力生物方法。

a：測(cè)得氮素值包括起始礦質(zhì)氮；b：測(cè)得氮素值不包括起始礦質(zhì)氮。下同

2.4 氮素礦化勢(shì)和起始礦質(zhì)氮+氮素礦化勢(shì)反映土壤供氮能力的效果

氮素礦化勢(shì)（N0）反映著土壤供氮容量[22]。根據(jù)STANFORD等[23]的求解公式N0= Nt/ (1-10-k0t/2.303) 可以求得氮素礦化勢(shì)N0。式中，N0為培養(yǎng)時(shí)間t趨于無(wú)限長(zhǎng)時(shí)的累積礦化氮，即礦化勢(shì)（mg·kg-1）；Nt為培養(yǎng)條件下實(shí)測(cè)的累積礦化量（mg·kg-1）；k0為礦化速率常數(shù)（d-1）；t為培養(yǎng)時(shí)間（周），本試驗(yàn)t值為1周。根據(jù)修正的埃倫紐斯方程式lg k0=7.71– 2758/T和開(kāi)爾文溫度計(jì)算公式T = C+273.15[12]，求得C = 40℃時(shí)的礦化速率常數(shù)k0為0.0799。

表3 化學(xué)方法所得的氮素值

a*：測(cè)得氮素值包括起始銨態(tài)氮；b*：測(cè)得氮素值不包括起始銨態(tài)氮

氮素礦化勢(shì)（N0）可以有效反映土壤潛在供氮能力，而起始礦質(zhì)氮+N0可以反映土壤總供氮能力。根據(jù)以上模型計(jì)算出淹水培養(yǎng)條件下氮素礦化勢(shì)N0，將N0和起始礦質(zhì)氮+N0與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量進(jìn)行相關(guān)分析（表4）。相關(guān)分析表明，N0和起始礦質(zhì)氮+N0與前 4 期黑麥草地上部累積吸氮量相關(guān)系數(shù)分別為0.834和0.845（＜0.01），與整株累積吸氮量的相關(guān)系數(shù)分別為0.840和0.851（＜0.01）。N0和起始礦質(zhì)氮+N0與作物吸氮量相關(guān)性均較好，說(shuō)明，這兩個(gè)指標(biāo)均可用于評(píng)價(jià)漢中盆地土壤供氮能力水平，但N0僅能反映土壤潛在供氮能力，不如起始礦質(zhì)氮+N0優(yōu)越。因此，起始礦質(zhì)氮+N0是評(píng)價(jià)漢中盆地稻麥輪作土壤供氮能力的理想指標(biāo)。

表4 淹水培養(yǎng)氮礦化勢(shì)（N0）與不同收割期黑麥草累積吸氮量間的相關(guān)系數(shù)

3 討論

為評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法在反映土壤供氮能力上可靠性，本研究依據(jù)金發(fā)會(huì)等[13]的報(bào)道，將土壤供氮能力分為當(dāng)前供氮能力、潛在供氮能力和總供氮能力。當(dāng)前供氮能力指可浸提態(tài)礦質(zhì)氮，即起始礦質(zhì)氮，潛在供氮能力指有機(jī)氮經(jīng)礦化形成的礦質(zhì)氮，總供氮能力為前兩項(xiàng)之和。因此，本研究將各測(cè)定方法的測(cè)定結(jié)果分為兩類：一類是測(cè)得氮素值包括土壤起始礦質(zhì)氮的結(jié)果；另一類是測(cè)得氮素值不包括對(duì)應(yīng)的起始礦質(zhì)氮（淹水培養(yǎng)法為起始銨態(tài)氮）的結(jié)果。前者反映土壤總供氮能力，后者反映潛在供氮能力。理想的評(píng)價(jià)指標(biāo)是能同時(shí)反映潛在供氮能力和總供氮能力的指標(biāo)。

土壤理化性質(zhì)指標(biāo)是常見(jiàn)的基礎(chǔ)指標(biāo)，與有機(jī)氮礦化密切相關(guān)。本研究結(jié)果顯示，土壤類型是影響土壤供氮能力的重要因素。土壤全氮（或有機(jī)質(zhì)）可以在一定程度上反映土壤潛在供氮能力，但難以反映總供氮能力。黨廷輝等[24]研究結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮與作物吸氮量關(guān)系密切，土壤質(zhì)地與可礦化氮相關(guān)性較低，這與本研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果還表明，pH、有效磷、陽(yáng)離子交換量、碳酸鈣、顆粒組成（砂粒、粉粒、黏粒）均不能反映土壤供氮能力，這與DRIDI等[8]研究結(jié)果不同，可能是土壤類型不同導(dǎo)致的。

金發(fā)會(huì)等[13]和趙坤等[15]通過(guò)比較礦質(zhì)氮與淋洗和未淋洗土壤作物吸氮量的相關(guān)性來(lái)判斷該指標(biāo)是否適合于評(píng)價(jià)土壤供氮能力，結(jié)果表明，礦質(zhì)氮適用于起始礦質(zhì)氮（特別是NO3--N）含量高時(shí)作為當(dāng)前供氮指標(biāo)，但難以反映土壤潛在供氮能力，這與本研究結(jié)果一致，主要原因在于礦質(zhì)氮法無(wú)法反映有機(jī)氮礦化部分。有研究表明[25]，KCl 等中性鹽類比較溫和，在加熱條件下提取土壤有效氮能夠維持土壤本身的性質(zhì)不發(fā)生大的變化，能較好地反映土壤本身的情況。然而，本研究中出現(xiàn)了KCl冷凝回流法所得氮素值（不包括起始礦質(zhì)氮時(shí)）與作物累積吸氮量呈負(fù)相關(guān)的結(jié)果，這是因?yàn)镵Cl冷凝回流法浸取土壤可礦化氮過(guò)程中會(huì)造成銨態(tài)氮的揮發(fā)[26]。為解決該過(guò)程中銨態(tài)氮揮發(fā)問(wèn)題，金發(fā)會(huì)[2]利用酸化KCl法測(cè)定了淋洗NO3--N前后的石灰性土壤供氮能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的方法仍不能反映淋洗NO3--N后的總供氮能力，只能反映包括起始NO3--N總供氮能力，表明該方法在反映潛在供氮能力上并不理想。酸性高錳酸鉀法所測(cè)得氮素值在包括和不包括起始礦質(zhì)氮時(shí)，相關(guān)系數(shù)均高達(dá)0.8以上，說(shuō)明該方法可以有效反映漢中盆地土壤潛在供氮能力和總供氮能力。金發(fā)會(huì)等[13]比較了幾種化學(xué)方法在反映旱地土壤供氮能力上有效性，結(jié)果顯示，酸性高錳酸鉀法是較好的石灰性土壤供氮能力指標(biāo)，這與本研究結(jié)果一致。另外，酸性高錳酸鉀法所測(cè)的可礦化氮量顯著高于KCl冷凝回流法，這是可能是因?yàn)樗嵝愿咤i酸鉀的酸解、氧化作用與作物根系分泌一些有機(jī)酸成分分解有機(jī)質(zhì)的機(jī)理相近[2]。

STANFORD[27]提出的間歇淋洗長(zhǎng)期通氣培養(yǎng)法被廣泛采用，但該方法培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)。沈其榮等[28]研究發(fā)現(xiàn)短期通氣培養(yǎng)礦化氮量與作物吸氮量密切相關(guān)，也可避免土壤淋洗操作繁瑣且長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)中土壤水分難以控制等問(wèn)題，短期通氣培養(yǎng)受到研究者的關(guān)注[29]。宇萬(wàn)太等[30]利用短期通氣培養(yǎng)測(cè)定酸性土壤可礦化氮的結(jié)果也表明，短期培養(yǎng)測(cè)定的可礦化氮與吸氮量極顯著相關(guān)。李平等[31]研究顯示，在室溫通氣培養(yǎng)條件下，土壤氮素礦化速率在0— 14 d為礦化激發(fā)階段，而14 d以后達(dá)到穩(wěn)定礦化階段；顧春朝等[32]研究發(fā)現(xiàn)，在模擬淹水連續(xù)培養(yǎng)條件下，各施肥類型稻田土壤在前7 d均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的氨化和硝化作用，之后則表現(xiàn)較弱。這些均與本研究培養(yǎng)過(guò)程相似。通氣培養(yǎng)法是反映旱地土壤氮礦化的有效方法[33]，可能難以有效反映稻麥輪作土壤的供氮能力，因此，本研究比較了通氣和淹水培養(yǎng)在反映漢中盆地土壤供氮能力上的可靠性。結(jié)果顯示，通氣培養(yǎng)下總礦質(zhì)氮量和可礦化氮量與盆栽黑麥草地上部累積吸氮量均未達(dá)到顯著相關(guān)，而淹水培養(yǎng)條件下均達(dá)到了極顯著相關(guān)，說(shuō)明淹水培養(yǎng)法適宜評(píng)價(jià)稻麥輪作。與旱地土壤相比，金發(fā)會(huì)等[14]研究顯示，對(duì)于旱地土壤，淹水培養(yǎng)法與作物吸氮量相關(guān)性較低，而幾種通氣培養(yǎng)與作物吸氮量相關(guān)性均大幅提高，尤其是通氣培養(yǎng)2周相關(guān)系數(shù)最高，達(dá)0.963（＜0.01）。這與本研究結(jié)果相反，原因在于以下兩點(diǎn)[34]：一是稻麥輪作土壤長(zhǎng)期處于淹水條件下，土壤中厭氧和兼性厭氧微生物種群數(shù)量和種類豐富，而盆栽在通氣條件下，這些微生物降解效率大幅下降，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)礦化量大幅減少；二是水稻土中同樣含有好氧微生物，水稻能夠通過(guò)根系泌氧促進(jìn)水稻根際土壤中有機(jī)氮的礦化，且二者可以相互作用，促進(jìn)有機(jī)氮礦化。與其他稻麥輪作土壤相比，閆德智等[17]研究顯示稻麥輪作土壤在淹水培養(yǎng)條件下，銨態(tài)氮累積量隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)，在第7周達(dá)到最高后降低，表明長(zhǎng)時(shí)間淹水密閉會(huì)對(duì)土壤微生物產(chǎn)生抑制，這也從側(cè)面證明稻麥輪作土壤適合于短期淹水培養(yǎng)。與南方水稻土相比，曹競(jìng)雄等[35]研究顯示南方水稻土厭氧礦化與溫度均呈正相關(guān)，與pH相關(guān)不顯著，這與本研究基本理化性質(zhì)中結(jié)果一致，表明土壤基本理化性質(zhì)能夠通過(guò)影響微生物活動(dòng)間接影響氮礦化。與東北水稻土相比，彭顯龍等[36]研究發(fā)現(xiàn)，寒地稻田土壤氮素礦化前期較慢后期快，這與稻麥輪作土壤和南方水稻土礦化前期較快不同，表明溫度和微生物活動(dòng)對(duì)氮礦化有重要影響；在低溫（25℃）條件下，北方土壤礦化勢(shì)（N0）比對(duì)應(yīng)肥力南方土壤高 35.9%—36.3%，表明礦化勢(shì)可以有效反映土壤供氮能力，這與本研究2.4中結(jié)果一致。

氮素礦化勢(shì)反映著土壤供氮容量和強(qiáng)度[22]。趙坤等[15]研究表明，N0和起始礦質(zhì)氮+N0與均與包括土壤起始 NO3--N盆栽黑麥草吸氮量不相關(guān)，這與本研究結(jié)果不同，可能是土壤起始礦質(zhì)氮含量不同造成的。本研究中，N0和起始礦質(zhì)氮+N0均與作物地上部吸氮量顯著相關(guān)，表明這兩個(gè)指標(biāo)均可用于土壤供氮能力評(píng)價(jià)。但N0僅能反映土壤潛在供氮能力，起始礦質(zhì)氮+N0能夠反映土壤潛在供氮能力和總供氮能力?？梢?jiàn)，起始礦質(zhì)氮+N0可以作為土壤供氮能力評(píng)價(jià)的可靠指標(biāo)。

4 結(jié)論

土壤類型是影響土壤氮礦化的重要因素；土壤全氮（或有機(jī)質(zhì)）能夠反映土壤潛在供氮能力，但難以反映總供氮能力；土壤質(zhì)地、pH、有效磷、陽(yáng)離子交換量、碳酸鈣、顆粒組成（砂粒、粉粒、黏粒）均不能反映稻麥輪作土壤供氮能力。礦質(zhì)氮法測(cè)得氮素值僅能反映土壤當(dāng)前供氮能力；KCl冷凝回流法能夠反映土壤總供氮能力，但不能有效反映土壤潛在供氮能力；酸性高錳酸鉀法既可以有效反映土壤潛在供氮能力，又可以用于評(píng)價(jià)土壤總供氮能力，是理想的化學(xué)方法。

通氣培養(yǎng)條件下的總礦質(zhì)氮量和可礦化氮量與作物吸氮量相關(guān)性均未達(dá)到5%顯著水平，故通氣培養(yǎng)不適宜用于評(píng)價(jià)漢中盆地稻麥輪作土壤的供氮能力；淹水培養(yǎng)條件下的總礦質(zhì)氮量和可礦化氮量與作物吸氮量相關(guān)性均達(dá)到1% 顯著水平，在淹水培養(yǎng)條件下可以反映土壤潛在供氮能力和總供氮能力，故淹水培養(yǎng)是適宜漢中盆地稻麥輪作土壤的生物培養(yǎng)方法。淹水培養(yǎng)條件下，N0和起始礦質(zhì)氮+N0均可反映土壤潛在供氮能力水平，但N0僅能反映土壤潛在供氮能力，起始礦質(zhì)氮+N0可反映土壤潛在供氮能力和總供氮能力，因此，起始礦質(zhì)氮+N0是評(píng)價(jià)漢中盆地土壤供氮能力水平理想指標(biāo)。

[1] 王薇, 郝興順, 張春輝, 吳玉紅, 陳浩, 秦宇航．漢中市肥料資源利用現(xiàn)狀的調(diào)查. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2018, 59(8): 1454-1456.

WANG W, HAO X S, ZHANG C H, WU Y H, CHEN H, QIN Y H. Investigation on the utilization status of fertilizer resources in Hanzhong City., 2018, 59(8): 1454-1456. (in Chinese)

[2] 金發(fā)會(huì)．黃土高原土壤供氮能力測(cè)定方法的比較研究[D]. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2007.

JIN F H. Comparison of the methods of assessing soil N-supplying capacity on Loess Plateau[D]. Yangling: Northwest A & F University2007. (in Chinese)

[3] STANFORD G, SMITH S L. Nitrogen mineralization potentials of soils., 1972, 36(3): 465-472.

[4] 李生秀, 付會(huì)芳, 肖俊璋, 袁虎林. 幾種測(cè)氮方法在反映旱地土壤供氮能力方面的效果. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 1992, 10(2): 72-81.

LI S X, FU H F, XIAO J Z, YUAN H LThe effectiveness of several methods determing soil available or potentially available N in reflecting dryland soil N supply-capacities., 1992, 10(2): 72-81. (in Chinese)

[5] 田茂潔. 土壤氮素礦化影響因子研究進(jìn)展. 西華師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2004, 25(3): 298-303. .

TIAN M J. Review on the contributing factors to mineralization of soil nitrogen., 2004, 25(3): 298-303. (in Chinese)

[6] 肖巧琳, 羅建新. 土壤有機(jī)質(zhì)及其礦化影響因子研究進(jìn)展. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009(2): 74-77.

XIAO Q L, LUO J X. Review on the contributing factors to mineralization of soil organic matter., 2009(2): 74-77. (in Chinese)

[7] 朱兆良, 文啟孝. 中國(guó)土壤氮素. 南京: 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社, 1992: 37-56.

ZHU Z L, WEN Q X.. Nanjing: Jiangsu Science and Technology Press, 1992: 37-56. (in Chinese)

[8] DRIDI I. Field and laboratory study of nitrogen mineralization dynamics in four tunisian soils., 2019, 154: 101-110.

[9] JIA J, BAI J H, GAO H F, WANG W, YIN S, WANG D W, HAN L. Effects of salinity and moisture on sediment net nitrogen mineralization in salt marshes of a Chinese estuary., 2019, 228: 174-182.

[10] 王慧, 劉金山, 惠曉麗, 戴健, 王朝輝. 旱地土壤有機(jī)碳氮和供氮能力對(duì)長(zhǎng)期不同氮肥用量的響應(yīng). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016. 49(15): 2988-2998.

WANG H, LIU J S, HUI X L, DAI J, WANG Z H. Responses of soil organic carbon, organic nitrogen and nitrogen supply capacity to long-term nitrogen fertilization practices in dryland soil., 2016, 49(15): 2988-2998. (in Chinese)

[11] 張敬昇, 李冰, 王昌全, 向毫, 周楊洪, 尹斌, 梁靖越, 付月君. 控釋氮肥與尿素?fù)交毂壤龑?duì)作物中后期土壤供氮能力和稻麥產(chǎn)量的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2017, 23(1): 110-118.

ZHANG J S, LI B, WANG C Q, XIANG H, ZHOU Y H, YIN B, LIANG J Y, FU Y JEffects of the blending ratio of controlled release nitrogen fertilizer and urea on soil nitrogen supply in the mid-late growing stage and yield of wheat and rice., 2017, 23(1): 110-118. (in Chinese)

[12] 魯彩艷, 牛明芬, 陳欣, 史亦, 石險(xiǎn)峰. 不同施肥制度培育土壤氮礦化勢(shì)與供氮潛力. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 26(5): 773-775.

LU C Y, NIU M F, CHEN X, SHI Y, SHI X F. Nitrogen mineralization potentials of meadow brown soil in different fertilization practice., 2007, 26(5): 773-775. (in Chinese)

[13] 金發(fā)會(huì), 李世清, 盧紅玲, 李生秀. 石灰性土壤供氮能力幾種化學(xué)測(cè)定方法的評(píng)價(jià)研究. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2007(6): 1040-1048.

JIN F H, LI S Q, LU H L, LI S XComparison of the chemical methods for assessing soil N-supplying capacity in calcareous soil., 2007(6): 1040-1048. (in Chinese)

[14] 金發(fā)會(huì), 李世清, 盧紅玲, 李生秀. 石灰性土壤供氮能力幾種生物測(cè)定方法的評(píng)價(jià)研究. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 40(7): 1422-1431.

JIN F H, LI S Q, LU H L, LI S XEstimation of the biological methods on assessing soil nitrogen-supplying capacity in calcareous soil., 2007, 40(7): 1422-1431. (in Chinese)

[15] 趙坤, 李世清, 李生秀. 原狀土通氣培養(yǎng)法測(cè)定黃土高原土壤供氮能力的研究. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(7): 2397-2406.

ZHAO K, LI S Q, LI S X. Study on undisturbed soil sample incubation for estimating soil nitrogen supplying capacity in Loess Plateau., 2009, 42(7): 2397-2406. (in Chinese)

[16] 馬艷芹, 楊文亭, 黃國(guó)勤. 不同施氮水平對(duì)紫云英腐解與土壤供氮特性的影響. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2018, 49(9): 1745-1752.

MA Y Q, YANG W T, HUANG G Q. Effects of nitrogen levels on decomposition of Chinese milk vetch and soil nitrogen supply characters., 2018, 49(9): 1745-1752. (in Chinese)

[17] 閆德智, 王德建. 稻麥輪作條件下施用氮肥對(duì)土壤供氮能力的影響. 土壤通報(bào), 2005, 36(2): 190-193.

YAN D Z, WANG D J. Effects of applications of N fertilizer on soil nitrogen supplying capacities under the conditions of rice and wheat rotation., 2005, 36(2): 190-193. (in Chinese)

[18] 袁新民, 同延安, 楊學(xué)云, 李曉林, 張福鎖. 施用磷肥對(duì)土壤NO3--N 累積的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2000, 6(4): 397-403.

YUAN X M, TONG Y A, YANG X Y, LI X L, ZHANG F SEffect of phosphate on soil nitrate accumulation., 2000, 6(4): 397-403. (in Chinese)

[19] 張宏, 周建斌, 王春陽(yáng), 董放, 李鳳娟. 不同栽培模式及施氮對(duì)玉米-小麥輪作體系土壤肥力及硝態(tài)氮累積的影響. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 18(4): 693-697.

ZHANG H, ZHOU J B, WANG C Y, DONG F, LI F JEffect of cultivation pattern and nitrogen application rate on soil fertility and nitrate accumulation under maize-wheat rotation system., 2010, 18(4): 693-697. (in Chinese)

[20] 邵興芳, 徐明崗, 張文菊, 黃敏, 周顯, 朱平, 高洪軍. 長(zhǎng)期有機(jī)培肥模式下黑土碳與氮變化及氮素礦化特征. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2014, 20(2): 326-335.

SHAO X F, XU M G, ZHANG W J,HUANG M, ZHOU X, ZHU P, GAO H JChanges of soil carbon and nitrogen and characteristics of nitrogen mineralization under long-term manure fertilization practices in black soil., 2014, 20(2): 326-335. (in Chinese)

[21] 馬凱, 徐玉霞, 何文鑫, 馬佳俊, 馬楠. 氣候變化對(duì)漢中市主要糧食作物產(chǎn)量的影響. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2019(7): 98-103.

MA K, XU Y X, HE W X, MA J J, MA N. Effects of climate change on yield of major grain crops in Hanzhong City.2019(7): 98-103. (in Chinese)

[22] 沈其榮, 譚金芳, 錢曉晴. 土壤肥料學(xué)通論. 北京: 高等教育出版社, 2001: 25.

SHEN Q R, TAN J F, QIAN X Q.. Beijing: Higher Education Press, 2001: 25. (in Chinese)

[23] STANFORD G, SMITH S L. Nitrogen mineralization potentials of soils., 1972, 36(3): 465-472.

[24] 黨廷輝. 有機(jī)質(zhì)、全氮、土壤質(zhì)地與土壤供氮能力的關(guān)系. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué), 1990(1): 27-28, 43.

DANG T H. Relationship between soil texture and soil nitrogen supply capacity., 1990(1): 27-28, 43. (in Chinese)

[25] 葉優(yōu)良, 張福鎖, 李生秀. 土壤供氮能力指標(biāo)研究. 土壤通報(bào), 2001, 32(6): 273-277.

YE Y L, ZHANG F S, LI S X. Study on soil nitrogen supplying indexes., 2001, 32(6): 273-277. (in Chinese)

[26] 李生秀, 晉艷, 高小妮. KCl 煮沸法浸取石灰性土壤可礦化氮存在問(wèn)題及改進(jìn).西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 1992, 20(1): 11-16.

LI S X, JIN Y, GAO X N. General theory of soil fertilize., 1992, 20(1): 11-16. (in Chinese)

[27] STANFORD G. Effect of partial removal of soil organic nitrogen with sodium pyrophosphate or sulfuric acid solution on subsequent mineralization of nitrogen.1968, 32: 679-682.

[28] 沈其榮, 史瑞和. 好氣培養(yǎng)研究土壤氮素釋放規(guī)律方法的改進(jìn). 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1990, 2: 82-85.

SHEN Q R, SHI R H. An improvement in method of studying soil nitrogen mineralization., 1990, 2: 82-85. (in Chinese)

[29] SMITH S J, YONG L B, MILLER G E. Evaluation of soil nitrogen mineralization potential under modified field conditions., 1977, 4: 350-358.

[30] 宇萬(wàn)太, 姜子紹, 周樺, 馬強(qiáng). 幾種酸性土壤供氮力測(cè)定方法的綜合評(píng)價(jià). 中國(guó)土壤與肥料, 2009(2): 17-22.

YU W T, JIANG Z S, ZHOU H, MA Q. Integrated evaluation on indexes of nitrogen supplying capacity in acid soils., 2009(2): 17-22. (in Chinese)

[31] 李平, 郭魏, 韓洋, 劉鐸, 杜臻杰, 張彥, 齊學(xué)斌. 外源施氮對(duì)再生水灌溉設(shè)施土壤氮素礦化特征的影響. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2019, 38(10): 40-46.

LI P, GUO W, HAN Y, LIU D, DU Z J, ZHANG Y, QI X B. Effects of nitrogen rates on nitrogen mineralization of greenhouse soil with reclaimed water irrigation., 2019, 38(10): 40-46. (in Chinese)

[32] 顧春朝, 傅民杰. 不同施肥類型對(duì)淹水稻田土壤氮素礦化的影響. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 55(13): 3322-3326.

GU C Z, FU M J. Effects of different fertilizer types on soil nitrogen mineralization in paddy under water-logging condition., 2016, 55(13): 3322-3326. (in Chinese)

[33] 付會(huì)芳, 李生秀. 土壤氮素礦化與土壤供氮能力Ⅱ. 礦化氮量與作物吸氮量的關(guān)系. 西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1992, 20(增刊): 53-58.

FU H F, LI S X. Soil nitrogen mineralization and soil N-supplying capacities.Ⅱ. The relationship between mineralized N and plant uptake N., 1992, 20 (Suppl.): 53-58. (in Chinese)

[34] 孫凱, 胡麗燕, 張偉, 孟美瑤, 戴傳超. 水稻根系泌氧對(duì)土壤微生物區(qū)系及氮素礦化影響的研究進(jìn)展. 生態(tài)學(xué)雜志, 2016, 35(12) : 3413-3420.

SUN K, HU L Y, ZHANG W, MENG M Y, DAI C C. Effect of rice root radial oxygen loss on soil microflora and organic nitrogen mineralization: A review., 2016, 35(12) : 3413-3420. (in Chinese)

[35] 曹競(jìng)雄, 韋夢(mèng), 陳孟次, 包秀玲, 裘瓊芬. 溫度對(duì)厭氧條件下不同pH水稻土氮素礦化的影響. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 22(10): 1182-1189.

CAO J X, WEI M, CHEN M C, BAO X L, QIU Q F. Effects of temperature on soil nitrogen m ineralization in different pH paddy soils under anaerobic condition., 2014, 22(10): 1182-1189. (in Chinese)

[36] 彭顯龍, 劉洋, 于彩蓮, 王迪. 寒地稻田土壤氮素礦化特征的研究. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47(4): 702-709.

PENG X L, LIU Y, YU C L, WANG D. Study on the nitrogen mineralization characters of paddy soil in cold area., 2014, 47(4): 702-709. (in Chinese)

Evaluation of Nitrogen Supply Capacity of Paddy and Wheat Rotation Soil in Hanzhong Basin by Different Determination Methods

ZHANG FangFang1, 2, MA NingBo1, 3, YUE ShanChao1, 2, LI ShiQing1, 2

(1College of Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shannxi;2State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on Loess Plateau, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi;3People's Government of Hantai District in Hanzhong, Hanzhong 723000, Shaanxi)

【Objective】The different indexes were compared to evaluate the reliability of nitrogen (N) supply capacity of soil in Hanzhong basin, so as to provide references for local soil N management.【Method】Soil samples were collected from 12 farmlands in Hanzhong basin and the surrounding hilly areas. The cumulative N uptake of potted ryegrass was used as a reference. Soil physical and chemical properties parameters were used as the indexes of soil N supply capacity, which included soil N mineralization amount based on three chemical methods (mineral N method, KCl condensation and reflux acid potassium permanganate method) and two biological methods (aerobic incubation and waterlogged incubation). 【Result】Soil type was an important factor that affected the N supply capacity of soil. Total N or organic matter could reflect the potential N supply capacity. However, soil texture, pH, available phosphorus (Ava.P), cation exchange capacity (CEC), calcium carbonate and particle composition (sand, silt and clay) could not reflect the N supply capacity. The correlation coefficient between aboveground N uptake of ryegrass and N value by mineral N method was 0.963 (＜0.01). However, since the initial mineral N could not reflect the amount of organic N mineralization, the mineral N method could only reflect the current N supply capacity, so it was not suitable as an evaluation index of soil N supply capacity. The correlation coefficient between aboveground N uptake of ryegrass and total mineral N measured by KCl reflux condensation method was 0.912 (＜0.01), while the correlation coefficient between aboveground N uptake of ryegrass and the amount of mineralizable N measured by KCl condensate reflux method was -0.766 (＜0.01). Because the leaching process of soil mineralizable N by KCl refluxing method led to the volatilization of ammonium N, which might result in the inconsistency in reflecting the potential N supply capacity and the total N supply capacity, so KCl refluxing method was not an ideal indicator to reflect the soil N supply capacity of Hanzhong basin. The correlation coefficients of total mineral N and mineralizable N with aboveground N uptake of ryegrass were 0.847 and 0.833 (＜0.01), respectively, which could reflect both the potential N supply capacity and the total N supply capacity, and it was the best chemical method. Under the condition of aerobic incubation, total mineral N and mineralizable N were not correlated with aboveground N uptake of ryegrass. While under the condition of waterlogged incubation, the correlation coefficients of total mineral N and mineralizable N with aboveground N uptake of ryegrass were 0.921 and 0.890 (＜0.01), respectively, indicating that the waterlogged incubation method could reflect the potential N supply capacity and total N supply capacity of paddy and wheat rotation soil in Hanzhong basin, and it was a good biological incubation method. The correlation coefficients of N0and initial mineral N + N0with aboveground N uptake of ryegrass in the first four stages were 0.834 and 0.845(＜0.01), respectively. The correlation coefficients with N uptake of the whole ryegrasses were 0.840 and 0.851(＜0.01), respectively. Both N0and initial mineral N + N0could reflect the potential N supply capacity. But N0could only reflect the potential N supply capacity, while initial mineral N + N0could reflect the potential N supply capacity and total N supply capacity. Therefore, initial mineral N + N0was an ideal index.【Conclusion】For the evaluation of N supply capacity of rice-wheat rotation soil in Hanzhong basin, the acid potassium permanganate method was the best chemical method, and the waterlogged incubation method was a good biological incubation method. The initial mineral N + N0was an ideal indicator to reflect the N supply capacity of soil in Hanzhong basin.

rice and wheat rotation; potential N supply capacity; total N supply capacity; aboveground N uptake of ryegrass; Chemical determination methods; Biological culture methods; Hanzhong Basin

2020-01-07；

2020-04-13

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFD0201807）

張方方，Tel：18907799055；E-mail：setzhang@126.com。通信作者李世清，Tel：13909222988；E-mail：sqli@ ms.iswc.ac.cn

（責(zé)任編輯 李云霞）