不同施肥水稻土可溶性有機(jī)氮組分差異及影響因素*

楊 靜 聶三安 楊文浩，2 陳成榕 張黎明，2 周碧青，2邢世和，2?

(1 福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，福州 350002)

（2 土壤生態(tài)系統(tǒng)健康與調(diào)控福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350002）

（3 福建農(nóng)林大學(xué)生命與科學(xué)學(xué)院，福州 350002）

（4 School of Environment and Natural Science，Griffith University，Nathan 4111，Australia）

土壤可溶性有機(jī)氮 （SON, Soluble Organic Nitrogen） 是土壤氮庫(kù)中最為活躍的組分［1］。一方面SON能夠直接被植物根系吸收或在微生物作用下礦化為無機(jī)氮而被植物吸收［2］，另一方面SON的流動(dòng)性強(qiáng)，易隨降水和流水進(jìn)入水體從而影響水質(zhì)，是土壤氮素流失的主要形態(tài)之一［3］。土壤SON的存在形態(tài)及其含量是影響土壤氮素有效性的重要因子［4］，也是導(dǎo)致流域水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要成分［5］。農(nóng)田土壤SON的組成較為復(fù)雜，以小分子游離氨基酸為主［6-7］。然而，Murphy等［1］認(rèn)為農(nóng)田土壤游離氨基酸含量很低，僅占SON的3%，氨基糖和雜環(huán)氮化合物占SON的15%，其余為含氨基化合物?？梢?，目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)土壤SON組成的研究不多，結(jié)論也不盡相同，且由于分析手段的限制，主要集中于小分子氨基酸組分的研究，而對(duì)SON其他成分 （尤其是大分子SON） 的研究則少見報(bào)道。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施肥既是提高土壤肥力的重要措施，也是土壤SON的重要來源［8］，故施肥必然對(duì)土壤SON含量和組成產(chǎn)生不同程度的影響。然而不同種類肥料的成分及理化性質(zhì)差異顯著，故對(duì)不同形態(tài)有機(jī)氮的影響也各異。研究表明長(zhǎng)期施用化肥對(duì)黑土有機(jī)氮組分含量無明顯影響，而有機(jī)肥配施化肥耕層土壤各形態(tài)酸解有機(jī)氮含量均有一定提高，以氨基酸態(tài)氮增加最為明顯［9］，對(duì)河西灌漠土［4］，潮土［10］的研究也得出了相似的結(jié)果。綜上所述，施肥對(duì)旱地土壤SON組成具有顯著影響，但因土壤類型、利用方式、氣候條件等因素的不同呈現(xiàn)出顯著差異。由于頻繁淹水耕作、干濕交替的環(huán)境條件，致使水稻土明顯有別于旱地土壤，然而國(guó)內(nèi)外至今對(duì)不同施肥處理下水稻土有機(jī)氮含量及其組分的研究鮮見報(bào)道，有關(guān)長(zhǎng)期不同施肥處理對(duì)水稻土SON及其組分的影響機(jī)理尚不清楚。因此，本研究以亞熱帶地區(qū)33年定位試驗(yàn)區(qū)為研究對(duì)象，分析長(zhǎng)期不同施肥處理下黃泥田SON含量和組成變化特征及其差異，探討產(chǎn)生差異的影響因素，為闡明水田生態(tài)系統(tǒng)SON的化學(xué)本質(zhì)和生態(tài)功能提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

長(zhǎng)期定位試驗(yàn)區(qū)位于福建省閩侯縣白沙鎮(zhèn)（119°04′10″E，26°13′31″N），屬中亞熱帶與南亞熱帶過渡區(qū)，夏季高溫多雨，年均氣溫19.5 ℃，年日照時(shí)數(shù)1 812 h，無霜期約311 d，年均降水量1 350 mm。試驗(yàn)地土壤類型為黃泥田，成土母質(zhì)為低丘紅壤坡積物，定位試驗(yàn)于1983年建立，至今已有33年歷史，試驗(yàn)開始時(shí)耕層土壤基本性質(zhì)為：pH 4.9，有機(jī)質(zhì)21.6 g kg-1，堿解氮141.0 mg kg-1，速效磷12.0 mg kg-1，速效鉀41.0 mg kg-1。1983—2004年試驗(yàn)地采用雙季稻輪作，2005年開始采用單季稻種植，水稻品種每3～4年更換一次，均為當(dāng)?shù)刂髟云贩N。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置不施肥（C K）、單施化肥（NPK）、化肥+牛糞 （NPKM）、化肥+稻草（NPKS） 共4個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，小區(qū)面積為12 m2（3 m×4 m），采用隨機(jī)排列，小區(qū)間用水泥埂隔開。3種施肥處理每茬氮、磷和鉀施用量均相同，分別為N 103.5 kg hm-2、P2O527.0 kg hm-2和K2O 135.0 kg hm-2。單施化肥處理為施用尿素、過磷酸鈣和氯化鉀，其中尿素和氯化鉀50%作基肥施用、50%作分蘗肥施用，過磷酸鈣全部作基肥施用。配施牛糞的有機(jī)質(zhì)、N、P2O5和K2O含量分別為394.2 g kg-1、15.8 g kg-1、8.8 g kg-1和11.7 g kg-1，每茬牛糞施用量 （干基） 為3 750 kg hm-2；配施稻草的有機(jī)質(zhì)、N、P2O5和K2O含量分別為647.4 g kg-1、11.0 g kg-1、3.8 g kg-1和20.4 g kg-1，每茬施用量為上茬稻草全部回田 （多年平均為干重4 500 kg hm-2）；牛糞和稻草全部作基肥施用。

1.3 樣品采集與分析

2016年7月水稻種植前采用對(duì)角線多點(diǎn)采樣法采集各處理小區(qū)耕層土壤（0～20 cm） 混合樣品，一部分鮮樣直接用于SON、相關(guān)酶活性和微生物生物量氮 （Microbial Biomass Nitrogen，MBN）分析，未能及時(shí)測(cè)定的鮮樣置于4℃（短期）和-20℃（長(zhǎng)期） 冰箱中恒溫保存，另一部分樣品在室內(nèi)風(fēng)干過篩后用于土壤相關(guān)理化性質(zhì)的測(cè)定。土壤理化性質(zhì)采用土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法［11］、土壤蛋白酶活性和谷氨酰胺酶分別采用福林比色法和奈氏比色法［12］、MBN采用液氯熏蒸浸提—水浴法［13］測(cè)定；土壤SON采用70℃熱水浸提、可溶性總氮（Total Soluble Nitrogen，TSN）與可溶性無機(jī)氮（NH4+、NO3-和NO2-，Soluble Inorganic Nitrogen，SIN）差減法［14］獲得，其中TSN和SIN分別采用帶有氮檢測(cè)器的總有機(jī)碳分析儀（日本，Shimadzu CN200）和連續(xù)流動(dòng)注射分析儀 （意大利，Systea） 測(cè)定；土壤游離氨基酸含量和組成均采用茚三酮顯色-氨基酸自動(dòng)分析儀 （英國(guó)，Biochrom） 測(cè)定［15］，具體分析步驟為：取 5 g新鮮土樣于50 ml 具塞三角瓶中，加 25 ml 蒸餾水（土水比為1︰5）置于 70℃恒溫水浴中加熱浸提18 h后置于振蕩機(jī)上振蕩 5 min，然后用0.45 μm微孔濾膜過濾。取10 ml的濾液與0.25 g磺基水楊酸去蛋白，以每5 000 r min-1離心5 min，微調(diào)節(jié)pH至2.2后用0.45 μm濾膜過濾。吸取1 ml濾液于氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定；土壤可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定［16］；土壤SON未知組分采用傅里葉紅外光譜法測(cè)定［17］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有分析數(shù)據(jù)均利用Excel 2013和SPSS 18.0軟件處理，SigmaPlot 12.5和Origin 8.0軟件作圖，不同處理間差異顯著性分析采用單因素方差分析 （One-way analysis of variance，ANOVA），并采用CANOCO 4.5統(tǒng)計(jì)軟件中的冗余分析方法（RDA） 探討不同施肥處理SON含量和組成差異的影響因素。

2 結(jié) 果

2.1 不同施肥處理下土壤SON含量差異

圖1結(jié)果表明，長(zhǎng)期不同施肥處理下供試土壤TSN以SON為主，SON介于23.14～49.80 mg kg-1之間，占土壤TSN的46.16%～62.45%。不同施肥處理耕層土壤SON含量變化趨勢(shì)為NPKS ＞ NPKM ＞NPK ＞ CK，與CK相比，施肥處理顯著提高耕層土壤SON含量 （p＜0.05），NPK、NPKM和NPKS處理分別較CK提高23.49%、58.70%和106.30%；與單施化肥相比，有機(jī)無機(jī)配施可顯著提高土壤SON含量 （p＜0.05），NPKS和NPKM處理SON含量分別較NPK處理增加67.06%和28.51%；且以配施稻草對(duì)供試土壤SON含量影響更為顯著，較配施牛糞高29.99%?？梢?，在施用等量化肥的前提下，長(zhǎng)期化肥配施稻草更有利于土壤SON含量的積累。

圖1 長(zhǎng)期不同施肥處理土壤SON含量Fig. 1 Soil SON content in paddy soil under long-term fertilization relative to treatment

2.2 不同施肥處理下土壤游離氨基酸氮含量差異

表1可見，長(zhǎng)期不同施肥處理下耕層土壤游離氨基酸氮含量差異顯著，其含量變化順序?yàn)镹PKS＞ NPKM ＞ NPK ＞ CK。與CK相比，NPK處理游離氨基酸氮增加2.63 mg kg-1（32.27%），但差異未達(dá)顯著水平，NPKS和NPKM處理游離氨基酸氮分別較CK處理增加7.76 mg kg-1（95.21%） 和6.88 mg kg-1（84.42%），分別較NPK處理增加5.13 mg kg-1（47.59%） 和4.25 mg kg-1（39.42%），且差異均達(dá)到顯著水平。可見，長(zhǎng)期不同施肥處理下耕層土壤中游離氨基酸氮在SON組分中的比例各異，NPKM處理所占比例最高，占SON的39.23%，NPK與CK處理次之，分別為占SON的36.16%和33.76%，而NPKS處理的比例最低，僅占SON的31.94%。

從土壤游離氨基酸組成分析來看（圖2），不同施肥處理下中性氨基酸占游離氨基酸總量的89.00%～91.28%，酸性氨基酸和堿性氨基酸僅分別占游離氨基酸總量的8.12%～9.45%和0～2.39%。各施肥處理土壤游離氨基酸均以蘇氨酸、絲氨酸、肌氨酸、甘氨酸、丙氨酸和異亮氨酸為主，與CK相比，除纈氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸外，長(zhǎng)期施肥均在一定程度上提高土壤其他游離氨基酸的含量?？梢?，長(zhǎng)期不同施肥處理下供試土壤游離氨基酸組成均以中性氨基酸占優(yōu)勢(shì)，但有機(jī)無機(jī)配施處理可顯著提高土壤酸性和堿性游離氨基酸氮的含量。

2.3 不同施肥處理下土壤可溶性蛋白氮含量差異

圖3結(jié)果表明，長(zhǎng)期不同施肥處理下土壤可溶性蛋白質(zhì)含量變化介于7.49～14.69 mg kg-1，可溶性蛋白氮含量介于1.20～2.35 mg kg-1，占土壤SON的4.72%～5.32%。不同施肥處理下土壤可溶性蛋白氮含量具體表現(xiàn)為NPKS ＞ NPKM ＞ NPK＞ CK，NPKS和NPKM處理土壤可溶性蛋白氮均顯著高于CK及NPK處理，增幅分別為95.83%和70.00%及60.07%和40.69%，與CK處理相比，NPK處理土壤可溶性蛋白氮含量增加了0.25 mg kg-1（20.83%），但差異未達(dá)到顯著水平?？梢姡袡C(jī)無機(jī)配施可顯著提高土壤可溶性蛋白氮含量，尤其是NPKS處理。

表1 長(zhǎng)期不同施肥處理土壤游離氨基酸氮含量Table 1 Soil free amino acid nitrogen content in the paddy soil under long-term fertilization relative to treatment (mg kg-1)

圖3 長(zhǎng)期不同施肥處理土壤可溶性蛋白氮含量Fig. 3 Soil soluble protein nitrogen content in the paddy soil under long-term fertilization relative to treatment

2.4 不同施肥處理下土壤SON其他組分含量差異

圖4可見，長(zhǎng)期不同施肥處理下耕層土壤SON提取液的紅外光譜基本相似，均在3 400 cm-1（碳水化合物、羧酸、酚類、醇類等的-OH伸縮振動(dòng)，以及酰胺類官能團(tuán)的N-H伸縮振動(dòng)）、1 630～1 650 cm-1（木質(zhì)素中與芳香環(huán)相連的C=O伸縮振動(dòng)及酰胺類化合物C=O伸縮振動(dòng)，即酰胺I吸收帶）、1 400～1 460 cm-1（木質(zhì)素、脂肪族化合物及C-N伸縮振動(dòng)，即酰胺III吸收帶）、1 310 cm-1（含有NH4+成分的復(fù)合物、C2N伸縮振動(dòng)）、1 000～1 100 cm-1（Si-O伸縮振動(dòng)，C-O伸縮振動(dòng)，碳水化合物或多糖）［17］等附近出現(xiàn)明顯的吸收峰，但不同施肥處理下在某些特征吸收峰和強(qiáng)度上存在一定差異，表明長(zhǎng)期不同施肥處理下土壤中SON的組成和含量具有一定的差別。就特征吸收峰而言，NPK、NPKM和NPKS處理在2 925～2 975 cm-1出現(xiàn)顯著的肩峰（脂肪族和脂環(huán)族中-CH3、-CH2-的伸縮振動(dòng)），且在1 587 cm-1附近出現(xiàn)一個(gè)較弱的特征峰（-NH彎曲振動(dòng)，即酰胺II吸收帶），而CK處理則在1 380 cm-1（COO-伸展、酚的-OH變形和C-O伸縮振動(dòng)）出現(xiàn)顯著的特征峰。通過重點(diǎn)比較3 400 cm-1，1 640 cm-1，1 460 cm-1，1 310 cm-1附近吸收峰的強(qiáng)度變化發(fā)現(xiàn) （圖4和表2），與CK處理相比，NPK、NPKM和NPKS處理上述吸收峰的相對(duì)強(qiáng)度均有一定提高，說明施肥能夠提高土壤中氨基酸、蛋白質(zhì)、NH4+及C2N等含氮化合物的含量。不同處理的3 400 cm-1、1 640 cm-1、1 460 cm-1吸收峰相對(duì)強(qiáng)度均呈現(xiàn)出NPKS ＞NPKM ＞ NPK ＞ CK，而1 310 cm-1吸收峰則表現(xiàn)為NPKM ＞ NPKS ＞ NPK ＞ CK?？梢姡煌┓侍幚硗寥繱ON庫(kù)主要以酰胺類化合物存在，且NPKM處理所增加的氮主要為小分子易礦化氮，而NPKS處理所增加氮主要為大分子未知氮。

2.5 不同施肥處理下耕層土壤SON差異的影響因子

利用不同施肥處理耕層土壤SON含量及其可能影響因子的分析數(shù)據(jù)（表3）進(jìn)行冗余排序分析，結(jié)果表明（圖5），在RDA1（圖5a）中第一排序軸和第二排序軸分別解釋了SON含量變異的94.2%和2.8%，累積解釋信息量達(dá)97.0%，說明前兩軸能夠很好地反映土壤SON含量與影響因子的關(guān)系，并主要由第一排序軸決定。在9個(gè)土壤影響因子中，全氮與第一排序軸呈最大正相關(guān)（r=0.948），其次為谷氨酰胺酶（r=0.917）、蛋白酶（r=0.899）、MBN（r=0.871）和有機(jī)質(zhì)（r=0.840）。容重與第一排序軸呈最大負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.806，說明不同施肥處理土壤SON含量主要受土壤全氮、谷氨酰胺酶、蛋白酶、MBN、有機(jī)質(zhì)和容重的影響。在RDA2（圖5b）中第一排序軸和第二排序軸分別解釋了所有信息的92.1%和4.2%，所選的環(huán)境變量累計(jì)解釋了96.3%的土壤SON組成變異。不同施肥處理下土壤SON組成的土壤影響因子與SON含量類似，但影響程度具有一定的差異。其中全氮與第一軸的關(guān)系最為密切（相關(guān)系數(shù)為0.935），其次為蛋白酶、有機(jī)質(zhì)、谷氨酰胺酶和MBN，相關(guān)系數(shù)分別為0.805、0.800、0.769和0.719。容重與第一排序軸呈最大負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.815，說明不同施肥處理下SON各組分的含量變化與有機(jī)質(zhì)、全氮、MBN、蛋白酶和谷氨酰胺酶呈正相關(guān)，與容重呈負(fù)相關(guān)。根據(jù)樣本與理化因子垂直交點(diǎn)到箭頭的距離可知容重對(duì)不同施肥處理土壤SON含量和組成的影響大小排序?yàn)镃K ＞ NPK ＞ NPKM ＞ NPKS,而有機(jī)質(zhì)、全氮、MBN、蛋白酶和谷氨酰胺酶對(duì)不同施肥處理土壤SON含量和組成的影響大小排序則表現(xiàn)為NPKS ＞ NPKM ＞ NPK ＞ CK。因此，不同施肥處理間土壤SON含量和組分差異明顯，CK和NPK處理主要受土壤容重的影響，而NPKM和NPKS主要受有機(jī)質(zhì)、全氮、MBN、蛋白酶和谷氨酰胺酶的影響。

圖4 長(zhǎng)期不同施肥處理土壤可溶性氮庫(kù)紅外光譜圖Fig. 4 FTIR of soil soluble nitrogen pool in the paddy soil under long-term fertilization relative to treatment

表2 不同施肥處理土壤氮組分紅外光譜特征峰相對(duì)強(qiáng)度Table 2 Relative intensity of the major FTIR absorption peaks of the paddy soil under long-term fertilization relative to treatment

表3 長(zhǎng)期不同施肥處理土壤理化性質(zhì)Table 3 Soil physical and chemical properties of the paddy soil under long-term fertilization relative to treatment

圖5 長(zhǎng)期不同施肥處理土壤理化性質(zhì)與SON含量（a）及組分（b）的RDA排序圖Fig.5 RDA ordination of soil physicochemical properties and SON content （a） and components （b） in the paddy soil under longterm fertilization relative to treatment

3 討 論

3.1 長(zhǎng)期不同施肥處理對(duì)土壤SON含量的影響

土壤SON是土壤氮庫(kù)中最活躍的組分之一，其含量變化對(duì)土壤氮素的轉(zhuǎn)化、供應(yīng)和遷移具有顯著影響。本研究表明四種長(zhǎng)期不同施肥處理下耕層土壤SON含量占土壤TSN的46.16%～62.45%，是土壤可溶性氮庫(kù)的重要組成成分。長(zhǎng)期施肥顯著地提高土壤SON含量，單施化肥處理（NPK）土壤SON含量提高了23.49%，這是因?yàn)榛适┤胪寥篮笤谏镆蛩兀ㄍ寥牢⑸锪?、酶活性等）的作用下從無機(jī)氮素向有機(jī)氮素轉(zhuǎn)化的結(jié)果［18］，然而無機(jī)氮施入土壤后易被水稻所吸收，且常通過硝化和反硝化等各種途徑損失，導(dǎo)致單施化肥處理對(duì)SON的貢獻(xiàn)率低于配施有機(jī)肥處理。與不施肥處理（CK）和單施化肥處理（NPK）相比，有機(jī)無機(jī)肥配施處理（NPKM、NPKS）土壤SON含量顯著提高，NPKM處理SON含量提高了58.70%和28.51%，NPKS處理SON含量提高了106.30%和67.06%，究其原因一方面是由于長(zhǎng)期配施牛糞、秸稈等有機(jī)肥，為供試土壤持續(xù)提供外源有機(jī)質(zhì)（33年來每年均分別輸入1 478 kg hm-2和2 913 kg hm-2的外源有機(jī)質(zhì)），提高了土壤微生物的生物量、蛋白酶和谷氨酰胺酶活性，化肥配施牛糞以及秸稈處理的土壤MBN、蛋白酶和谷氨酰胺酶活性分別比單施化肥處理提高1.70%和18.48%、24.84%和51.38%及2.65%和11.91%（表3），從而促進(jìn)大分子有機(jī)質(zhì)的分解與無機(jī)氮向SON的轉(zhuǎn)化［19］；另一方面是由于有機(jī)肥自身含有小分子有機(jī)物，施入土壤后不僅快速地增加土壤SON含量，還有利于水稻的生長(zhǎng)，促進(jìn)根系分泌物的增加，從而刺激微生物的生長(zhǎng)［20］。此外，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可使土壤疏松多孔，容重降低，通透性提高 （表3），進(jìn)而提高有機(jī)氮的礦化率，有利于SON的形成［21］。本研究結(jié)果亦顯示，不同有機(jī)物料配施對(duì)土壤SON含量的影響不同，表現(xiàn)為NPKS＞NPKM，其原因一方面是由于NPKS處理的年有機(jī)質(zhì)輸入量是NPKM的1.97倍，較高的有機(jī)質(zhì)輸入促進(jìn)了土壤全氮、蛋白酶、谷氨酰胺酶及MBN的提高（表3），從而有利于SON的形成（圖5）；另一方面是由于施用的有機(jī)物料組成成分及其分解速率不同所致，研究表明牛糞中含有大量氨基酸、脂肪酸、多糖等易礦化小分子化合物［22］，而水稻秸稈的組成主要為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，含量分別為34.62%～41.50%、18.00%～21.39%和9.27%～17.70%［23-24］，這些成分相對(duì)較難礦化，分解速率較慢［25］，回田120 d時(shí)水稻秸稈的腐解量?jī)H為26.76 %～54.58 %［26］，故NPKS處理中還有相當(dāng)數(shù)量上年輸入的有機(jī)物料滯留于土壤，導(dǎo)致該處理次年的外源有機(jī)質(zhì)數(shù)量相對(duì)提高，從而增加SON的形成。因此，外源無機(jī)氮以及牛糞和稻草等有機(jī)肥的輸入，較顯著地提高供試土壤的SON含量和氮素的供給能力，促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的提高，致使長(zhǎng)期單施化肥、化肥+牛糞和化肥+稻草處理的水稻產(chǎn)量分別較對(duì)照處理提高21.58%、39.11%和36.66%，化肥+牛糞和化肥+稻草處理的水稻產(chǎn)量分別較單施化肥處理提高14.42%和12.40%（表4），但由于水稻對(duì)SON的直接吸收能力高低及其機(jī)理至今尚不清楚，故不同施肥處理土壤SON含量的提高對(duì)水稻產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)及其差異尚有待于進(jìn)一步深入研究。

表4 長(zhǎng)期不同施肥處理水稻產(chǎn)量Table 4 Rice yield under long-term fertilization relative to treatment

3.2 長(zhǎng)期不同施肥處理對(duì)土壤SON組分的影響

長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤SON的組分含量影響深刻，影響程度因施肥處理而異。本研究結(jié)果表明，游離氨基酸氮和可溶性蛋白氮共占SON的36.66%～44.55%，是SON中重要的組成成分。不同施肥處理間土壤游離氨基酸氮和可溶性蛋白氮含量差異表現(xiàn)為NPKS ＞ NPKM ＞ NPK ＞ CK，與SON含量差異一致，說明氮肥的施入 （包括化肥和有機(jī)肥） 導(dǎo)致土壤SON、游離氨基酸和可溶性蛋白氮含量同步增加。主要與微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解過程中的代謝有關(guān)，即氮肥的施入提供豐富的能源物質(zhì)，從而增加微生物的活性，土壤微生物分解有機(jī)物質(zhì)與合成土壤腐殖質(zhì)過程中，導(dǎo)致土壤SON總量和易礦化有機(jī)態(tài)氮的增加［27］。土壤SON是土壤有機(jī)質(zhì)在微生物作用下的產(chǎn)物，因此土壤SON組分必然受土壤有機(jī)質(zhì)含量、微生物量、相關(guān)酶活性及土壤本身理化性質(zhì)的影響，本研究結(jié)果表明水田土壤中各類游離氨基酸和可溶性蛋白含量變化與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、MBN、蛋白酶和谷氨酰胺酶呈正相關(guān)，與容重呈負(fù)相關(guān)（圖5a，圖5b）。土壤有機(jī)質(zhì)含量越高，微生物底物和酶促基質(zhì)含量越高，使得MBN、蛋白酶和谷氨酰胺酶活性也越高，從而促進(jìn)有機(jī)氮分解成易礦化小分子游離氨基酸氮和可溶性蛋白氮，因此施肥尤其是施用有機(jī)肥對(duì)增加水田土壤中易礦化有機(jī)氮庫(kù)具有重要作用。

長(zhǎng)期不同施肥處理土壤SON中的游離氨基酸總含量及其各組分的差異顯著 （圖3）。本研究表明不同施肥處理土壤游離氨基酸含量具有較大的差異，對(duì)SON的貢獻(xiàn)率也不同，NPKM處理的貢獻(xiàn)最高（39.23%），NPK（36.16%）與CK（33.76%）處理次之，NPKS處理最低（31.94%），這是因?yàn)椴煌┓侍幚硐峦寥腊被嵘a(chǎn)速率不同，秸稈中含有大量的單寧、多酚等分解及其礦化率非常緩慢的大分子化合物，且進(jìn)入土壤的多酚和單寧也極易與蛋白質(zhì)結(jié)合，從而使蛋白質(zhì)的分解速率降低［28］。長(zhǎng)期不同施肥處理下各處理耕層土壤中均呈現(xiàn)出中性氨基酸 ＞ 酸性氨基酸 ＞ 堿性氨基酸，這與林地、茶園土壤游離氨基酸的研究結(jié)果一致［6,15］，主要是因?yàn)橹行园被岱N類多，所以其含量高于另外兩類氨基酸，而堿性氨基酸的化學(xué)穩(wěn)定性較低，容易發(fā)生降解，因此在氨基酸組成中占的比例較低［29］。

長(zhǎng)期不同施肥處理土壤氮庫(kù)組成相似，但各組分間含量具有一定的差異，NPKM處理所增加的氮主要為小分子易礦化氮，而NPKS處理所增加氮主要為大分子的未知氮 （圖4）。不同有機(jī)肥配施化肥對(duì)土壤有機(jī)氮組分差異特征的影響機(jī)制可能有以下途徑：（1）有機(jī)物料自身所含的養(yǎng)分差異直接導(dǎo)致土壤SON組分差異。牛糞中含有大量的水溶性小分子有機(jī)化合物（氨基酸、脂肪酸、多糖等）［22］，施入土壤后通過微生物的固定直接影響土壤中SON的組分，因此NPKM處理顯著地提高了土壤氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)含量，但對(duì)土壤大分子含氮化合物沒有明顯影響。而水稻秸稈中木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等難礦化大分子化合物含量高［30］，施入土壤后主要提高大分子有機(jī)質(zhì)含量。（2）有機(jī)物料的C/N差異，通過影響土壤微生物的礦化固定作用從而改變土壤SON組分。水稻秸稈C/N較高，微生物的生長(zhǎng)受氮限制，礦化出的氮被微生物迅速固定，因此MBN含量較高，而C/N較低的牛糞，施入土壤后微生物生長(zhǎng)主要受碳限制，無機(jī)氮同化量較少，因此1 310 cm-1的特征峰相對(duì)強(qiáng)度較大（表2）。

4 結(jié) 論

長(zhǎng)期不同施肥處理下水田土壤SON含量占土壤TSN的46.16%～62.45%，是水田土壤可溶性氮庫(kù)的重要組成成分，不同施肥處理耕層土壤SON含量的變化趨勢(shì)表現(xiàn)為NPKS ＞ NPKM ＞ NPK ＞ CK。施肥顯著提高土壤SON各組分含量（包括游離氨基酸氮、可溶性蛋白氮和酰胺類氮），SON中酰胺類未知有機(jī)氮組成有待于進(jìn)一步研究確定。不同有機(jī)肥配施化肥對(duì)SON組分的貢獻(xiàn)率不同，牛糞與化肥配施增加的有機(jī)氮以小分子SON為主，而水稻秸稈與化肥配施增加的有機(jī)氮?jiǎng)t以大分子SON為主。長(zhǎng)期不同施肥處理下水田土壤SON含量及其組分與土壤全氮、谷氨酰胺酶、蛋白酶、MBN、有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)，而與容重呈負(fù)相關(guān)。