肥料氮的固持与固定对抑制剂与碳源添加的响应

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肥料氮施入土壤后可通过微生物固持和粘土矿物固定保存于土壤当中,而后被固持和固定的肥料氮会逐渐矿化和释放,供作物利用。相关过程明显受氦素养分管理措施,如:抑制剂和有机碳源添加等的影响。因此,本研究通过盆栽试验与培养试验,利用15N标记技术,分析了施用硝化抑制剂、脲酶抑制剂和碳源后,肥料氮在各氮库中的分配与转化过程,明确了肥料氮的微生物固持和矿物固定在保氮和供氮中的作用,结合小麦产量与吸氮量结果,阐明了抑制剂与碳源添加对氮肥利用效率的影响。  无碳源添加条件下,硝化抑制剂与脲酶抑制剂均有利于提高作物产量和氮肥利用效率,两种抑制剂配施效果更优。但大量碳源(秸秆10 t ha-1)与氮肥一同施用时,小麦产量显著降低,碳源与抑制剂配施处理产量降低尤为严重。调节碳源用量(秸秆5 t ha-1)和施用时间后小麦籽实产量和氮肥利用效率均随抑制剂和碳源的施用而提高,其中脲酶抑制剂效果更为明显。上述结果差异主要由不同养分管理条件下肥料氮在土壤氮各库中的分配及其有效性的差异和土壤氮素有效性变化所共同引起的。  无碳源添加条件下,固定态铵在保氮和供氮方面的作用大于有机氮库,试验第12天至试验结束,固定态铵保氮和供氮作用是有机氮库1.5倍和2.6倍;随着碳源与氮肥同时添加,微生物固持作用增强,有机氮库在保氮和供氮方面作用超过固定态铵库,后者保氮和供氮作用仅为前者的28%和38%。  抑制剂可提高固定态铵在保氮和供氮中的作用,尤以硝化抑制剂作用效果明显;抑制剂还可延缓固定态铵释放,改善土壤供氮与作物需氮同步性,但随着碳源与氮肥同时添加,这一作用被明显减弱。  无碳源添加条件下,抑制剂均可提高有机氮库在保氮和供氮中的作用,脲酶抑制剂效果更明显;随着碳源添加,硝化抑制剂进一步促进微生物对肥料氮的固持,而脲酶抑制剂则减少肥料氮的固持。  碳源的添加减少了肥料氮的损失,这主要是因为更多的肥料氮保存在非微生物有机氮库中,其有效性明显低于微生物氮和固定态铵,造成肥料总体有效性的降低;同时,碳源的施用也降低了土壤氮素的有效性,随抑制剂的施用而加剧,且抑制剂与碳源配施还延缓了土壤氮素有效性的恢复,这些应是造成作物减产的主要原因。  调整碳源添加时间和用量后,肥料氮固持在保氮中的作用得到提升,但并未显著影响肥料氮的矿物固定和释放在保氮和供氮中的作用,提高氮肥利用效率同时也提高了土壤氮素有效性,更有利于作物增产。  综上所述,在潮棕壤上,无碳源添加条件下,硝化抑制剂和脲酶抑制剂均有助于提高微生物量氮和固定态铵在保氮和供氮中的作用,且可调节固定态铵释放时间格局,提高氮素供给时效性。碳源与氮肥同时施用,更多肥料氮被微生物固持进入有机氮库,肥料氮有效性降低;硝化抑制剂使之进一步加剧,而脲酶抑制剂则可缓解了氮素有效性低的问题。碳源与氮肥非同步添加,肥料氮的固持在保氮和供氮中作用提高,但固定态铵的相关作用及土壤中氮素有效性未受明显影响。因此,合理调节碳源用量与施用时间,可有效提高作物产量,进一步发挥抑制剂效果,减少肥料氮损失,提高氮肥利用效率。
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