土壤學(xué)

長期施肥對農(nóng)田土壤氮素關(guān)鍵轉(zhuǎn)化過程的影響

王敬，程誼，蔡祖聰，等

摘要：目的：施用氮肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的重要措施，但當(dāng)?shù)释度氤^了農(nóng)作物和土壤微生物對氮的需求，不僅對提高產(chǎn)量無益，反而會降低氮肥利用率，同時大量盈余的氮素很容易通過徑流、淋溶、氨揮發(fā)和反硝化等途徑損失，引發(fā)地下水硝酸鹽污染、水體富營養(yǎng)化及溫室效應(yīng)等一系列負(fù)面環(huán)境問題。目前，單施及過度施用化學(xué)氮肥引起的與氮相關(guān)的環(huán)境問題尤為嚴(yán)重，而有機(jī)–無機(jī)配施措施已被證實(shí)在提高農(nóng)作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)的同時可以降低與氮相關(guān)的環(huán)境污染。那么，長期施肥究竟影響哪些土壤氮素轉(zhuǎn)化過程，進(jìn)而影響土壤的供氮能力和保氮機(jī)制呢？長期施有機(jī)肥又是如何降低氮損失風(fēng)險的呢？方法：綜述了長期施肥對農(nóng)田土壤氮素關(guān)鍵轉(zhuǎn)化過程的影響，討論了各個氮轉(zhuǎn)化過程之間的聯(lián)系。結(jié)果：土壤氮素礦化—同化循環(huán)是自然界氮循環(huán)過程中兩個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，是決定土壤供氮能力的重要因素?？傮w而言，長期施用氮肥，尤其是有機(jī)肥能顯著提高初級礦化—同化周轉(zhuǎn)速率；長期施肥可以刺激自養(yǎng)硝化作用，且有機(jī)肥的刺激作用更明顯。因此，加入硝化抑制劑抑制自養(yǎng)硝化過程是降低農(nóng)田土壤硝態(tài)氮損失的有效手段之一；施用化學(xué)氮肥和有機(jī)肥均能提高反硝化速率，且有機(jī)肥的刺激作用高于化學(xué)氮肥。有機(jī)肥一直被提倡用來改善土壤肥力和提高土壤固碳能力，無論是其單施還是有配施化學(xué)肥，均能有效地減輕硝酸鹽污染，改善土壤肥力并提高作物產(chǎn)量。但是有機(jī)肥的施用并不是多多益善，有機(jī)肥過多施用也會增加氮損失的風(fēng)險。結(jié)論：研究長期施肥對土壤氮各個過程的影響，有助于加強(qiáng)我們對長期施肥對土壤供氮能力和保氮機(jī)制的影響，可以為合理施用氮肥、提高氮肥利用率、減少與氮相關(guān)的環(huán)境污染提供理論依據(jù)。目前，有待深入開展以下幾方面的研究，（1）施用有機(jī)肥可以緩解因長期施化學(xué)氮肥導(dǎo)致的土壤酸化以及大量的氮損失，但是過量的施入有機(jī)肥也會造成氮損失，因此亟待明確有機(jī)肥投入的閾值以及合理的有機(jī)無機(jī)肥投入比例。（2）通過施用硝化抑制劑可以在一定程度上抑制自養(yǎng)硝化過程和土壤硝酸鹽濃度，而如何通過加入外源碳提高硝態(tài)氮同化過程來降低土壤硝酸鹽濃度也是將來的研究方向。但是，外源碳輸入亦會提高土壤反硝化和N2O排放損失。因而需要加強(qiáng)研究能夠提高土壤硝態(tài)氮同化能力并盡可能降低反硝化損失的有效措施。（3）雖然通過對氮各個轉(zhuǎn)化過程的研究可以知曉同一體系中礦化、同化、硝化和反硝化等過程的關(guān)聯(lián)作用及交互影響，但是如何整體評價長期施肥對土壤氮循環(huán)以及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的影響亟待明確。

來源出版物：土壤學(xué)報, 2016, 53(2): 292-304

入選年份：2016