土壤全氮含量和分布特征研究

王國偉

摘要：施用氮肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的關(guān)鍵措施，但同時也會引起土壤和河流環(huán)境污染;因此，研究區(qū)域土壤中全氮含量和分布特征，對土地資源利用、提高氮肥利用率具有重要意義。以山西中南部某縣土壤為研究對象，對土壤表層全氮含量、垂直剖面分布特征進行研究。結(jié)果表明，該區(qū)域土壤表層全氮平均值為0.9582g/kg，比全國土壤背景值（0.64g/kg）高出49.7%;在土壤垂直剖面層上，隨著深度的增加，土壤全氮含量逐漸減少;土壤全氮與有機質(zhì)兩者之間具有較好的線性關(guān)系。

關(guān)鍵詞：土壤;全氮;剖面;有機質(zhì)

Abstract：In order to obtain higher output，the key measure is the application of nitrogen fertilizer;But it also causes soil and river environmental pollution;Therefore，The study of soil total nitrogen content and distribution characteristics in the region is of great significance to the utilization of land resources and the improvement of nitrogen use efficiency. In this paper，the soil in a county in south-central Shanxi Province was taken as the research object， and the characteristics of total nitrogen content and vertical profile distribution in the soil surface were studied. The results show that the average value of total nitrogen in the topsoil is 0.9582g/kg，which is 49.7% higher than the national background value（0.64 g/kg）. On the vertical profile of soil， with the increase of depth，the content of total nitrogen in soil decreases gradually;There is a good linear relationship between total nitrogen and organic matter.

Key words：Soil;Total nitrogen;Vertical section;Organic matter

1 引言

土壤是孕育萬物生長的搖籃，是人類文明的基石，是地球系統(tǒng)中生物多樣性最豐富、能量交換和物質(zhì)循環(huán)最活躍的層面。氮是植物生長必備的營養(yǎng)元素。近百年來，人類活動向土壤中輸入了較多的氮素。土壤全氮是所有形態(tài)的氮素，是評價土壤肥力和土壤質(zhì)量的重要指標，是氮循環(huán)的重要發(fā)源地，因此，分析土壤中全氮的含量和分布特征，對土地資源合理利用、提高氮肥利用率、科學(xué)種植具有重要的研究意義，目前已成為土壤科學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究熱點之一[1-2]

已有研究認為土壤全氮受土壤類型、土層深度、土地利用方式、枯枝落葉、水土流失等影響[3-7]。山西中南部某縣農(nóng)業(yè)資源豐富，是山西省重要的糧食、水果生產(chǎn)基地，種植業(yè)發(fā)達。為了探究該區(qū)域土壤氮素特征，基于該縣不同深度耕地剖面樣品數(shù)據(jù)，研究不同環(huán)境條件下土壤中氮元素在垂直方向上的分布特點，為認識該區(qū)域土壤氮的積累及其環(huán)境遷移性提供基礎(chǔ)依據(jù)，為種植業(yè)土壤管理和環(huán)境管理提供理論支撐。

2 研究方法

2.1 樣點采集 以山西中南部某縣地形圖為基礎(chǔ)，結(jié)合實際調(diào)研，借助定位系統(tǒng)，定位誤差小于5m，每個采樣位置分取不同深度的樣品，每個垂直剖面至少采集土樣5個，共采取農(nóng)田土樣178個，采樣深度都超過110cm，取樣過程嚴格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范進行[8-9]。

2.2 樣品前處理與測量分析方法 土壤樣品經(jīng)風(fēng)干處理后，首先用圓木棒碾碎，使其全部通過10目尼龍篩，然后將10目土壤樣品充分混合取出部分樣品，用瑪瑙研缽研磨，全部通過100目尼龍篩，用于測定土壤中全氮、有機質(zhì)等指標[10]。全氮的測定采用凱氏定氮儀測定[11]，有機質(zhì)采用重鉻酸鉀和硫酸亞鐵滴定，pH值采用pH計測定，各指標的測定均按照相關(guān)規(guī)定測定。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 對實驗數(shù)據(jù)進行整理，去除異常值，通過SPSS和excel對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤表層全氮含量 從表1可以看出，表層土壤（0～20cm）全氮含量變動幅度0.1428～2.2663g/kg，平均值為0.9582g/kg，變異系數(shù)為26.8%，分布較均勻;表層土壤全氮比黃淮平原全氮平均含量（0.61g/kg）高0.3482g/kg[12];比全國土壤背景值（0.64g/kg）高49.7%。

該區(qū)域土壤全氮與其他城市土壤相比較（表2），土壤全氮平均含量高于山西臨汾縣（0.82g/kg）17%，與中南部的安徽全椒縣、江蘇南京、上海城市綠地、合肥城市綠地相比，有一定的差距，但明顯高于北方哈爾濱土壤全氮含量。

3.2 土壤剖面中全氮的垂直分布特征 通過對178個不同深度的垂直剖面的樣品土壤全氮含量分析，結(jié)果如圖1所示。由圖1可見，垂直方向上，隨著深度的增加，土壤全氮含量逐漸減少;深度大于80cm以后土壤全氮變化較小;從土壤表面至20cm處土壤全氮含量變化較大，變化率為76%，且土壤全氮含量高值主要集中在0～20cm的土壤表層，結(jié)合采樣現(xiàn)場情況，主要為植物根系從土壤中吸收氮質(zhì)元素留存到土壤表層，導(dǎo)致土壤氮素都集中在土壤表層。

3.3 土壤全氮與有機質(zhì)的關(guān)系 土壤有機質(zhì)與全氮是土壤養(yǎng)分的重要標志，是評價土壤肥力的重要指標[20-21]。該區(qū)域土壤有機質(zhì)變化范圍為0.02%～7.8%，平均值為3.89%。如圖2所示，R2=0.7624，表明全氮與有機質(zhì)兩者之間具有明顯的相關(guān)性（p<0.01），全氮與有機質(zhì)滿足的線性方程為y=0.0295x+0.0031，其中y表示有機質(zhì)含量，x為土壤全氮含量;說明土壤全氮含量和有機質(zhì)含量具有很強的相關(guān)性，其含量變化的趨勢一致。有機質(zhì)含量高，其全氮含量也較高。

4 結(jié)論

（1）山西中南部某縣土壤（0～20cm）全氮含量為0.1428～2.2663g/kg，平均值為0.9582g/kg，表層土壤全氮比黃淮平原全氮平均含量（0.61g/kg）相比高0.3482g/kg;比全國土壤背景值（0.64g/kg）高49.7%。

（2）在土壤垂直剖面層上，隨著深度的增加，土壤全氮含量逐漸減少;深度大于80cm以后土壤全氮變化較小;土壤全氮含量高值主要集中在0～20cm的土壤表層。

（3）相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤全氮與有機質(zhì)兩者之間具有明顯的相關(guān)性，其線性方程為y（有機質(zhì)）=0.0295x（全氮）+0.0031。

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（責(zé)編：楊 林）