全 文 ：收稿日期：!""#$"%$!& 接受日期：!""#$’"$"#
基金项目：国家自然科学基金项目（(")%’!(’）资助。
作者简介：高晓宁（’*#!—），女，辽宁省铁岭市人，博士研究生，主要从事植物营养与施肥研究。+,-./0：1/.23/34(()5’)(6 72-
! 通讯作者 +,-./0：8.31/.29/5’)(6 72-
长期不同施肥处理对棕壤氮储量的影响
高晓宁，韩晓日!，战秀梅，孙振涛，姜琳琳，陈 赫
（沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁省农业资源与环境重点实验室，辽宁沈阳 ’’"’)’）
摘要：为揭示施肥对棕壤氮素状况的影响，利用 !*年长期肥料定位试验，研究了不同施肥处理条件下土壤全氮在
"—)" 7-土层的分布特征，并在此基础上计算 "—)" 7-土层氮库的储量变化。结果表明，不同施肥处理土壤全氮
含量、: ; <比值均随土层深度增加而降低，其影响主要表现在表层；而对 "—)" 7- 土层全氮储量有显著影响（! =
"6"&）。长期不同施肥处理后土壤全氮及其储量变化趋势为：高量有机肥区 >低量有机肥区 >化肥区 >无肥区 >
试验前（’*%*年），特别是高量有机肥和化肥配合施用效果最显著；单施化肥处理土壤全氮含量和储量虽有缓慢提
高，但差异不显著。说明土壤氮素含量的提高与施肥措施密切相关，有机肥和化肥配合施用能提高土壤全氮含量
和储量，是维持土壤肥力的最优施肥方式。
关键词：土壤全氮；全氮储量；: ; <比；长期定位施肥
中图分类号：?’&(6) @ ! 文献标识码：A 文章编号：’""#$&"&B（!""*）"($"&)%$")
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310%+/$%：?2/0 3/J924H3（<）/N .3 /-O29J.3J /3P/7.J29 2Q N2/0 QH9J/0/JR，S8/78 /N .QQH7JHP TR 3.JG9.0 Q.7J29N .3P QH9J/0/U.J/23
O9.7J/7HN V W8H 78.34HN 2Q < /3 "$)" 7- 0.RH9 2Q . T92S3 N2/0 /3 . 0234,JH9- QH9J/0/UH9 027.J/23 H1OH9/-H3J（!* RH.9N）SH9H
NJGP/HP V XHNG0JN N82SHP J8.J N2/0 J2J.0 3/J924H3（W<）.3P J8H : ; < 9.J/2 N/43/Q/7.3J0R PH70/3HP S/J8 PHOJ8 V Y/QQH9H3J QH9J/0,
/UH9 J9H.J-H3JN 32J 230R N/43/Q/7.3J0R .QQH7JHP W< 723JH3JN .3P J8H : ; < 9.J/2 /3 J8H J2ON2/0N，TGJ .0N2 J8H N2/0 J2J.0 3/J924H3
NJ29.4H /3 "$)" 7- N2/0 0.RH9 V W8H NJ29.4H 2Q N2/0 J2J.0 < Q2002SHP J8H 29PH9：8/48 0HZH0 2Q 294.3/7 -.3G9H J9H.J-H3J > 02S
0HZH0 2Q 294.3/7 -.3G9H J9H.J-H3J > QH9J/0/UH9 J9H.J-H3J > 78H7[ J9H.J-H3J > J8H Q29-.0 N2/0（’*%*）V :2-T/3H .OO0/7.J/23
/3294.3/7 QH9J/0/UH9N .3P 8/48 0HZH0 2Q 294.3/7 -.3G9H 8.P J8H -2NJ N/43/Q/7.3J /-O.7J 23 W< .3P J8H N2/0 3/J924H3 NJ29.4H V
A0J82G48 N/340H .OO0/7.J/23 /3294.3/7 QH9J/0/UH9 72G0P H38.37H J8H 7237H3J9.J/23，TGJ 0HNN N/43/Q/7.37H 72-O.9HP J2 72-,
T/3H .OO0/7.J/23 S/J8 294.3/7 QH9J/0/UH9，/3P/7.J/34 J8H 78.34HN 2Q N2/0 J2J.0 3/J924H3 723JH3J 702NH0R 9H0.JHP J2 J8H P/QQH9H3J
QH9J/0/U.J/23 V \.3G9H O0GN -/3H9.0 QH9J/0/UH9 /379H.NHP J8H 723JH3J 2Q W< .3P W< NJ29.4H，.3P S.N 723N/PH9HP J8H THNJ S.R
Q29 -./3J./3/34 J8H N2/0 QH9J/0/JR .3P NGNJ./3.T0H .49/7G0JG9H V
4#5 2&+60：N2/0 J2J.0 3/J924H3；N2/0 3/J924H3 NJ29.4H；: ; < 9.J/2；0234 JH9- QH9J/0/U.J/23
氮是植物生长发育所必需的营养元素之一，在
调节陆地生态系统的组成、结构、功能等方面起重要
作用［’$(］。土壤全氮是标志土壤氮素总量和供应植
物有效氮的源和库，综合反映了土壤的氮素状况；
它除受各种自然因素的制约外，更强烈地受到人为
活动（特别是施肥措施、利用方式和气候变化）的影
响［]$&］。因此，施肥对土壤氮素的影响一直是人们
研究的热点。X.N-GNNH3［)］等研究表明，长期施用化
肥尤其是氮肥，可以提高土壤中全氮及有效氮的含
量；梁国庆等［%］对石灰性潮土氮的研究显示，有机
植物营养与肥料学报 !""*，’&（(）：&)%$&%!
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
^0.3J
机肥用量的增加而增加。
国内外对不同类型土壤全氮已进行了大量研
究［!"#$］，但忽视了农业管理措施对土壤全氮储量影
响。此外，有关棕壤氮素系统性的研究也少有报道。
本研究以 %&年棕壤长期定位试验为背景，探讨不同
施肥处理对土壤全氮剖面分布及其氮储量的影响，
为弄清长期施肥条件下棕壤氮素的变化特征及氮肥
合理施用提供科学依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验站始建于
#&’&年，地处北纬 ($)(*+，东经 #%,),,+，属温带湿润
"半湿润季风气候，年降水量为 -’(!!*( ..，平均
气温 ’/$!*/#0，无霜期为 #(’!#!( 1。作物轮作
方式为玉米—玉米—大豆。试验地为发育于黄土母
质的典型耕作棕壤，试验前土壤基本理化性状为：
有机质 #-/&$ 2 3 42，全氮 $/*$ 2 3 42，全磷 $/,* 2 3 42，
全钾 %$/# 2 3 42，碱解氮 #$-/- .2 3 42，速效磷 !/-
.2 3 42，速效钾 &’/& .2 3 42，56 !/-（水土比 %/- 7#）。
试验采用裂区设计，分为三个区组，共 #* 个施
肥处理，小区面积为 #!$ .%。本研究选取其中的 #%
个处理：8#9（氮、磷肥配施）；8#9:（氮、磷、钾肥配
施）；8#（单施氮肥）；;:（不施肥）；<#8#9（低量有
机肥配施氮、磷肥）；<#8#9:（低量有机肥配施氮、
磷、钾肥）；<#8#（低量有机肥配施氮肥）；<#（单施
低量有机肥）；<%8#9（高量有机肥配施氮、磷肥）；
<%8#9:（高量有机肥配施氮、磷、钾肥）；<%8#（高量
有机肥配施氮肥）；<%（单施高量有机肥）。
试验用肥料：有机肥为猪厩肥，其有机质平均
含量为 ##&/! 2 3 42，全 8 -/! 2 3 42，9%=- 为 */, 2 3 42，
:%=为 #$/& 2 3 42。低量、高量有机肥区年施肥量分
别为 #,/-、%’ > 3 ?.%。种植玉米年份的施化肥量为
8 #%$、9%=- !$、:%= ,$!!$ 42 3 ?.%；种植大豆年份
的施肥量为 8 ,$、9%=- &$、:%= !$!&$ 42 3 ?.%。氮肥
为硫铵或尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为硫酸钾。
从 #&&%年开始种植大豆的年份不施有机肥。
!"# 土样采集与分析方法
于 %$$’年秋季玉米收获计产后，采集土壤样
品。在各处理区，选取具代表性的样点 -个，取样深
度 $—!$ @.。用土钻分 ,个层次取样，每 %$ @.一
个层次，混合均匀。自然风干后，磨细，过 $/#- ..
筛，用于测定有机碳、全氮。
土壤有机碳和全氮采用元素分析仪（ABC.CD>EF
!型，德国）测定，其原理是土壤在高温条件下燃烧
释放出 ;=%和 8=%，并用 G;H检测器检测其碳和氮
含量；土壤容重采用环刀法取样，#$-0烘干测
定［##］。
!"$ 数据处理及计算
数据处理采用 H9I ,/$#J专业版统计软件，KIH
法多重比较。
土壤全氮储量计算公式：
!"#$ % !
&
’ % #
（#’ (!’ ( "’）( #$)
#
式中：!"#$ 为特定深度的土壤全氮储量（ > 3 ?.%）；
*’ 为第 ’ 层土壤的全氮含量（2 3 42）；!’ 为第 ’ 层土
壤容重（2 3 @.,）；"’ 为第 ’ 层土壤厚度（@.）；& 为土
层数。
# 结果与分析
#"! 长期施肥对棕壤剖面全氮含量的影响
土壤全氮含量是指土壤中各形态氮素的总和，
是土壤氮素养分的容量指标［#%］。由土壤全氮的剖
面分布（表 #）可以看出，供试土壤的全氮含量的变
化范围为 $/’#!#/,$ 2 3 42，其含量剖面分布呈上高
下低特点，即随土层深度的增加而降低，且不同层次
之间的全氮含量差异显著。
比较不同施肥处理同一层次土壤全氮含量可以
看出，在 $—%$ @.层次，经过 %& 年长期施肥后，各
处理土壤全氮含量均比 #&’& 年（$/*$ 2 3 42）有所提
高，且差异显著。有机无机施肥处理土壤全氮含量
的范围在 #/##!#/,$ 2 3 42 之间，平均含量为 #/#*
2 3 42，比 #&’&年平均提高 ,%/%$L，平均年递增率为
#/($L；单施有机肥处理全氮含量的范围在 #/#$
!#/%% 2 3 42之间，平均含量为 #/#! 2 3 42，比 #&’&年
平均提高 ,#/$,L，平均年递增率为 #/,(L；单施化
肥处理全氮含量的范围在 #/$(!#/$’ 2 3 42之间，平
均含量为 #/$- 2 3 42，比 #&’&年平均提高 ,#/%-L，平
均年递增率为 $/&*L。此外，各施肥处理间土壤全
氮含量差异极显著（M N &/&’!""，M$/$- N %/*#*，M$/$#
N (/(!%）。不同有机肥（或有机无机配施）处理土壤
全氮含量明显高于无肥对照，而化肥处理与无肥处
理之间差异不显著。高量有机肥区与低量有机肥区
相比，含量差异显著；低量有机肥区与化肥区相比，
除 <#8#9:处理外，其它处理间差异均不显著。总
体来说，土壤全氮总的变化趋势为：高量有机肥区
O低量有机肥区 O化肥区 O无肥区 O试验前（#&’&
*!- 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 #-卷
年）。表明长期施肥可以提高土壤全氮含量，而有机
肥在保持和提高土壤氮素水平方面比无机肥具有更
大的作用，且含量随着有机肥用量的增加而增加。
国内的一些研究也有相同的结论［!，"#］。
在 $%—&% ’(土层，除 )" 处理外，仍能表现出
有机肥（或有机无机配施）处理与无肥处理间存在差
异，而化肥处理与无肥处理之间差异不显著；其总
体趋势与 %—$% ’(土层的全氮含量极其相似。在
表 ! 长期施肥下土壤全氮含量的剖面分布!）（" # $"）
%&’() ! %*) +,-./,’0.,12 13 -1,( .1.&( 2,./1")2 4124)2./&.,12
02+)/ (12"5.)/6 3)/.,(,7&.,12
处理 土层深度 *+,-. /0 1/23 345+61（’(）
76+4-(+8- %—$% $%—&% &%—9%
:"; "<%& = %<%& 4* %<>> = %<%$ ?* %:";A "<%! = %<%& 4* %
CA %
)":";A "<"& = %<%9 4C "<%" = %<%& 4FC %<>$ = %<%D ?@
)":" "<"" = %<%D 4C* %
)$:"; "<#% = %<%& 4@ "<%# = %<%" ?F %<>& = %<%9 ’@
)$:";A "<$& = %<%& 4@F "<%9 = %<%D ?@ %<>! = %<%# ’@
)$:" "<"B = %<%9 4FC "<%& = %<%" 4?@F %<>D = %<"9 ?@
)$ "<$$ = %<%D 4@F % = %<%& ?FC %<>B = %<%"?@
注（:/-+）："）"B!B 年的试验前 %—$%’(土壤全氮含量为 %<>%
G H IG。7.+ -/-43 : ’/8’+8-64-2/8 /0 1/23（"B!B）28 %J$% ’( 1/23 345+6 21 %<>%
G H IGK 同一行不同小写字母和同一列不同大写字母表示差异显著（!
!%<%D）*200+6+8- 3/L+6’41+ 3+--+61 28 4 6/L 48M ’4,2-43 3+--+61 28 4 ’/3N(8
(+48 12G8202’48-35 M200+6+8- ?5 OP*（!!%<%D）K 7.+ 14(+ ?+3/LK
&%—9% ’(土层，各处理间土壤全氮含量差异不显
著。随着土层的加深，表层土壤全氮含量明显高于
下部各层，这可能是由于作物的残茬、根系和根系分
泌物的产量增加了表层土壤的有机氮量，从而使表
层土壤的全氮含量高；而底层土壤全氮含量随不同
施肥处理而改变的幅度不大，则可能与肥料用量、作
物根系以及地面降水有关。袁颖红等［"&］的研究也
表明，$&年的长期定位试验中，长期施肥对土壤全
氮的影响主要表现在耕层。
898 长期施肥对棕壤 : # ;比变化的影响
土壤碳氮比（C H :）是指土壤有机物中碳素总量
和氮素总量的比值，它影响着土壤有机物的矿化过
程及生物固持过程。一般情况下，土壤碳含量高的
地方往往土壤全氮含量也高［"D］，从而使 C H :比值趋
于稳定，C H :比值的稳定程度对土壤性状及作物生
长具有重要意义。长期不同施肥处理土壤 C H :比
值的变化（图 "）看出，不同施肥处理土壤 C H :比值
均随土层的加深而降低，这与土壤全氮随土层的变
化规律相一致。在 %—&% ’(土层，土壤 C H :比值受
施肥影响变化明显，在 ><"B!"%
的土壤中，C H :比值一般稳定于 "% 到 "$ 左右；而
&%—9% ’(土层，土壤 C H :比值受施肥影响变化不
明显，相对稳定在 9<"!!!<&! 之间，这可能由于氮
素比碳素更容易向下移动，造成全氮比有机碳增长
更快。另外，在所有处理中，有机肥配施化肥处理的
C H :比值高于其它处理，这是由于有机无机肥配合
施用能够显著提高土壤有机碳的含量。
图 ! 不同施肥处理对土壤 :# ;比值的影响
<,"=! >33)4. 13 +,33)/)2. 3)/.,(,7)/ ./)&.6)2.- 12 -1,( : # ; /&.,1
［注（:/-+）：柱上不同字母表示同一土层不同处理间差异显著（!!%<%D）下同。
*200+6+8- 3+--+61 4?/Q+ -.+ ?461 (+48 12G8202’48-35 M200+6+8- 4(/8G -6+4-(+8-1 28 -.+ 14(+ 345+6 ?5 OP*（!!%<%D）K 7.+ 14(+ ?+3/LK］
B9D#期 高晓宁，等：长期不同施肥处理对棕壤氮储量的影响
!"# 不同施肥处理对土壤全氮储量的影响
不同施肥处理 !"、#"和 $" %&土层深度的 ’()
储量（图 !）看出，!" %&深度储量的大小趋势为高量
有机肥区组 *低量有机肥、化肥区组 *无肥区，差异
均达显著水平（! + ","-）。无肥区由于长期没有养
分供应，土壤生产力低下，作物的根茬还田量少，因
此耕层（"—!" %&）’()的储量仅相当于施用有机肥
处理的 $#,$".!$/,00.，单施化肥处理的 1",0!.
!1$,--.，差异显著。低量有机肥与化肥配合施用
的处理（23)34、23)345、23)3）较相应的化肥处理分
别增加了 ",00、",-3 和 ",#" 6 7 8&!，但差异不显著；
而高量有机肥与化肥配施的相应处理（2!)34、
2!)345、2!)3），土壤全氮储量分别增加了 3,"1、
3,3#和 ",/1 6 7 8&!。"—#"、"—$" %& 土壤全氮储量
的大致分布趋势与 "—!" %&一致。总的来说，土壤
全氮储量受施肥影响明显［#］，单施有机肥及有机无
机肥配施处理均表现出随有机肥用量的提高，土壤
全氮储量增加的趋势，其中以高量有机肥对土壤
’()储量的贡献率最高。说明有机肥在弥补单施化
肥的亏缺及维持氮库平衡方面起着重要作用。
图 ! 不同施肥处理对土壤全氮储量的影响
$%&’! ())*+, -) .%))*/*0, )*/,%1%2*/ ,/*3,4*0,5 -0 5-%1 ,-,31 0%,/-&*0 5,-/3&*
# 讨论
土壤全氮含量是土壤肥力的主要指标之一，土
壤中氮素含量的多少主要取决于土壤有机质含量的
多少。一般来说，这两者之间有平行关系，土壤全氮
含量随着土壤有机质含量的增加而增加［3$93:］。本
试验中，土壤全氮与有机质含量呈极显著直线正相
关关系（; < ",/$1:!!，= < 0$，;","3 < ",#31!），这一
结论与前人的结论一致［3193/］。
鉴于土壤全氮和有机质的密切关系，阴红彬
等［!"］已对此棕壤长期定位试验地的有机碳进行研
究。结果表明，有机肥和化肥配合施用可以促进有
机碳的积累，从而也增加了全氮含量。本试验的研
究结果也看出，高量有机肥和化肥配施处理对土壤
全氮影响最为显著。但是单施化肥尤其是单施氮肥
对土壤全氮的影响比较复杂，研究结果不尽一致。
李海波等［!3］认为，施用氮肥可增加植物残体在土壤
中的残留量，进而提高土壤的氮水平；杜建军［!!］也
认为，施用氮肥能明显提高土壤 "—$" %&的全氮含
量。梁国庆［:］则认为，长期单施氮肥不能提高耕层
土壤的全氮含量，且连续单施化肥能降低热带侵蚀
土壤植物的氮、磷库而使土壤质量下降［!09!#］。本试
验认为，由于试验前原始土壤的全氮水平不同，当试
验前土壤全氮含量低于最低平衡点时，施用化肥能
够增加土壤全氮含量；而长期单施化肥，特别是无
机氮肥，虽然促进了根系生长，增加了作物根茬残
留，但也加速了土壤有机碳的矿化分解，使土壤有机
碳总量下降［1］，从而使土壤 > 7 )比值下降。
此外，耕作通常会促进微生物对土壤氮的分解
作用，同时也改变了土壤的氧化还原条件、溶液化学
条件［!-］。而耕作土壤受施肥影响强烈，不同施肥处
理导致土壤氧化还原条件及溶液化学条件的改变，
使与土壤有机质结合的金属的键裂解，从而改变土
壤的碳、氮储量。说明土壤中的全氮及其氮储量不
仅与土壤本身性质有关，而且与施肥、耕作及所种作
物的种类密切相关［!$］。
总之，本研究表明，长期不同施肥可以提高 "—
#" %&土层土壤的全氮含量，总的变化趋势是：高量
有机肥区 *低量有机肥区 *化肥区 *无肥区 *试验
前（3/:/年），尤以高量有机肥和化肥配合施用效果
":- 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 3-卷
为好；但对 !"—#" $%土层全氮含量影响不显著。
长期不同施肥对 &"、!"和 #" $%深度的土壤全氮储
量有显著影响，施用高量有机肥处理 ’低量有机肥、
化肥处理 ’无肥处理。说明长期施用有机肥，特别
是有机无机肥配合施用有助于提高土壤全氮的水
平，是维持土壤肥力较好的施肥方式。因此，在农业
管理措施方面应重视有机物料的投入。
参 考 文 献：
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48; 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 9;卷