秸稈與氮肥配施對黑鈣土氮素礦化和硝化作用的影響

郭 策，李宜聯(lián)，郭 媛，曹雪楓，趙興敏，王鴻斌

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林省商品糧基地土壤資源可持續(xù)利用重點實驗室，長春 130118）

黑鈣土是農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)寶貴的自然資源，但近年來由于過度施用化肥和不合理利用土地導(dǎo)致黑鈣土區(qū)土壤退化，有機(jī)質(zhì)含量逐年下降，氮素有效性不足，使農(nóng)作物生產(chǎn)遭遇瓶頸[1]。研究表明，秸稈還田既可調(diào)控黑鈣土養(yǎng)分供應(yīng)，又可實現(xiàn)秸稈資源化利用，促進(jìn)綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展[2]。還田后秸稈在植物根系和微生物作用下分解，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦迟|(zhì)沉積在土壤中，有效提升土壤有機(jī)質(zhì)含量[3]。

秸稈還田后腐解速率受溫度、水分、秸稈還田量、外源氮素、腐解時間等因素影響[4]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，外源氮素對秸稈腐解影響較大。添加外源氮素，可提高土壤有效氮含量，減小作物生長的氮爭奪，加快微生物繁殖，加速秸稈礦化過程，促進(jìn)秸稈分解[5]。同時，外源氮素通過微生物礦化作用將土壤中有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮供植物吸收利用[6]。

有機(jī)氮礦化速率決定土壤中用于植物生長和微生物同化所需氮素可利用性，對維持土壤氮素供應(yīng)具有重要意義[7]。硝化作用是指硝化細(xì)菌將土壤中銨態(tài)氮氧化成硝態(tài)氮的過程。硝化作用減少氨揮發(fā)，但由此形成的硝態(tài)氮可能因淋溶和地表徑流損失而污染水源，還可能通過反硝化作用導(dǎo)致溫室氣體排放，致使全球變暖[8]。因此，研究土壤中氮素礦化和硝化作用對于提升土壤肥力和保護(hù)環(huán)境具有雙重意義。

目前，關(guān)于秸稈還田對土壤氮素礦化的影響[2]、施肥對土壤氮素礦化和硝化作用的影響[9]報道較多，而關(guān)于秸稈與氮肥配施對黑鈣土氮素礦化和硝化作用的研究卻鮮有報道。

本文以吉林省典型黑鈣土為研究對象，采用室內(nèi)培養(yǎng)試驗，研究不同秸稈添加量與氮肥配施對黑鈣土氮素礦化和硝化作用的影響，為完善黑鈣土地區(qū)秸稈還田技術(shù)，合理調(diào)控土壤氮素循環(huán)提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為黑鈣土，于2019年5月采自吉林省長春市農(nóng)安縣華家鎮(zhèn)袁家屯（125°7′E，44°18′N），采用蛇形布點、多點混合方法采樣，取土深度為0～20 cm。樣品自然風(fēng)干，去除肉眼可見秸稈等有機(jī)殘體，過2 mm 篩混勻備用。土壤pH為8.68，速效磷為4.83 mg·kg-1，速效鉀為134 mg·kg-1，堿解氮為46.27 mg·kg-1，有機(jī)碳為14.49 g·kg-1，全氮為1.27 g·kg-1，C/N 為11.41。供試玉米秸稈取自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗田，樣品自然風(fēng)干，去除雜物后粉碎過1 mm 篩備用。該玉米秸稈含有機(jī)碳486.15 g·kg-1，全氮5.29 g·kg-1，C/N為91.9。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗采用兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，分別為秸稈還田量和施肥兩個因素。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實際，秸稈還田深度為0～20 cm 耕層土壤，其重量約為2 250 t·hm-2。玉米秸稈全量還田為14 400 kg·hm-2，1 kg 土壤添加6.4 g 玉米秸稈。秸稈添加量共設(shè)5個水平，每個水平按照還田倍數(shù)添加：不加秸稈、秸稈半量、秸稈全量、秸稈2 倍、秸稈5 倍處理分別稱取0、3.2、6.4、12.8、32 g 玉米秸稈與1 kg土混勻。氮肥添加量按照當(dāng)?shù)鼗适┯昧康卣急日鬯悖? kg耕層土壤施用0.2478 g尿素或0.5448 g磷酸氫二銨。按照秸稈添加量及施加氮肥種類不同，試驗共設(shè)15種處理（見表1），每種處理重復(fù)3次。

稱取1 kg 土壤，加蒸餾水調(diào)節(jié)樣品含水量至20%，裝入長×寬×高為21.3 cm×15.6 cm×8.3 cm，體積為2 700 mL 長方形帶蓋（側(cè)上方有通氣孔）塑料盒中，稱重后放于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中預(yù)培養(yǎng)一周，以激活土壤微生物。按試驗設(shè)計加入秸稈及化肥，混勻后于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)120 d，期間每隔4 d通過稱重補(bǔ)充水分以彌補(bǔ)蒸發(fā)損失量。

在第0、2、4、6、10、20、30、45、60、120天取出盒中部分樣品，測定土壤NH4+-N和NO3--N 含量。具體操作方法如下：稱取新鮮土樣12 g，加100 mL 0.01 mol·L-1CaCl2浸提液，25 ℃水浴下振蕩浸提60 min，將混合液過濾于100 mL塑料瓶內(nèi)，連續(xù)流動分析儀AA3立即測定或儲存于冷凍室。另外稱取10 g新鮮土樣于錫紙中計算含水量（105 ℃下烘干8 h）。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

礦質(zhì)氮含量按照公式（1）計算：

式中，M為礦質(zhì)氮含量（mg·kg-1）；（NH4+-N）t和（NO3--N）t分別為培養(yǎng)td時銨態(tài)氮含量和硝態(tài)氮含量（mg·kg-1）。

凈氮礦化量、凈氮礦化速率按照公式（2）和（3）計算：

式中，NP為凈氮礦化量（mg N·kg-1）；[（NH4+-N）+（NO3--N）]t為培養(yǎng)td時銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量之和（mg N·kg-1）；[（NH4+-N）+（NO3--N）]t0為培養(yǎng)0 d時銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量之和（mg N·kg-1）；Nm為凈氮礦化速率（mg N·kg-1·d-1）；t為培養(yǎng)天數(shù)；t0為0 d。

凈硝化速率按照公式（4）計算：

式中，Nx凈硝化速率（mg NO3--N·kg-1·d-1）；（NO3--N）t和（NO3--N）t0分別為培養(yǎng)td 和0 d 時NO3--N含量（mg NO3--N·kg-1）。

試驗數(shù)據(jù)均為3 次重復(fù)平均值。采用Excel 2010 和Origin 8.5 整理數(shù)據(jù)及繪圖，使用SPSS 22.0分析試驗數(shù)據(jù)單因素方差，LSD方法分析處理間平均數(shù)P＜0.05水平差異顯著性。

表1 不同處理土壤編號Table 1 Soil numbers of different treatments

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈及氮肥添加條件下黑鈣土礦質(zhì)氮含量動態(tài)變化

圖1 為不同秸稈添加量黑鈣土分別在不加氮肥、施加尿素和施加磷酸氫二銨條件下礦質(zhì)氮含量（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量之和）動態(tài)變化。隨培養(yǎng)時間增加，各處理礦質(zhì)氮含量表現(xiàn)為先升后降，再緩慢上升，最后趨于穩(wěn)定（CK 除外）。而CK 處理礦質(zhì)氮含量培養(yǎng)前4 d迅速上升，4～60 d則緩慢上升，最后趨于平穩(wěn)。

不加氮肥條件下（見圖1a），4 種處理（1/2MS、MS、2MS、5MS）礦質(zhì)氮含量變化規(guī)律相同。培養(yǎng)前4 d，4 種處理礦質(zhì)氮含量均呈上升趨勢，變化范圍為1.12～24.78 mg·kg-1，2MS 和5MS 礦質(zhì)氮含量上升幅度顯著高于1/2MS和MS。培養(yǎng)4～10 d，4種處理礦質(zhì)氮含量迅速下降，其中1/2MS 下降幅度最?。?2.57%），5MS最大（96.33%）。而培養(yǎng)10～60 d 則出現(xiàn)不同程度上升。至培養(yǎng)結(jié)束時，不加氮肥土壤中，CK 礦質(zhì)氮含量為50.85 mg·kg-1，1/2MS、MS、2MS、5MS 礦質(zhì)氮含量分別為31.43、20.63、2.47、0.99 mg·kg-1，分別比CK降低38.19%、59.43%、95.14%、98.05%。

施加尿素條件下（見圖1b），培養(yǎng)前20 d，N、N-1/2MS和N-MS礦質(zhì)氮含量呈相同變化趨勢：培養(yǎng)第4 天達(dá)到峰值，培養(yǎng)4～20 d 出現(xiàn)不同程度下降。而N-2MS 和N-5MS 在培養(yǎng)前20 d一直呈下降趨勢。培養(yǎng)20～60 d，5種處理礦質(zhì)氮含量呈不同程度上升，且各處理單位時間內(nèi)累積礦質(zhì)氮含量逐漸減少。隨培養(yǎng)時間增加，不同處理間土壤礦質(zhì)氮含量差異顯著（P＜0.05），表現(xiàn)為N＞N-1/2MS＞N-MS＞N-2MS＞N-5MS。培養(yǎng)60～120 d，N 和N-1/2MS 礦質(zhì)氮含量不增加，其礦化速率接近于0，N-MS 和N-2MS仍有一定礦化速率（0.14～0.22 mg·kg-1·d-1），而N-5MS礦質(zhì)氮含量出現(xiàn)負(fù)增長。

施加磷酸氫二銨條件下（見圖1c），P、P-1/2MS 和P-MS 礦質(zhì)氮含量均在培養(yǎng)第2天達(dá)到峰值，培養(yǎng)2～10 d則迅速下降。而P-2MS和P-5MS培養(yǎng)前10 d呈下降趨勢。培養(yǎng)10～60 d，5種處理礦質(zhì)氮含量出現(xiàn)不同程度上升，且差異顯著（P＜0.05），表現(xiàn)為P＞P-1/2MS＞P-MS＞P-2MS＞P-5MS。培養(yǎng)60～120 d，P處理礦質(zhì)氮含量不增長，P-1/2MS、P-MS和P-2MS 仍有一定礦化速率（0.06～0.26 mg·kg-1·d-1），而P-5MS礦質(zhì)氮含量出現(xiàn)負(fù)增長。

圖1 秸稈及氮肥添加對黑鈣土礦質(zhì)氮含量的影響Fig.1 Effects of straw and nitrogen fertilizer on mineral nitrogen content of chernozem

由圖1可見，秸稈全量還田條件下，施加氮肥處理礦質(zhì)氮含量顯著高于不加氮肥處理，施加尿素處理礦質(zhì)氮含量顯著高于施加磷酸氫二銨處理（P＜0.05），表現(xiàn)為N-MS＞P-MS＞MS。尿素施加量相同條件下，礦質(zhì)氮含量隨秸稈施加量增加而降低，表現(xiàn)為：N＞N-1/2MS＞N-MS＞N-2MS＞N-5MS。磷酸氫二銨施加量相同條件下，礦質(zhì)氮含量隨秸稈施加量增加而降低，表現(xiàn)為P＞P-1/2MS＞PMS＞P-2MS＞P-5MS。

2.2 秸稈及氮肥添加對黑鈣土氮素礦化作用的影響

圖2為秸稈及氮肥添加對黑鈣土凈氮礦化量和平均凈氮礦化速率的影響。對于CK處理，凈氮礦化量隨培養(yǎng)時間增加逐漸升高。不加氮肥條件下（見圖2a），4 種處理（1/2MS、MS、2MS、5MS）凈氮礦化量在培養(yǎng)初期均呈上升趨勢，第4天時達(dá)峰值，之后隨培養(yǎng)時間增加急劇下降。黑鈣土有機(jī)氮礦化受秸稈添加量影響較大，培養(yǎng)前4 d，4種處理凈氮礦化量隨秸稈添加量增加而升高，且差異顯著（P＜0.05）。培養(yǎng)6～45 d，4 種處理凈氮礦化量均為負(fù)值，且1/2MS＜MS＜2MS＜5MS，這是因為秸稈碳氮比較高，微生物對無機(jī)氮固持作用大于有機(jī)氮礦化作用[6]。培養(yǎng)60～120 d，1/2MS 和MS凈氮礦化量均呈增長趨勢，而2MS 和5MS 呈負(fù)增長，說明過量秸稈添加促進(jìn)土壤礦質(zhì)氮同化。經(jīng)120 d培養(yǎng)，1/2MS、MS、2MS、5MS凈氮礦化量分別為11.49、9.30、-0.25、-0.93 mg N·kg-1，分別比CK 降低58.20%、66.17%、100.91%、103.38%。說明秸稈添加量越多，微生物對無機(jī)氮固持量也越多。

施加尿素條件下（見圖2b），N、N-1/2MS 和N-MS呈相同變化趨勢：隨培養(yǎng)時間增加，出現(xiàn)兩次高峰，一次低谷。其中，最高峰出現(xiàn)在培養(yǎng)第4天，黑鈣土凈氮礦化量達(dá)32.53～59.66 mg N·kg-1，隨后逐漸降低，培養(yǎng)第20 天降到低谷。之后逐漸上升，培養(yǎng)第120天升至第二個小高峰。N-2MS和N-5MS 培養(yǎng)期間黑鈣土凈礦化氮含量均為負(fù)值，N-MS 培養(yǎng)20～45 d 為負(fù)值。雖添加一定量尿素，但對于秸稈添加量較高處理來說，氮素仍缺乏，從而表現(xiàn)為微生物對無機(jī)氮大量固定，使凈氮礦化量為負(fù)值。

施加磷酸氫二銨條件下（見圖2c），P、P-1/2MS 和P-MS 呈相同變化趨勢：隨培養(yǎng)時間增加，出現(xiàn)兩次高峰和一次低谷。培養(yǎng)第2天即出現(xiàn)最高峰，黑鈣土凈氮礦化量達(dá)22.53～53.62 mg N·kg-1，之后逐漸降低，培養(yǎng)第10 天降到低谷。10 d 后呈階梯狀上升，培養(yǎng)第120天達(dá)到次高峰。P-2MS和P-5MS 培養(yǎng)期間黑鈣土凈礦化氮含量均為負(fù)值，P-MS 培養(yǎng)6～60 d 為負(fù)值。P 處理凈氮礦化量培養(yǎng)10 d后呈階梯狀上升，而N處理培養(yǎng)20 d后才逐漸上升。且培養(yǎng)第20 天時，N 處理凈氮礦化量為14.15 mg N·kg-1，而P 處理凈氮礦化量為28.18 mg N·kg-1，是N處理1.99倍。說明氮素添加量相同條件下，磷元素引入在培養(yǎng)初期促進(jìn)土壤氮礦化。

不加氮肥時（見圖2d），各處理之間平均凈氮礦化速率差異顯著，表現(xiàn)為CK＞1/2MS＞MS＞2MS＞5MS（P＜0.05）。不加秸稈時（見圖2e、f），各處理之間平均凈氮礦化速率差異顯著，表現(xiàn)為N＞P＞CK（P＜0.05）。

圖2 秸稈及氮肥添加對黑鈣土凈氮礦化量和平均凈氮礦化速率的影響Fig.2 Effects of straw and nitrogen fertilizer on net nitrogen mineralization and average net nitrogen mineralization rate in chernozem

2.3 秸稈及氮肥添加對黑鈣土氮素硝化作用的影響

不同秸稈添加量及施肥對黑鈣土氮素硝化作用影響如圖3 所示。不加氮肥條件下（見圖3a），CK凈硝化速率培養(yǎng)2～6 d呈上升趨勢，第6天時達(dá)到峰值1.25 mg NO3--N kg-1·d-1，培養(yǎng)6～120 d 逐漸降低。1/2MS、MS、2MS和5MS處理凈硝化速率培養(yǎng)2～45 d均為負(fù)值，說明培養(yǎng)前45 d，僅添加秸稈處理反硝化作用大于硝化作用，而培養(yǎng)45 d后，4種處理凈硝化速率呈正向增長。

施加尿素條件下（見圖3b），N、N-1/2MS 和N-MS凈硝化速率均隨培養(yǎng)時間增加呈下降趨勢。N-2MS凈硝化速率2～10 d內(nèi)逐漸降低，培養(yǎng)10 d后逐漸增強(qiáng)。N-5MS 凈硝化速率均為負(fù)值，但呈逐漸增強(qiáng)趨勢。培養(yǎng)前10 d，黑鈣土凈硝化速率表現(xiàn)為N＞N-1/2MS＞N-MS＞N-2MS＞N-5MS。隨后至培養(yǎng)結(jié)束，前3 種處理凈硝化速率依然滿足N＞N-1/2MS＞N-MS，而N-2MS和N-5MS凈硝化速率無明顯差異。

施加磷酸氫二銨條件下（見圖3c），P、P-1/2MS 和P-MS 凈硝化速率隨培養(yǎng)時間增加呈逐漸下降趨勢。P-2MS 凈硝化速率在2～6 d 內(nèi)逐漸降低，培養(yǎng)6 d 后逐漸增強(qiáng)。P-5MS 凈硝化速率均為負(fù)值，但呈逐漸增強(qiáng)規(guī)律。培養(yǎng)前20 d，黑鈣土凈硝化速率表現(xiàn)為P＞P-1/2MS＞P-MS＞P-2MS＞P-5MS。此后，前3種處理凈硝化速率仍滿足P＞P-1/2MS＞PMS，而P-2MS和P-5MS凈硝化速率則無明顯差異。

不添加秸稈條件下，各處理之間平均凈硝化速率（0～120 d 凈硝化速率即為平均凈硝化速率）差異顯著，表現(xiàn)為N＞P＞CK（P＜0.05）。

圖3 秸稈及氮肥添加對黑鈣土凈硝化速率的影響Fig.3 Effects of straw and nitrogen fertilizer on net nitrification rate of chernozem

3 討論與結(jié)論

土壤中有機(jī)氮僅通過微生物礦化作用轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮才能被植物吸收利用，氮礦化是土壤中氮素轉(zhuǎn)化重要環(huán)節(jié)[10]。秸稈添加使土壤產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)，這是因為秸稈向土壤中提供生物質(zhì)碳等碳源，改變土壤中微生物生命活動，從而加速土壤有機(jī)質(zhì)分解，刺激土壤氮礦化啟動[11]。黑鈣土中有機(jī)氮礦化作用與秸稈添加量及施氮種類密切相關(guān)，其實質(zhì)在于向黑鈣土中施加秸稈及氮肥時，改變其C/N 比，黑鈣土氮礦化速率和時間發(fā)生變化，從而影響黑鈣土礦質(zhì)氮含量動態(tài)變化[12]。一般認(rèn)為，C/N比大于30時，微生物對無機(jī)氮固持作用大于有機(jī)氮礦化作用，表現(xiàn)為無機(jī)氮凈同化；當(dāng)C/N比小于30時，有機(jī)氮礦化作用大于無機(jī)氮生物固持作用，表現(xiàn)為有機(jī)氮凈礦化。本研究中添加秸稈C/N比較高（91.9），秸稈為黑鈣土中異養(yǎng)微生物大量繁殖提供豐富碳源，而氮源匱乏使土壤中礦質(zhì)氮被迅速同化[13]。

從圖1可看出，不加氮肥條件下（見圖1a），培養(yǎng)期間黑鈣土礦質(zhì)氮含量表現(xiàn)為CK＞1/2MS＞MS＞2MS＞5MS，這是因為秸稈加入黑鈣土后，微生物吸收土壤中礦質(zhì)氮維持其適宜C/N比，使土壤中礦質(zhì)氮含量減少，且秸稈添加量越高，即C/N 比越高，黑鈣土中礦質(zhì)氮含量降幅越大[8]。同時，N-2MS、N-5MS、P-2MS和P-5MS 4種處理礦質(zhì)氮含量在培養(yǎng)前期持續(xù)下降，因為高C/N比秸稈施入黑鈣土后，微生物可能利用土壤中礦質(zhì)氮滿足其氮素需求，固持土壤中一定比例氮素，同時秸稈腐解過程中消耗一部分氮素，致使黑鈣土中礦質(zhì)氮含量持續(xù)下降[14]。此外，秸稈還田配施氮肥（包括尿素和磷酸氫二銨）處理中礦質(zhì)氮累積量遠(yuǎn)高于僅添加秸稈處理，原因是：一方面，秸稈被微生物降解后，其所含氮素回歸土壤，加之配施氮肥使土壤中氮素投入量遠(yuǎn)大于流失量；另一方面，微生物生命周期較短，其死亡后再次向土壤歸還氮素，增加土壤中氮素含量[15]。

凈礦化氮是指一定時間內(nèi)土壤礦化氮量與微生物固持氮量差值，是土壤氮素供應(yīng)容量指標(biāo)，指總礦化氮中超出微生物需要，還供植物吸收利用的礦質(zhì)氮，可反映土壤總供氮能力。利用室內(nèi)培養(yǎng)試驗研究土壤中氮素礦化量時，通常采用培養(yǎng)后礦質(zhì)氮增加量作為礦化程度量度[16]。從圖2可看出，MS培養(yǎng)第2天凈氮礦化量為3.54 mg N·kg-1，而N-MS 和P-MS 培養(yǎng)第2 天凈氮礦化量分別為18.80和22.53 mg N·kg-1。研究結(jié)果表明，與低氮濃度和高C/N比秸稈添加處理相比，高氮濃度和低C/N比秸稈添加處理可加速初始氮礦化，原因是土壤微生物生命活動主要取決于可礦化底物數(shù)量和氮有效性[17]。另外，添加氮肥處理氮礦化程度高于不加氮肥處理，高C/N 比秸稈添加到土壤中影響分解，而氮肥配施為微生物提供充足氮源，促使黑鈣土中微生物大量繁殖，加速有機(jī)氮礦化作用[18]。本研究還發(fā)現(xiàn)與CK相比，施加尿素顯著提升黑鈣土礦質(zhì)氮含量和平均凈氮礦化速率，因尿素中主要成分是碳酰二胺[CO（NH2）2]，為低分子質(zhì)量有機(jī)氮，易被異養(yǎng)微生物吸收利用，為有機(jī)氮礦化提供原料[19]。P 處理在培養(yǎng)第20 天凈氮礦化量是N 處理1.99倍，說明氮素添加量相同條件下，磷元素引入在培養(yǎng)初期促進(jìn)土壤氮礦化，與陳修曉等研究結(jié)果一致[20]。

土壤硝化作用是提供植物生長所需氮素重要步驟。研究表明，不加秸稈條件下，施用氮肥處理黑鈣土平均凈硝化速率遠(yuǎn)高于未施氮肥處理，說明黑鈣土中氮素含量是影響硝化細(xì)菌活性關(guān)鍵因素之一。同時，土壤中施用氮肥明顯增加硝化細(xì)菌數(shù)量和活性，增強(qiáng)黑鈣土硝化速率[9]。N-MS平均凈硝化速率最高，可能由于尿素為硝化細(xì)菌生長提供更有利生活條件。培養(yǎng)前期，僅添加秸稈4 種處理凈硝化速率表現(xiàn)為1/2MS＜MS＜2MS＜5MS，與土壤有機(jī)質(zhì)含量增加程度有關(guān)，有機(jī)質(zhì)經(jīng)黑鈣土礦化作用產(chǎn)生銨根離子是硝化過程原料[21]。故秸稈添加量越多，硝化作用越強(qiáng)。同一秸稈添加量條件下，施加氮肥處理平均凈硝化速率遠(yuǎn)高于不加氮肥處理，施加尿素處理平均凈硝化速率遠(yuǎn)高于施加磷酸氫二銨處理。因為尿素和磷酸氫二銨經(jīng)礦化作用產(chǎn)生NH4+-N 是硝化過程所需底物來源，有利于硝化作用。同時，尿素還促進(jìn)土壤中硝化微生物繁殖, 增強(qiáng)硝化活性，提高硝化速率[8]。另外，趙浩淳等研究結(jié)果表明，施磷降低硝化細(xì)菌數(shù)量，致使施加磷酸氫二銨處理平均凈硝化速率降低[22]。

本試驗結(jié)果表明，培養(yǎng)前45 d，僅添加秸稈黑鈣土處理反硝化作用大于硝化作用，可能因玉米秸稈為厭氧微生物提供豐富有機(jī)質(zhì)，導(dǎo)致黑鈣土反硝化作用增強(qiáng)[17]。另一方面，玉米秸稈C/N比較高，微生物需吸收土壤中原有礦質(zhì)氮滿足其需要，故玉米秸稈添加促進(jìn)氮同化并導(dǎo)致硝化底物減少[23]。而氮肥施入削弱微生物對無機(jī)氮生物固持作用，增加NH4+-N 濃度，加速硝化作用，這也是本研究中施加氮肥處理平均凈硝化速率遠(yuǎn)高于不加氮肥處理的原因[1]。

綜上所述，秸稈與兩種氮肥配施對黑鈣土氮素的礦化和硝化作用均有顯著影響。本試驗于室內(nèi)培養(yǎng)條件下開展，與田間實際情況存在較大差異，尤其是沒有硝態(tài)氮水溶淋失和植物吸收土壤氮素的干擾。另外，本研究僅考慮黑鈣土表層氮素轉(zhuǎn)化，未探討礦質(zhì)氮在深度上分布規(guī)律。因此，關(guān)于秸稈與氮肥配施對黑鈣土礦化和硝化作用的影響還需開展田間試驗以詳細(xì)探索。