福建典型冷浸田土壤样品中的有机碳、氮组分特点

　　冷浸田是福建省主要的一种中低产田类型,以水冷土温低、土体潜育、结构不良、有毒物质多、产量低等为主要特征。而对冷浸田改良措施的选择和改良效果的评价应基于充分了解冷浸田土壤与同一单元景观内非冷浸田土壤的本质属性基础上。

　　廖敏等分析了我国冷浸田主要分布的7个省份冷浸田土壤样品的养分特征,通过与当地高产田土壤比较,发现我国冷浸田土壤中有机质含量总体高于高产田。冷浸田土壤有机质含量高,但生产力水平低,除了长期淹渍造成的还原性条件,是否还与土壤有机质的组分特征有关?土壤活性有机质是土壤中有效性较高、易被土壤微生物分解矿化、对植物养分供应有最直接作用的有机质;有研究表明,长期不施肥或单施化肥的土壤有机质含量稍有增加,但活性有机质下降,而施有机肥不仅增加有机质含量,也同时增加了活性有机质含量,说明活性有机质一定程度上可表征土壤有机质的 “品质”。微生物生物量C与水溶性C又是活性有机质的重要组分。为此,本研究通过采集福建典型冷浸田的土壤样品,并与邻近景观单元内的非冷浸田土壤样品进行配对比较,以厘清2种土壤在有机碳及其密切相关的有机N组分方面的差异,为今后土壤改良,乃至筛选冷浸田适宜的改良评价指标的选择提供依据。

　　1 材料与方法

　　2011年水稻冬闲期,在福建闽侯、浦城、建瓯、尤溪、上杭、建宁6县 (市)调查地点选择邻近景观单元内的冷浸田与非冷浸田土壤样点7对(表1),二者土壤发生背景(地形、母质等)基本一致,分别采取0~20cm耕层土壤进行有机C、全N、微生物生物量C、微生物生物量N、水溶性C、水溶性N分析,并通过配对法比较二者差异性。【表1】

　　微生物生物量C参照鲁如坤等方法,即用氯仿熏 蒸-K2SO4浸 提 法,浸 提 液 都 用 日 本 岛 津Shimadzu 500有机碳分析仪测定。熏蒸杀死的微生物中C,被K2SO4所提取的比例取0.38。

　　水溶性C测定方法:称取20g新鲜土样放入100mL塑料离心管中,加入50mL蒸馏水,在振荡器中振荡1h;并以5 000r·min-1离心15min,对浮在表层的物质进行抽吸,并用孔径0.45μm滤膜对上清液进行过滤。澄清中C含量即为水溶性碳,用日本岛津Shimadzu≥500有机碳分析仪测定。

　　土壤微生物生物量N样品前处理同土壤微生物生物 量C方法,浸提后的水溶液用Shimadzu500测定,熏蒸杀死的微生物中的氮被K2SO4所提取的比例取0.45。水溶性N样品前处理同水溶性C方法,浸提后的水溶液用日本岛津Shimadzu 500测定。有机C、全N均用常规分析方法。用Excel和DPS进行数据统计分析,配对t检验法进行差异显着性检验。
　　
　　2 结果与分析

　　2.1 冷浸田与非冷浸田土壤有机C与全N含量比较
　　从表2可以看出,具有相似发生背景形成的冷浸田 土 壤 有 机C含 量 变 幅 为18.97~29.87g·kg-1,均值较非冷浸田提高22.1%,差 异显着;冷浸田土壤全N含量变幅为2.01~2.90g·kg-1,均值比非冷浸田提高15.5%,但差异不显着;从C/N来看,冷浸田土壤C/N变幅为8.78~10.90,均值较非冷浸田提高0.56个单位,差异极显着。从中可以看出,冷浸田有机质含量高,说明增产潜力大,有别于一般中低产田土壤特征。【表2】

　　2.2 冷浸田与非冷浸田土壤活性有机C组分比较
　　微生物生物量C与水溶性C是有机质的主要组分,其中微生物生物量是土壤物质循环的发动机,是土 壤 肥 力、健 康 状 况 早 期 变 化 的 “指 示器”。由表3可知,冷浸田土壤微生物生物量C与水溶性C含量均显着或极显着低于非冷浸田,其中,冷 浸 田 微 生 物 生 物 量C变 幅 为27.10~173.96mg·kg-1,均值比相应的非冷浸田降低74.7%,水 溶 性C变 幅 为104.28 ~ 359.81mg·kg-1,均值比相应的非冷浸田降低23.7%。【表3】

　　从土壤微生物生物量C与水溶性C占总有机C的比重来看 (表4),微生物生物量C/有机C比重变幅 为0.92‰ ~7.67‰,均 值 比 非 冷 浸 田 低17.14个 千分点;水溶性C/有机C比 重 变 幅 为3.60‰~12.04‰,均值比非冷浸田低5.95个千分点,二者均达到显着差异水平。【表4】

　　
　　2.3 冷浸田与非冷浸田土壤活性有机N组分比较
　　微生物生物量N与水溶性N是重要的有机N的重要组分。由表5可知,冷浸田土壤微生物生物量N变幅为6.01~28.85mg·kg-1,均值比相应的非冷浸田降低78.4%,差异极显着;水溶性N变幅为5.67~13.28mg·kg-1,较相应的非冷浸田降低20.0%,但差异不显着。【表5】

　　从土壤微生物生物量N与水溶性N占全N的比重来看 (表6),微生物生物量N/有机N比重变幅为2.22‰~13.36‰,均值比非冷浸田低35.09个千分点,差异极显着;水溶性N/总N比重变幅为2.07‰~6.00‰,均值比非冷浸田低1.75个千分点,但差异不显着。【表6】

　　
　　3 讨论与结论

　　3.1 冷浸田与非冷浸田有机
　　C组分差异原因本研究表明,冷浸田土壤有机C含量/N显着高于非冷浸田,但冷浸田土壤微生物生物量C与水溶性C组分及二者占有机C比重均显着低于非冷浸田。造成有机质组分差异明显的原因可能与土壤水分差异并导致物质循环不同有关。冷浸田长期淹水浸滞,水土温度低,通透性差,不利于微生物繁殖生长,有机质累积而矿化缓慢。以往研究也表明,同一类型湿地沉积物剖面有机碳与水分含量之间为极显着相关关系。在一定水分范围内 (水田:45% ~90%田 间 饱 和 持 水 量;旱 地:45%~75%田间饱和持水量),提高含水量可以促进水田和旱地土壤有机C的矿化,有利于养分的释放,但对土壤活性有机C(可溶性有机C和微生物生物量C)无促进甚至有抑制作用。长期淹水条件下,土壤有机质中易于变化的结构逐渐趋于老化,成为稳定性的有机C,限制了土壤生产力水平的发挥。因而,在改良措施选择上应以促进有机质矿化与活化为目标,适当降低有机质总含量,而提高活性有机质组分含量。采取开沟排水、水旱轮作、垄畦栽培等措施,一定程度上可促进土壤通透,提高产量,其是否促进了有机质结构的改善值得进一步研究。此外,利用光学性质测定腐殖质的结构和本性已得到应用,鉴于冷浸田土壤有机质的独特性,开展利用红外光谱等研究冷浸田土壤腐殖质的分子量、芳香化及主要官能团特性对进一步揭示冷浸田低产的本质属性具有重要意义。

　　3.2 冷浸田改良质量评价适宜指标选择

　　本研究表明,对冷浸田而言,土壤有机质不是主要的肥力限制因子,而活性有机质能够较好地反映出冷浸田有机质的品质,其较低的含量一定程度上显示出肥力障碍特征。另有研究表明,作为活性有机质的重要组分,微生物生物量碳/有机碳 (Cmic/Corg)比值可以作为反映因土壤管理措施变化而造成有机质变化的一个指标,能预测土壤机质长期变化或监测土地退化及恢复。可以考虑用冷浸田土壤微生物生物量C或水溶性C作为冷浸田改良效果评价的参考指标之一。冷浸田改良后该指标的提升反映出冷浸田土壤障碍削减与向较高肥力的方向演化,但进行土壤质量评价前,必须先从大量土壤理化、生物学参数中严格选取对土壤质量敏感的评价参数最小数据集,因而活性有机质组分是否最终进入评价参数最小数据集还有待进一步研究。

　　参考文献:

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