全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（１）：１２１－１２７
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０１１３
收稿日期：２０１３－１２－３１ 接受日期：２０１４－０６－２１
基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目课题（２０１２ＢＡＤ１５Ｂ０４）；高等学校学科创新引智计划（Ｂ１２００７）；中英农业国际合作项目资助。
作者简介：王士超（１９７８—），女，河北保定人，博士，主要从事农田物质循环与环境研究。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｓｃｈａｏ＠１６３ｃｏｍ
通信作者 Ｔｅｌ：０２９－８７０８２７９３，Ｅｍａｉｌ：ｊｂｚｈｏｕ＠ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｃｎ
温度对不同年限日光温室土壤氮素矿化特性的影响
王士超，周建斌，陈竹君，满 俊
（西北农林科技大学资源环境学院，农业部西北植物营养与农业环境重点实验室，陕西杨凌 ７１２１００）
摘要：【目的】日光温室作为具有我国特色的一种高强度的栽培方式，过量施肥问题突出。随着温室栽培在我国北
方地区规模的不断扩大，由此带来的土壤退化和地下水污染问题值得关注。不少研究表明，随着日光温室栽培年
限的增加，土壤有机质含量不断增加；且温室栽培中的土壤温度与露地存在很大差异，其土壤氮素矿化特性如何，
尚缺乏研究。【方法】本研究以位于黄土高原南部陕西省杨凌示范区不同栽培年限的日光温室土壤为研究对象，采
用室内好气培养法（８４ｄ）测定不同培养温度（２０℃和３０℃）对不同年限温室（０ ３年）土壤０—２０ｃｍ及２０—４０
ｃｍ土层氮素矿化量，采用一级动力学方程拟合土壤氮素矿化曲线，根据土壤氮矿化势（Ｎ０）评价不同栽培年限温室
土壤氮素矿化特性。【结果】１）随着日光温室栽培年限的增加，土壤有机质、全氮含量和氮素累积矿化量随之显著
增加。２）３０℃的土壤氮素累积矿化量高于２０℃的矿化累积量；栽培年限长的日光温室矿化作用对温度的敏感程度
高于年限短的温室。３）若温度和栽培年限同时增加，土壤氮素累积矿化量随之增加，说明温度和栽培年限对土壤
氮素净矿化量有一定的交互作用，但差异不显著（Ｐ＞００５）。４）日光温室栽培年限越长，土壤氮矿化势（Ｎ０）越大；
与种植前相比，第２ａ、３ａ温室土壤氮矿化势增加了５５９和１１４８倍。５）回归分析表明，０—２０ｃｍ土层土壤有机质
含量每增加１ｇ／ｋｇ，２０℃和３０℃条件下土壤氮矿化势（Ｎｏ）分别增加２７０及３１８ｍｇ／ｋｇ；土壤全氮含量每增加１
ｇ／ｋｇ，Ｎｏ分别增加３７２８及４３１２ｍｇ／ｋｇ。【结论】日光温室土壤氮素矿化量随其栽培年限的增加显著增加；培养
温度由２０℃增加到３０℃，土壤氮素矿化量也明显增加，日光温室栽培年限和温度对土壤氮矿化有一定的正交互效
应。因此，在日光温室氮素管理中应考虑栽培年限和温度对土壤氮素矿化的影响，以采取针对性的氮素管理措施。
关键词：日光温室；温度；土壤氮素矿化；栽培年限
中图分类号：Ｓ６２６５；Ｓ１３５６＋１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０１－０１２１－０７
Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ
ｉｎｓｏｌａｒｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｙｅａｒｓ
ＷＡＮＧＳｈｉｃｈａｏ，ＺＨＯＵＪｉａｎｂｉｎ，ＣＨＥＮＺｈｕｊｕｎ，ＭＡＮＪｕｎ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎ
ａｎｄｔｈｅＡｇｒｉｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎＮｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｉｎｓｏｌａｒｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅａｒｅｕｎｄｅｒａｖｅｒｙｉｎｔｅｎｓｉｖｅａｎｄｕｎｉｑｕｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎＣｈｉｎａ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｏｖｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｉｓｖｅｒｙｃｏｍｍｏｎ．Ａｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｉｓ
ｓｙｓｔｅｍｉｎｎｏｒｔｈＣｈｉｎａ，ｉｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎａｓｅｒｉｅｓｏｆｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ
ｐｏｌｕｔｉｏｎ．Ｍａｎｙｓｔｕｄｉｅｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｓｔｈｅａｇｅｏｆｓｏｌａｒｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ．
Ｕｎｌｉｋｅｏｐｅｎｆｉｅｌｄｓ，ｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｓｏｌａｒｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｉｓｈｉｇｈｅｒ，ａｎｄｃｏｕｌｄａｆｅｃｔｎｉｔｒｏｇｅｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅ
ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓｏｉｌｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｉｓｆｅｗｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｓｔｕｄｙｔｈｉｓｔｏｐｉｃ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓ（０－２０ｃｍａｎｄ２０－
４０ｃｍｌａｙｅｒｓ）ｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔａｇｅｓ（０，２，ａｎｄ３ｙｅａｒｓ）ｉｎＹａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉｗｈｉｃｈ
ｌｏｃａｔｅｓａｔｔｈｅｓｏｕｔｈｅｄｇｅｏｆＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒａｎｄｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎ
ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ（８４ｄ）ｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ（２０℃ ａｎｄ３０℃）ｏｎｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｏｌａｒｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓ．ＴｈｅｆｉｒｓｔｏｒｄｅｒｒｅａｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｉｔｃｕｒｖｅｏｆｓｏｉｌＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ，
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
ａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ（Ｎ０）ｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｓｏｉｌＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】１）Ｔｈｅ
ｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ，ｔｏｔａｌＮ，ａｎｄｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄＮｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅａｇｅｓ．２）ＴｈｅｓｏｉｌｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄＮａｍｏｕｎｔａｔ３０℃ ｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔａｔ２０℃．Ｔｈｅ
ｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄＮｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｓｏｉｌｗｉｔｈｌｏｎｇｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｓｏｉｌｗｉｔｈｓｈｏｒｔ
ｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙ．３）Ａｓｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｏｆｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙ，ｔｈｅｓｏｉｌｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄＮ
ａｍｏｕｎｔｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｏｉｌＮ０ｉｓａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｉｓａｐｏｓｉｔｉｖｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄ
ｔｈｅｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｉｓｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．４）Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｓｏｉｌｂｅｆｏｒｅｐｌａｎｔｉｎｇｃｒｏｐｓ，
ｔｈｅＮ０ｖａｌｕｅｓｏｆｓｏｉｌｓｗｉｔｈ２ａｎｄ３ｙｅａｒｓｈｉｓｔｏｒｙａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ５５９ａｎｄ１１４８ｔｉｍｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．５）Ｔｈｅ
ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅＮ０ｖａｌｕｅｓｏｆｓｏｉｌｓａｔ２０℃ ａｎｄ３０℃ ａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２７０ａｎｄ３１８ｍｇ／ｋｇ
ｗｈｅｎｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１ｇ／ｋｇ，ａｎｄｗｈｅｎｓｏｉｌｔｏｔａｌＮｃｏｎｔｅｎｔｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１ｇ／ｋｇ，ｔｈｅＮ０
ｖａｌｕｅｓｏｆｓｏｉｌｓａｔ２０℃ ａｎｄ３０℃ ａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ３７２８ａｎｄ４３１２ｍｇ／ｋｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｗｉｔｈｔｈｅ
ｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｙｅａｒ，ｔｈｅＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ｗｈｅｎｓｏｉｌ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ２０℃ ｔｏ３０℃，ｔｈｅｓｏｉｌＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｓａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ
ｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄＮｏｆｌｏｎｇｅｒｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｓｏｉｌｒｅｓｐｏｎｓｅｓｒｅｍａｒｋａｂｌｙｔｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｓ．Ｗｅｃｏｎｃｌｕｄｅｔｈａｔｗｈｅｎ
ｍａｋｉｎｇｓｏｕｎｄＮｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｖｅｇｅｔａｂｌｅｃｒｏｐｓｉｎｓｏｌａｒｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓ，ｔｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄ
ｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙｏｎｔｈｅＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｆｒｏｍｓｏｉｌｎｅｅｄｓｔｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｓｏｌａｒｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ牷ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ牷ｓｏｉｌＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ牷ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｙｅａｒ
西北地区具有温差大、生态类型多样以及气候
干旱等特点，是发展节能型日光温室的优势区
域［１］。截至２０１１年底，西北地区节能型日光温室的
面积占全国设施农业面积的８％，陕西约为５３３×
１０４ｈｍ２［２］；目前，以日光温室为代表的设施栽培方
式在西北地区还在不断发展，以陕西省为例，２００９
年起实施了“百万亩设施蔬菜工程”。而农民为获
得最大的经济效益，盲目过量施肥［３］，造成了土壤
养分的大量累积，尤以氮的累积问题突出［４－５］。日
光温室温度较高，室内土壤水分蒸发量相对较大，且
随着栽培年限的延长，过量施肥后导致土壤中残留
肥料量越来越高［６－７］，由此也带来了一系列的生态
环境问题［８］。
土壤有机态氮约占土壤全氮量的９０％以上，因
此，其矿化特性是影响土壤氮素供应的关键过
程［９］。温度是影响土壤氮矿化的最主要的环境因
子之一［１０］，在一定温度范围内（－４ ４０℃），土壤
氮矿化速率随温度的升高而增加［１１］。室内培养实
验的研究表明，在５ ３５℃之间，氮矿化速率与温度
呈正相关［１２］。升温对土壤氮的矿化有利，同时也有
利于作物吸收矿质氮。土壤氮矿化量可反映氮的矿
化能力，矿化量与土壤全氮和有机氮含量呈显著正
相关［１３］。在不同区域，土壤类型不同，氮矿化的温
度最适范围也不相同。目前，关于土壤氮素矿化过
程的影响因素的研究主要集中于农田土壤［１４－１５］，对
日光温室土壤氮素矿化特性的研究很少，而且在日
光温室栽培条件下，相对封闭的栽培条件决定了温
室土壤温度的变化规律与露地存在很大差异；且随
着栽培年限的增加，日光温室土壤累积的有机质量
不断增加，其氮素矿化特性如何，尚缺乏研究。因
此，日光温室栽培条件下温度对土壤氮素矿化特性
的影响，是值得研究的问题。
本研究以陕西杨凌不同栽培年限的日光温室土
壤为研究对象，采用好气培养法研究了日光温室土
壤氮素矿化特征，旨在为养分高效与温室环境的协
同效应和日光温室蔬菜生产中氮肥的合理施用提供
理论依据。
１ 材料与方法
１１ 供试材料
供试土壤采自黄土高原南部陕西杨凌农业高新
科技示范区大寨、五泉两个乡镇，当地属大陆性季
风气候，海拔５２０ｍ左右，年均降水量约６６０ｍｍ，集
中于７ ９月，年均温度为１２９℃，土壤为 土。当
地日光温室建棚时间在２００９ ２０１０年之间，建棚
时将原农田土壤的表层土移走用于堆砌保温土墙，
因此，温室内表层土壤养分含量较低。单个日光温
室面积多在３５０ ７００ｍ２之间，种植蔬菜种类为番
茄，一般每年１０月份左右定植，第二年６月底拉秧；
番茄产量在 １００ １８０ｔ／ｈｍ２ 之间，平均 １４５
ｔ／ｈｍ２［４，１６］。该区域施用的有机肥以鸡粪和牛粪为
主，极少数农户施用猪粪、沼渣及羊粪，每年施用量
２２１
１期 王士超，等：温度对不同年限日光温室土壤氮素矿化特性的影响
为１４２ｔ／ｈｍ２。氮、磷、钾化肥用量分别为 ６９０
ｋｇ／ｈｍ２、７２０ｋｇ／ｈｍ２和７５９ｋｇ／ｈｍ２，其中氮肥、钾
肥部分作基肥，其余的作追肥分 ５ ７次施用，磷肥
和有机肥作基肥于整地前一次施入。
选择３个２００９年新建日光温室作为研究对象，
于种植前和种植后 ２年、３年（即 ２００９、２０１１和
２０１２年），每年６月下旬在种植的蔬菜收获后，分别
采集０—２０ｃｍ和２０—４０ｃｍ土层土壤样品，土样剔
除番茄根茬后风干过１ｍｍ筛，用于培养试验。
１２ 试验设计
试验设种植年限和温度两个因素，种植年限包
括０年（０ａ）、２年（２ａ）和３年（３ａ），温度设２０℃和
３０℃ ，共组成６个处理，每个处理重复３次。
称取过１ｍｍ孔筛的风干土样１０００ｇ于３００
ｍＬ的塑料瓶中，按７０％的田间持水量加水后，用已
打孔的塑料薄膜封口，分别置于２０℃和３０℃恒温培
养箱中培养。每３ ４ｄ称重１次，补充损失的水
分。分别在培养的第０、３ｄ、７ｄ、１４ｄ、２８ｄ、４２ｄ、
５６ｄ、７０ｄ和８４ｄ，从每个处理的各个重复中取出
５０ｇ新鲜土样，测定土壤矿质氮含量。
１３ 测定项目与方法
土壤矿质氮的测定方法为在５０ｇ新鲜土样中
加入５０ｍＬ１ｍｏｌ／Ｌ的ＫＣｌ溶液，振荡１ｈ后，过滤，
滤液冷冻保存。测定前将滤液解冻，用连续流动分
析仪测定ＮＨ＋４Ｎ和ＮＯ
－
３Ｎ浓度，ＮＨ
＋
４Ｎ和ＮＯ
－
３Ｎ之
和即为土壤矿质氮（Ｎｍｉｎ）的含量。根据培养结束
后与起始时土壤无机氮含量之差计算土壤氮素矿
化量。
土壤氮素矿化量＝培养后无机氮含量－培养前
无机氮含量
土壤氮矿化单因素指数模型Ｎｔ＝Ｎ０（１－ｅ
ｋ０ｔ）
式中：Ｎｔ是培养时间ｔ时氮矿化量（ｍｇ／ｋｇ）；Ｎ０是
矿化势（ｍｇ／ｋｇ）；ｋ０为矿化速率常数；ｔ为矿化时
间（ｄ）。
用ＳＡＳｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ（ｖｅｒｓｉｏｎ８０）进行方差分析
和显著性测验，Ｓｉｇｍａｐｌｏｔ（ｖｅｒｓｉｏｎ１２０）绘图。
２ 结果与分析
２１ 不同栽培年限的土壤基本肥力性状
表１表明，０—２０ｃｍ土层土壤有机质含量介于
８７ ２６５ｇ／ｋｇ，２ａ、３ａ分别比种植前土壤高
６２０７％和２０４６０％；土壤全氮含量２ａ、３ａ比种植
前土壤分别高０３８和１２２倍。可见，３ａ土壤有机
质和全氮含量均显著高于种植前土壤。
表１ 供试土壤理化性质
Ｔａｂｌｅ１ Ｔｈｅｂａｓｉｃｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｏｉｌｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ
土层（ｃｍ）
Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
有机质（ｇ／ｋｇ）
Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ
全氮（ｇ／ｋｇ）
ＴｏｔａｌＮ
速效磷（ｍｇ／ｋｇ）
ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ
速效钾（ｍｇ／ｋｇ）
ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ
０—２０ 种植前 ０ａ ８７±０６Ｂ ０７６±００１Ｂ ９０±２３Ｂ １４４２±５９Ｃ
第２年 ２ａ １４１±１５０ＡＢ １０５±００７Ａ １０１２±８３Ａ ２８６６±７１１Ｂ
第３年 ３ａ ２６５±３９０Ａ １６９±０２４Ａ １３９１±１１６Ａ ４２３９±６１６Ａ
２０—４０ 种植前 ０ａ ６３±０４Ｂ ０６４±０１Ａ ８７±１４Ｂ １３５２±７９Ａ
第２年 ２ａ １２１±１２５Ａ ０９９±００１Ａ ３６４±２４８Ａ １３６０±１５２Ａ
第３年 ３ａ １９３±５６６Ａ １２５±０４２Ａ ６１２±１３５Ａ １８５６±４１３Ａ
注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达 １％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ１％ ｌｅｖｅｌ．
２２ 土壤氮素累积矿化量
图１显示，０—２０ｃｍ土壤中，随着培养时间的
延长，不同栽培年限温室土壤氮素累积矿化量均呈
增加的趋势，其中栽培年限越长，土壤氮素累积矿化
量越高。２ａ和３ａ分别比种植前高２１６倍和１０２１
倍；两个温度水平相比，３０℃条件下土壤氮素累积矿
化量高于２０℃的矿化累积量，与种植前相比，栽培
３ａ和２ａ的氮素累积矿化量在不同温度间的差异均
达到显著水平（Ｐ＜００１）。栽培３ａ温室在３０℃时
的氮素累积矿化量与２０℃相比增加了４６８ｍｇ／ｋｇ，
２ａ和０ａ分别增加了１５９和０９１ｍｇ／ｋｇ。表明栽
培年限长的日光温室矿化作用对温度的敏感程度高
于栽培年限短的温室；土壤温度和栽培年限对净氮
矿化累积量有一定的正交互作用，但差异不显著（Ｐ
＞００５）。若温度和栽培年限同时增加，土壤氮素
累积矿化量随之增加，在栽培年限长的情况下，温度
３２１
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
的效果更为突出。
从图１中还可以看出，在２０℃和３０℃培养条件
下，土壤氮素矿化的趋势基本一致。不同栽培年限
温室２０—４０ｃｍ土层土壤氮素累积矿化量均低于
０—２０ｃｍ土层，这与该土层土壤有机质含量相对较
低有关。
图１ 土壤氮素矿化累积量的变化趋势
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｎｉｔｒｏｇｅｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｓｆｒｏｍｄｉｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｓｉｎｓｏｌａｒｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓ
２３ 土壤氮素矿化模型
从单因素指数模型模拟结果（表２）可以看出，
栽培年限越长，０—２０ｃｍ土层土壤的氮矿化势（Ｎ０）
越大。与种植前相比，２ａ、３ａ土壤氮矿化势（Ｎ０）分
别增加了５５９和１１４８倍。任意两个年限之间的
Ｎ０值差异均达到５％显著水平。对于Ｋ０值，不同温
度之间差异不大；无论哪个栽培年限，随着温度的升
高，氮矿化势增大。同一年限两个温度处理间的 Ｎ０
差异未达到显著水平。２０—４０ｃｍ土壤氮矿化势
（Ｎ０）的变化趋势与０—２０ｃｍ土壤基本一致，同一
栽培年限土壤Ｎ０为０—２０ｃｍ ＞２０—４０ｃｍ，说明栽
培年限长的温室土壤供氮能力高于栽培年限短的温
室土壤，提高温度有利于土壤氮的矿化。
２４ 土壤氮矿化势与有机质及全氮含量的关系
由图２可看出，不同温度条件下土壤氮矿化势
（Ｎ０）与有机质和全氮含量存在显著的线性关系，
３０℃条件下土壤氮矿化势增加的幅度大于 ２０℃。
从回归模型看，土壤有机质含量每增加１ｇ／ｋｇ，２０℃
和３０℃条件下土壤氮矿化势（Ｎｏ）分别增加 ２７０
ｍｇ／ｋｇ和３１８ｍｇ／ｋｇ；土壤全氮含量每增加１ｇ／ｋｇ，
Ｎｏ分别增加３７２８ｍｇ／ｋｇ和４３１２ｍｇ／ｋｇ。
表２ 用单因素指数模型拟合的不同温度土壤氮矿化参数
Ｔａｂｌｅ２ ＥｓｔｉｍａｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｕｓｉｎｇｔｈｅｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅｌｏｆＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
土层（ｃｍ）
Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
２０℃
Ｎ０（ｍｇ／ｋｇ） Ｋ０
３０℃
Ｎ０（ｍｇ／ｋｇ） Ｋ０
０—２０ 种植前 ０ａ ５８１±１５１Ｃａ ００６ ５９５±００４Ｃａ ００３
第２年 ２ａ ３２０５±４５７Ｂａ ００４ ３３７４±４４２Ｂａ ００８
第３年 ３ａ ６６５０±８６５Ａａ ０８３ ６８５６±８５３Ａａ ０７４
２０—４０ 种植前 ０ａ ５６４±００４Ｂａ ００４ ５８７±００４Ｂａ ００８
第２年 ２ａ ２６０２±４８４Ｂａ ００６ ２６２７±３１２Ｂａ ００７
第３年 ３ａ ５６５５±２９０Ａａ ０７１ ５７６２±４８８Ａａ ０６３
注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同大写字母表示同一温度不同年限土壤氮矿化势差异达５％显著水平，小写字母表示不同温度同一年限土壤氮
矿化势差异达 ５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎｉｎｄｉｃａｔｅｉｎｔｈｅｓａｍｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｙｅａｒｓ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌａｎｄｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｙｅａｒｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｔｔｈｅ
５％ ｌｅｖｅｌ（Ｄｕｎｃａｎ’ｓｍｕｌｔｉｐｌｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔｅｓｔ）．
４２１
１期 王士超，等：温度对不同年限日光温室土壤氮素矿化特性的影响
图２ 土壤氮素矿化势与有机质、全氮含量的关系
Ｆｉｇ．２ ＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｓｏｉｌＮ０ａｎｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒａｎｄｔｏｔａｌＮｉｎｓｏｉｌｓ
３ 讨论
３１ 温度对土壤氮矿化的影响
有关温度对土壤氮矿化的研究，国内外已有大
量报道。一般来说，土壤温度的升高对土壤氮素循
环有促进作用［１７］。土壤氮素的矿化过程与土壤温
度密切相关［１１］。赵长盛等［１８］研究发现，在 ５
３５℃范围内土壤氮素矿化速率与土壤温度呈正相关
关系，而氨化作用随着土壤温度的升高而降低。对
草地的研究发现，土壤氮素的矿化速率随温度的升
高而增加［１９］。Ｉｎｅｓｏｎ等［２０］利用野外增温培养试验
研究发现，温度升高增加了土壤氮矿化量。在５
３５℃范围内，土壤氮素矿化速率与土壤温度呈正相
关［１８，２１］。据张树兰等［２２］的研究，２０℃时，硝化作用
进程减慢，速率也随之降低；而３０℃是陕西土壤最
适宜的硝化温度。陈伏生等［２３］对红壤的研究表明，
土壤温度增加对提高土壤氨化速率和净矿化速率有
利。而关于温度对不同年限日光温室土壤氮矿化特
性的研究尚未见报道。本研究结果表明，在 ２０
３０℃范围内，３个栽培年限的土壤氮矿化量随着温
度的升高而增加，这是由于温度升高增加了土壤微
生物的数量［２４］。相同栽培年限不同温度处理对土
壤氮矿化累积量的响应差异未达显著水平，而不同
年限两个温度水平间土壤氮矿化累积量的变幅差异
达到了极显著水平，说明温度对栽培年限长的日光
温室土壤氮矿化过程的影响更明显。因此，在日光
温室氮素管理中应考虑温度对土壤氮素矿化作用的
影响，如在温度较低的冬季，土壤氮素矿化量低，为
满足作物对氮素的需要，可以适当补充化肥氮；而在
高温的夏季，土壤氮素矿化量高，可适当降低氮肥的
用量。
３２ 栽培年限对土壤氮矿化的影响
利用长期定位试验对水稻土（１０℃、３０℃培养
５６ｄ）的研究表明，长期施肥明显提高了土壤氮素含
量，也可提高土壤累积矿化氮量和矿化速率［２５］。本
研究结果表明，栽培年限长的温室土壤氮矿化量高
于年限短的土壤，这是因为土壤氮矿化量与土壤有
机质和全氮含量呈显著正相关关系，而随着栽培年
限的增加，氮素累积量也随之增加［１６，２６］。贺发云
等［２７］对菜地和粮田土壤的研究也表明，土壤氮素矿
化量与全氮含量呈极显著正相关。王帘里等［２８］对
旱地土壤（１５ ３０℃培养１５ｄ）研究表明，有机质含
量高的土壤累积净氮矿化量高于低有机质含量的土
壤，且高有机质含量的土壤氮矿化的温度敏感性强，
土壤累积矿化氮量与全氮和有机质含量有显著关
系，说明土壤有机质和全氮的含量是决定氮素矿化
５２１
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
量的重要因素。
本研究同时发现，随着栽培年限的增加，不仅提
高了日光温室土壤０—２０ｃｍ土层土壤的矿化氮量，
同时显著提高了２０—４０ｃｍ土层土壤的氮矿化量，
无疑大大提高了土壤的供氮量。因此，随着日光温
室栽培年限的增加，应降低化学氮肥的用量，以避免
氮素投入过量问题。
４ 结论
随着培养温度的增加，土壤氮矿化势随之增加；
栽培年限长的温室土壤净氮矿化累积量对温度变化
的响应效果更为突出，栽培年限和温度对土壤氮矿
化有一定的正交互效应。因此，在日光温室氮素管
理中应考虑温度对土壤氮素矿化的影响，以采取针
对性的氮素管理措施。
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６２１
１期 王士超，等：温度对不同年限日光温室土壤氮素矿化特性的影响
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土壤氮素矿化的影响［Ｊ］．中国生态农业学报，２０１２，２０
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［１９］ 白洁冰，徐兴良，付刚，等．温度和氮素输入对青藏高原３种
高寒草地土壤氮矿化的影响［Ｊ］．安徽农业科学，２０１１，３９
（２４）：１４６９８－１４７００
ＢａｉＪＢ，ＸｕＸＬ，ＦｕＧｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｉｎｐｕｔｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎａｌｐｉｎｅｓｏｉｌｓｏｎｔｈｅＴｉｂｅｔａｎ
Ｐｌａｔｅａｕ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｉｃｉｅｎｃｅ，２０１１，３９
（２４）：１４６９８－１４７００
［２０］ ＩｎｅｓｏｎＰ，ＢｅｎｈａｍＤＧ，ＰｏｓｋｉｔＪｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ
ｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｄｙｎａｍｉｃｓｉｎｕｐｌａｎｄｓｏｉｌｓ．２Ａｓｏｉｌｗａｒｍｉｎｇｓｔｕｄｙ
［Ｊ］．ＧｌｏｂａｌＣｈａｎｇｅＢｉｏｌｏｇｙ，１９９８，４（２）：１５３－１６１
［２１］ ＫｎｏｅｐｐＪＤ，ＳｗａｎｋＷＴ．Ｆｏｒｅｓｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｅｆｅｃｔｓｏｎｓｕｒｆａｃｅ
ｓｏｉｌｃａｒｂｏｎａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎ［Ｊ］．ＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ
Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９７，６１（３）：９２８－９３５
［２２］ 张树兰，杨学云，吕殿青，等．温度、水分及不同氮源对土
壤硝化作用的影响［Ｊ］．生态学报，２００２，２２（１２）：２１４７
－２１５３
ＺｈａｎｇＳＬ，ＹａｎｇＸＹ，ＬｕＤＱｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｏｆｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅ，
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｄｉｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｏｎｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．
ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００２，２２（１２）：２１４７－２１５３
［２３］ 陈伏生，余，甘露，等．温度、水分和森林演替对中亚热
带丘陵红壤氮素矿化影响的模拟实验［Ｊ］．应用生态学报，
２００９，２０（７）：１５２９－１５３５
ＣｈｅｎＦＳ，ＹｕＫ，ＧａｎＬｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｍｏｉｓｔｕｒｅ
ａｎｄｆｏｒｅｓｔｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｈｉｌｓｉｄｅｒｅｄ
ｓｏｉｌｓｉｎｍｉｄｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌｒｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆ
ＡｐｐｌｉｅｄＥｃｏｌｏｇｙ，２００９，２０（７）：１５２９－１５３５
［２４］ ＢｏｎｄｅＴ Ａ，Ｒｏｓｓｗａｌ Ｔ．Ｓｅａｓｏｎａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌｙ
ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｆｏｕｒｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅ
ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａＪｏｕｒｎａｌ，１９８７，５１：１５０８－１５１４
［２５］ 马力，杨林章，颜廷梅，等．长期施肥水稻土氮素剖面分布
及温度对土壤氮素矿化特性的影响［Ｊ］．土壤学报，２０１０，４７
（２）：２８６－２９４
ＭａＬ，ＹａｎｇＬＺ，ＹａｎｇＴＭ ｅｔａｌ．Ｐｒｏｆｉｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄ
ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｕｎｄｅｒｌｏｎｇｔｅｒｍｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｃｔａＰｅｄｏｌｏｇｉｃａ
Ｓｉｎｉｃａ，２０１０，４７（２）：２８６－２９４
［２６］ 高佳佳．新建日光温室土壤养分累积特征及施肥效应［Ｄ］．
陕西杨凌：西北农林科技大学硕士论文，２０１２
ＧａｏＪＪ．Ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｅｆｅｃｔｓｉｎ
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ＨｅＦＹ，ＹｉｎＢ，ＣａｉＧ Ｘ ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｕｐｌａｎｄ ｓｏｉｌｓｇｒｏｗｎ ｗｉｔｈ
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［２８］ 王帘里，孙波．温度和土壤类型对氮素矿化的影响［Ｊ］．植
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ＷａｎｇＬＬ，ＳｕｎＢ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｏｉｌｔｙｐｅｏｎ
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Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１１，１７（３）：５８３－５９１
７２１