全 文 ：绿 萍 的矿 化 和 养 分 释 放动 态 的研 究
王德光 赵妙珍 陈德富 .
( 浙江省农科院原子能 利用研究所 )
绿萍 , 是我国南方稻 区的重要肥源 。 搞清绿萍在
淹水条件下的矿化速度和供氮特性 , 这不仅对于改进
养萍和倒萍技术 , 提高肥效有重要意义 。 而且对于人
为的控制土壤的有机物质的平衡亦有重要 的参 考 价
值 。 因此 , 我们用同位素示踪法 , 研究在模拟近似水
田条件下的矿化和供氮性能 , 为水田的养萍倒萍和合
理用肥提供有关资料 。
一 、 试验材料和方法
供试土壤为青紫泥粘壤土 (全氮。 。 15 % , 全P : O 。
二 2 2 3 % , 有机质 2 . 1 2 % , 水浸P H 5 . 9 , 速效礴 s o p Pm -
速效钾 1 3 4 p pm , 取 自本院实验农场 。 土样风干磨碎
后过筛 , 然后备用 。 萍种为东德细绿萍 (A z ol la i-f
1c1 u l o i d e 3 )和本地萍 ( A z o l l a 赶n b irC at a ) 。 水稻品
种 , 早稻为青杆黄 , 晚稻杂文稻 。
绿萍的矿化试验 : 试验用绿萍在密闭的有机玻璃
光合室中分次用 “ C O : 标记 。 ’ . C 在绿萍体内的分布
苍本上是均匀的 (表 1 ) 。
表 1 绿萍组分的放射性比强
)
比 强 廊里 /克碳 )
1 0市斤 , 加入 P : 0 5 2 2 5毫克 , K : 0 1 2 5毫克 , 混 合
均匀。 5 月 2 日插秧 , 6 月 10 日施入含氮 量 为12 。毫
克的 ’ `N标记细绿萍 63 克 , 或本地萍 62 克 。 并与每 钵
施氮 1 2 0毫克 ( ( ’ , N H . ) : 5 0 ` 作对照 。 分别于复水后
不同时间取样 , 每次取样三个重复 , 水稻成熟时最后
一次取样为七个重复。 分别测定水稻吸收的总氮量和
“ N标记的肥料氮 。
土壤和植株全氮用凯氏法测定 。 “ N 用质谱计测
定。 含碳量用丘林法测定 。
二 、 结果与讨论
(一 ) 绿萍的分解及其在土壤有机物质平衡中的
作用
1
. 绿萍在淹水条件下的矿化
丫 —
l宁e o年细裸年
叭 一 ’ 一 月。 。要本地井一 一 - 一 一 份引年 未她玲
吮 ’一 `一 ` 了怕 , 年细称斗
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绿 萍 组 分
细 绿 萍 杭 州 萍
/一火扭冻~ 、 只之三
水提 物
2% H C I提取
8 0 % H Z S O `提取
木质素
整体
2 4 8 心 12
根 q 萍 后 用 之欠
碎 t` J巴
7
。 分
6 月 6 日称 七 1 市斤 , 分别加入 ’ ` C标记的新 鲜
绿萍 2 . 6 , 5 , 1 0 , 1 5克 (相当于每亩施鲜萍 1 0 00 , 3 00 0 ,
6。。。 , 9。。。斤 ) 混合后 , 投放入广口瓶内 。 在模 拟 近
似水 田条件下培养 。 培养广口瓶接上一个密闭滴水减
压装置 。 广口 瓶外的空气通过 B a( O H ) : 碱 溶 液 将
C O : 吸收后引入培养瓶内 。 培养瓶内矿 化 释 放 的
, ` C O :和 C O : 被引入盛有标准N a 0 H溶液吸收 。 然后
定期取样 , 用双指示剂法和液烁计数器分别测定溶液
中的含碳量和 ’ ` C O : 总量 , 分别计算因绿萍或因土壤
有机质矿化生成C O : 所释放的碳量 。
氮素养分释放动态的研究 : 试验绿萍 , 在一个聚
乙烯薄膜保温床内 , 以含有30 p p m ` , N硫酸 按 培 养
掖进行水培标记 。 试验系用水稻盆栽试验 , 每钵盛土
图 1 缘萍在淹水条件下的矿化
图 1 . 示出绿萍在淹水条件下的矿化情况 。 经 2
年试验证明 , 无论哪一种萍种 , 在淹水条件下的矿化
速度 , 都是前期较快 , 后期较慢 。 倒萍后第 1 至第 6
周是绿萍矿化的旺盛期 , 6 周的矿化量占全期矿化量
的一半以上 。 其中第 2 至第 3 周是绿萍的矿 化 高 峰
期 。 第 9 周开始矿化速度明显减弱 。 以 1 , 8 1年试验结
果为例 , 细绿萍和本地萍 6 周的矿化量分别为 31 . 14 毫
克和 3 5 . 9 1毫克 , 占全期矿化量的 5 7 . 0 1 %和 5 , . 5 % 。
矿化高峰期第 3周的矿化量 , 细绿萍和本地萍分别 占
全期 (整个培养期 ) 矿化量的1 1 . 07 和 1 2 . 23 % 。 但在
矿化总趋势大致相似的情况下 , 1 9 8 0年和 1 9 8 1年 2 年
的试验结果并不完全一致 。 同样时间内的矿化量也有
. 陈德富同志在浙江 省农科院 土肥所工作 。
2 2 6
某些差异 。 产生这种差异的原因 , 可能由于不同年份
每萍的腐解条件 , 以及不同年份绿萍生长条件不同有
关 。 1 9 8。年倒萍后第 1 , 2周平均气温 的 积 温 分 别 为
1 67
。
O
O
C和 1吕2 . 4 0 C比 1 , 8 1年的 16 2 。 3 o C和 17 . 。 g o C分别
离4 。 了o C和 11 . 5 o C。
2
. 不同碳氮比值的绿萍对矿化的影响
很多研究证明 : 绿色体在土壤中的矿化 , 与绿色
体本身碳氮养分的含量和比值有关 。 绿色体 含 氮 量
高 , C / N 值小 , 矿化速度快 。 含氮量低 , C / N 值大 ,
矿化速度慢 ` ’ , 2 ’ , , , 我们两年的试验研究亦证 明 有
阅样的结果 (表 2 ) 。
由此可见 , 同样的萍种 , 由于生长条件不同而造
成萍体含氮量的差异 , 必然反映在矿化速度和肥效上
的不一致 。
3
. 绿萍的矿化对土壤有机物质矿化的影响
绿萍施入土壤以后 , 不仅补给了作物的营养物质 ,
而且增加了土壤微生物活动的有效能源物质 , 激发了
表 2
瓜
不同破氮比值的娜萍对矿化的影响
试验
时间 C /N
施入的 绿萍 }矿化释放的碳 (毫克 ) I碳 (毫克 )
矿化率
(% )
80盯
19 8 0年 细绿萍本地萍
1 1
.
2 5
12
.
9 4
4 3 8
。
3 8 0
.
8 2
。
3 6
5 8
.
3 2
1 8
.
7 6
1 5
。
3 8
1 9 8 1年
细 绿萍
本地萍
1 4
.
9 4
1 1
.
7 8
4 6 4
.
2 6
3 8 7
.
4 4
5 4
.
6 2
6 .
。
3 0
11
。
7 5
1 5
。
5 6
土壤微生物的活动强度 , 促进土壤有机物质的矿化 (表
3 )
。 但不同萍种和用量 , 对土壤有机物质激发效果
是不同的 。 一般 C / N小的本地萍 (C /N 1 . 8) 比C瓜
大的细绿萍 (C脚 1 4摊 1) 激发效果大 。
4
. 绿萍在土壤有机物质平衡中的作用
长翔以来 , 人们对施用绿肥所引起的土壤有机物
质矿化的激发效应 , 以及对土壤有机物质平衡所产生
的影响 , 意见不一 。 本试验以鲜萍为试验材料 ,经 1 .2
天培养试验表明 : 无论细绿萍和本地萍 , 每 亩 施 用
表 3 耳萍的不同施用 t 对土滚有机质矿化的影晌
萍 种
绿萍施用 量
(斤 /亩 )
总矿化 盈
(毫克碳 )
绿萍矿化爱
(毫克碳 )
施肥土类有机质1未施肥土壤有机
}质矿化 量 (髦克矿化 量 (派冤碳 ) {碳 )
上壤有机 质激发盆
毫 克 碳 { %
O口J侣月兮
24
叭Ql氏以J马
.…印`几U弓口O口土dljl88,J口aO`OUō卜口.…汽hn口dAJq一卜ó只ù6 C 3 . 7 36 8 1 。 3 37 0 1 . 0 8
6 8 1
.
8 0
6 1 7
.
45
6 17
.
45
6 17
.
45
6 1 7
.
45
,doéù12月`八U,. no
.….勺O。月,ó曰且ō31匕6 6 9 . 4 67 eo 。 4 67 3 5 . 7 9
73 6
.
4 2
6
内心一从,孟肠Ul勺J吸
.…01一ondl,上`11ù6 8 7 . 1 87 0 7 . 6 47 4 0 . 9 3
7 7 9
.
5 6
6 7 9
.
5 9
6 公5 , 7 4
7 0 1
.
1称
7 1 9 2 6
6 17
. 理5
6 17
.
45
6 17
.
45
6 1 7
.
45
62
.
1 4
6 8
.
3 3
8 3
。
73
1 0 1
.
8 1
Oé内01含.口眨Un月已苦的O
.…7110甘n.2品口QU一
八én.九U工.内ù乃l
细称绿一木地萍
1 。。O斤鲜萍 , 绿萍激发效应所损失的土壤有机碳 , 均 净积于土壤中的有机碳为 34 5 。 7 毫 克 , 占 施 入 量 的
超过了绿萍分解以后积累在土壤中的碳量 , 这样造成 7 4 . 4% 。本地萍净积于土壤中的有机碳为 2 2 5 . 3 3毫克 ,
土壤有机物质亏损 。 每亩施 3 00 , 6。” , g e o o斤鲜萍 , 占施入量的 58 。 。8 % 。 根据上述试验结果 , 在生 产 实
就有一定数量的有机碳积余在土壤中 。 施用量越多 , 践中淹水条件下 , 绿萍的每亩用量 , 应以3 . ” 斤 以上
净积累量也越多 (表 4 ) 。 另外 , 不同萍种之间净积 为宜 。 这对土壤有机物质的维持和提高将产生有利形
累量亦是不 同的 。 以每亩施 9 0 0 0斤绿萍为例 , 细绿萍 响 。
表 4 绿萍在土滚有机物质平衡中的作用 (单位 : 碳毫克 / 5 。。克土 )
加入 的总碳盘 绿萍矿化 t
萍 种
绿萍使用量
斤 /亩 绿萍积累碳蛋
( 1 ) ( 2 )
,激发所损失的
土 壤碳量
( 3 ) ( 1 ) 一 ( 2 )
绿萍净积累碳 趁
( 1 ) 一 ( 2 )一 ( 3 )
n八oCJ工Q勺目n凸RùC口
.…几匕noJA通eù9叼n,曰OU,上,介才nù帅了ē卜.…ó匕Od月任`JlCJ101 0 003 0 0060 0 0
g COO
5 1
.
4 3
1 5 4
.
9 1
3 0 9
.
8 2
4 6 4
.
7 3
4 5
.
7 .
1 3 5
.
8 3
2 7 5
、
1 1
4 1 0 1 1
一 0 . 5 8
7 1
.
9 5
1 9 1
.
4 8
3 45
.
7 6
细萍绿
6 2
。
1 4
6 8
。
3 3
8 3
。
7 3
1 0 1
。
8 3
3 5
。
2 6
10 7 . 2 8
2 1 8
。
5 4
3 2 7
。 1 4
一 2右。 8 8
3 8
。
9 5
1 3 4
。
8 1
2 2 5
。
3 3
n口月01勺斑U尸aOot`nQ
.…厅`,二O口nù2,U曲O10 0 03 0 0 060 0 0
90 0 0
4 2
。
8 5
1 2 9
。
1 4
2 5 8
。
2 9
3 8 7 一 4 9
本地萍
.
2 2 7
-
以上所述的绿萍和土壤有机质矿化量 , 是根据矿
化释放的 C O : 来估算的 , 这可能要小于实际矿化的
数量 。 因为绿萍和土壤的有机物质在淹水条件下矿化 ,
除了释放 C O : 外 , 还有少量 甲烷 、 乙烯等其他气体 。
据白井乔二等报导 : 淹水条件下 添加物矿 化 释 放 的
乙烯等碳氢化合物 , 其数量甚微 , 故可忽略不计 。 甲
烷则占有一定比例 , 当添加物多时 , 产生甲烷的比例
亦高 , 反之则少 。 当添加物用量相当于 土 重。 . 5% 干
物质时 , 经 32 天培养平均释放的甲烷占全 分 解 碳 的
1
.
7 %左右 `了’ 。 而本试验中绿萍最大用量还不足土重
的 0 . 2 %干物质 , 因此可以推断 , 同样时间内矿 化 释
放的甲烷要低于 1 . 7 % 。 所以尽管矿化释放的 C O : 并
不完全反映绿萍和土壤有机物质的矿化量 。 但在一定
条件下 , 可以作为估算绿萍和土壤有机物质矿化的一
项相对参比指算 , 对指导合理用肥有一定 的 参 考 价
值。
(二 ) 绿萍的供氮特性与增产效果
1
. 绿萍的供氮状况
绿萍在淹水条件下氮素释放量的大小 , 是绿萍提
供水稻矿物质营养的一个直接指标 , 是对当季作物具
有增产效果的主要依据 。 而绿萍含氮量和氮素释放量
的大小 , 是受绿萍萍种和它 自身生长情况所影响 。 绿
萍生长好 , 含氮量高的 , 其 C / N 小 , 矿化速度快 , 提
供给水稻的氮素就多 。 在我们试验中可以观察到同样
的情况 (表 5 ) 。
由表 5 可以看出 : 以含氮量计算 , 在施肥水平相
同的条件下 , 由于绿萍的含氮量比本地萍高 , C / N小 ,
所以早稻对细绿萍的氮素利用率为 1 4 . 81 % , 对 本 地
萍氮素利用率为13 . 60 % , 前者比后 者 高 8 . 8吕% , 这
与有机碳矿化释放趋势基本相似 。 因此 , 在生产实践中
对改进养萍技术 , 养好绿萍 , 同样要引起足够重视 。
试验还表明 : 绿萍和硫酸按肥效比较 , 亦有较大
差异 。 早稻对硫酸按无机氮的吸收利用 , 大大超过对
绿萍有机氮素的利用。 硫按利用率 为4 2 . 2 3% 。 细 绿
萍的氮素利用率为 5 . 35 % , 本地萍为 4 。 6 4 , 细绿萍大
于本地萍 。 但晚稻对硫酸按的吸收利用已大为降低 ,
利用率只有1 . 92 % , 说明绿萍对当季作物供氮能力虽
然不及无机氮硫酸钱那样显著 , 但肥效稳定持久 。
另外 , 我们从水稻不同生育期对氮素吸收利用来
看 , 亦可以看出 , 细绿萍的矿化和供氮速度要大于本
表 5 不同肥料供氮特性
! 第 一 季 } 第 二 季
萍 种 卜二` 石二石花口不: ` 1互一产 - 卜二 ` 五二石刃不几二落矛石二下- 一二石而口品不面飞二一万一一一洋 ” 一 }植物吸收总氮盈 } 吸收肥料氮 l , , , 。 / {植物吸收总氮 盘 } 吸收肥料氮 1 , , , 。 /}恨理笑鉴咒次级 { 次公七红竺严 } 利用率% ! 吧吮二尝代撰 ~ l 耸鉴类丁玉次 } 利用率%} (屯克 /盆 ) { (毫 克 /盆 ) ! 刊 用 千 0/ ! (毫 克 /盆 ) 1 (毫克 /盆 ) } 刊 用 早 o/黔 1 1一…7 1 9一 … 17一 … 1 4一 … 5 9 7一 } `一 … 5一瓢 2一 ) } 。 , 。一 } 1 6一 } 13一 1 57 4一 { 5一 1 4一咨又N H ` ) : 一 l : 1 0 . 5。 1 50 . 8。 l ` 2 . 3: 1 5。。 . 3: 】 2 . 5 1 . ! 1 . 0 2
0 口` l j } l } }
地萍 (表 6 ) 。 例如倒萍后第 1 周水稻对细绿萍的氮
素吸收为 1 . 刊毫克 , 占施用里的 1 . 2% 。 而对本 地 萍
还未吸收到矿化释放的氮素 。 倒萍后第 2 周 , 水稻对
细绿萍氮素的吸收达到 4 . 32 毫克 。 而对本地萍氮素吸
收只有 2 . 21 毫克 。 从整个生育期来看 , 无论细绿萍和
本地萍 , 水稻吸收氮素的高峰在倒萍后第 4一5周 , 这
似乎比绿萍矿化释放碳的高峰期推迟 2一 3个星期 。 这
可能由于有机碳和有机氮矿化速度不同所致的。 据卡
表 6 水稻不同生育期对肥料氮的吸收利用
肥 料 项 目 秘分化 l 〕】, 牛翻 」妇1 1始穗 期 灌浆期 成熟期
6 月 7 月 7 月 7 月1 7 日
j 刁面 产闪 1 日 1 5日 3 1日
6 月
2峨日
. 绿萍 吸收话 (毫克) , . 4 4一…、 . 3 2 :::: 15
.
56 一, 7 _ 7 R
利用率 1 . : o …一3 . 。。 ` 2 · ” 6 …1 4 。 8 1
晓 业怪 (嵌点 ) o …“ · 2 1 2 。 7 5 1 2 。 60
。
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·
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8 2 …5 0 ` “ 0
5 1 !4 2
。
3 3
尔尼等研究 , 可溶性有机物的矿化要比有 机 氮 矿 化
快 。
2
. 绿萍的矿化对土壤矿物质氮的影响
表 7 指出 : 由于施肥后激发效应的存在 , 使水稻
对土坡矿物质氮的吸收总量高于未施萍的对照土壤 ,
而且其幅度大大高于水稻从肥料中吸收的氮素 。 但肥
料类型以及季节变化不同 , 其激发效应亦有差异 。 例
如早稻吸收细绿萍激发的土壤矿物质氮为 4 2 . 3 8毫克 ,
比本地萍 2 0 . 1 7毫克高一倍以上 。 而无机氮硫酸 按 的
激发效应似乎没有表现 。 随着季节的变化 , 晚稻上无
论是绿萍或硫酸钱对土壤矿物质氮的激发量均大大超
过早稻生育期间激发的土坟矿物质氮的数量 。 这 可能
与早晚私气候条件和土壤微生物活动变化有关 。
3
. 绿萍的增产效果
水稻盆栽试验表明 : 土壤施用绿萍 以后 , 增加了
水稻对氮素养分的吸收总量 , 亦增加了水稻干 物质生
产 。 考种材料证明 了这 一点 (表 8 ) 。
施用绿萍的早稻 , 稻谷产量高于不施件的对照处
9
,1
141区l’
9八U材勺的Q.目ùO通孟甩钧加
比l一日阮舰l
吸收月` ” {` ,
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铁记蕊标
·
2 2 8
·
表 7 不同处理对土澳矿物质氮的激发作用
植物吸收总 氮爱
作 物 处 理
来自肥 料中氮素{来 自施绿萍土班 {
}中盆素 (毫 克 { /
来 自未 施
坡 中氮素
绿萍土 }土壤氮激发 量
(毫 克 { /—(毫克 /盆 ( )毫 克 /盆 )I盆 ){盆 )( 毫克 /盆 )…l…ō吐胜l.l.o t.叮二 J皿,.sese细绿萍(C / N 1 1 。 2 5 )本地 萍(C /N 1 2 。 9 4)( . , N H 一) : 5 0 。 7 19 。 7 0 17 。 78 7 0 1。 9 2 6 59 . 5 4 + 4 2 . 3 8 6 . 4 26 9 6 。 0 3 1 6 。 3 2 67 9 。 7 1 6 59 。 54 + 2 0 . 1 7 3 。 Q S稻早 7 1 0 。 3 8 5 0 。 8 0 e 59 。 5 8 6 59 。 5 4 + 0 。 0 41 1。 2 5)
1 2
。
94 )
5 9 7
。
53
57 4
.
8 1
6
。
43 5 9 1
.
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5
一
5 1 5〔 9 。 2 4 5 1 8 。 3 5 + 5 0 。 毛9 9 。 8 0
{( ” N H刁 ) : 5 0 ` 1 5 6 0
·
3 2 2
。
3 1 5 5 8
。
0 1 5 1 8
。
3 5 + 3 9
。
C 6 7
。
6 0
理 , 尤以施用细绿萍最高 , 本地萍次之 , 硫 酸 钱 第
三 。 第二季连作晚稻 , 效果比早稻尤为明显 。 由此说
明 : 在同样施肥水平下 , 绿萍的增产效果 优 于 硫 酸
按 。因此 , 发展稻 田养萍是一项经济有效的增产措施 。
表 8 水稻考种资料 ( 单位 : 克 /盆 )
处 理 第 一季稻谷产通 第二季稻谷产 量
OU
3
九J门`Jù曰才O几七
.…八063J任,山.五,二ù1斑0工JJ任ōU匕éōb九D扁七.…内UOUū亡内Q2细绿萍 (C / N 11 。 2 5 )本地 萍 ( C /N 12 。 9 4 )对 照
( 1 s N H
一) , 5 0 .
参 考 文 献
〔 1 〕 朱祖祥 , 1 9 7 3 : 从绿肥的起姆效应探讨它的肥效机 制
及其在施用上的若千间题 。 浙江农业科学第兰期 10 4一
1 0 9
。
〔 2 〕 施书 莲等 , 1 978 : 绿萍的增产 和改土作用 。 土壤学 报
第 15 卷第一期 5 4一 59 。
〔 3 〕 林 心雄等 , 19 80 : 绿肥和枯杆在苏 南地区的分解特 征 。
土城学报第 17卷第四期 3 19 一 3 2 6 。
〔 4 〕 B oz a d le e n l . F . E . , 19 4 5 , N i t or g e n a n d aCr b
-
o n L o s d us i
n g de co m P os i il o n o f a dd e d P l a nt
淤 s i d u e s . 段 ) l d S e i , S c , e . A m . P z o C 。 12 : 2 4 6一
2 4 9
.
( 5 〕 B z oa d le nt
.
F
.
E
.
a n d B a n ht o lo
r o e w
.
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.
V
.
19吐 , : T h e e f f e ct o f q u a n t i yt of p la n t m a t e n i -
a l a dde d t o so i d o n i t s ar t e o f d e e o m P o s i l io n
·
S o i d S Ci
.
S o e
.
A m
.
P z c c
.
13 : 2 7 1一 2 7 4 .
〔右〕 S怕 t kz y . G a n d M o z et n s e n . T . L . 1 05 5 , E f fe 以
o f a d d i t ion l
e ve d a n d ma
t u z i yt o f 盯e t i S u .
o n hs e de , m P os i t i o n o f a m u心k s of d . S o l d
S e i oS e A m P oz e
.
2 2
.
5 2 1一 5 2 4
〔 7 〕 白井乔二等 , 19 87 : 万久 分析 汇止 石添加有机物 O 湛扛
土壤中 l乙拈沙弓分解O 溯定法 汇。 协下 。
日本土壤肥料学杂 志 , V O L . 49 第 5号 : 3 89 一 3 9 3 。
〔 8 〕 沈瑞芝 (编译 ) 19 7 9 : 高产 稳产 的农作 物环境— 共于地保养间题 的讨论 。 农业科技资料选译第一 期 1 8一
2 1
.
.
2匆 .