全 文 ：收稿日期：!""#$"%$&" 接受日期：!""#$"’$%(
基金项目：辽宁省重大农业攻关项目（!""’!%)"")）资助。
作者简介：张玉玲（%*#!—），女，内蒙古通辽人，讲师，博士，主要从事土壤改良与农业节水、施肥与环境方面的研究。
+,-："!($..(*&%"#，/0123-：45-367089267:%’&; <=1。! 通迅作者 +,-："!($..(*&%"#，/0123-：4-8>25:%’&; <=1
长期不同施肥对水稻土有机氮素
矿化特性影响的研究
张玉玲%，!，张玉龙%，!!，虞 娜%，!，姬景红%
（%沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁沈阳 %%"%’%；!辽宁省农业资源与环境重点实验室，辽宁沈阳 %%"%’%）
摘要：通过定位试验研究了长期不同施肥措施对水稻土氮素矿化特性的影响。结果表明，长期不同施肥措施显著
影响水稻土氮矿化势及矿化速率。与不施氮肥相比，单施氮肥使水稻土氮矿化势下降，矿化速率加快；氮肥与有机
肥配施可极显著增加水稻土氮矿化势，降低矿化速率。在氮肥与有机肥配施的基础上，水稻插秧后接种“?8=--2”固
氮菌体可降低氮矿化势，提高矿化速率。
关键词：长期施肥；水稻土；氮矿化势；矿化速率
中图分类号：@%).;! 文献标识码：? 文章编号：%"".$)")A（!"".）"!$"!#!$")
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>9=Q,K M9, 63ML=7,6 136,L2-382M3=6 P=M,6M32- 26K 136,L2-38,K L2M, Q2> 2NN,3763N3<26M-4 U4 K3NN,L,6M -=670M,L1 N,LM3-3820
M3=6 PL2 S V=1P2L,K Q3M9 <=6ML=-（6= <9,13<2- 63ML=7,6 2PP-3<2M3=6），>367-, 2PP-3<2M3=6 =N 63ML=7,6 N,LM3-38,L <=5-K
K,, 63ML=7,6 136,L2-382M3=6 P=M,6M32- U5M 36, 136,L2-382M3=6 L2M, S ?PP-4367 63ML=7,6 N,LM3-38,L 26K 1265L, <=5-K
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在水稻的氮素营养中，土壤氮素的供应起着十
分重要的作用。据研究，无论施氮或不施氮，水稻对
土壤氮素的依存都在 )"X以上［%$!］。高产水稻吸收
的氮素中，约有 )"X!."X来自土壤［%，&］。@M26KN=LK
和 @13M9［(］研究证明，土壤矿化氮与作物吸氮量之间
有很好的相关性，提出了氮素矿化势的概念和研究
方法；并且认为土壤有机态氮素的矿化符合一级反
应动力学原理。国内许多研究者也采用氮素矿化势
的方法对稻田土壤的氮素矿化特性进行了研究。结
果表明，稻田土壤有机态氮素矿化符合一级反应动
力学原理，氮素矿化势可用于预测作物某一生长阶
段土壤中能够矿化的有机氮数量［)$#］。辽宁地区水
稻土面积较大，关于水稻土供氮能力的研究资料较
少，特别是长期不同施肥措施水稻土有机态氮素矿
化方面的研究则少见报道。本试验应用淹水密闭培
养—间歇淋洗的方法，以长期定位不同施肥处理的
植物营养与肥料学报 !"".，%(（!）：!#! $ !#’
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
Y-26M D5ML3M3=6 26K Z,LM3-38,L @<3,6<,
水稻土为研究对象，探讨长期不同施肥措施对水稻
土氮素矿化的影响，以期为该地区水稻土的合理培
肥提供理论依据。
! 材料与方法
!"! 供试土壤
长期定位施肥稻田位于中国科学院沈阳生态实
验站，已经连续进行了 !"年。该站地处辽河平原的
沈阳市苏家屯区十里镇十里河村（#!$%!& ’，!(%$((&
)），属暖温带半湿润大陆性气候，年平均气温 *!+
,，!!- ,活动积温 %%--!%#-- ,，年降雨量 .*-
!"+- //。土壤类型为水耕暗色潮湿雏形土。土体
深厚，不含砾石，土体中有 01、23 结核，耕层为壤
质，耕地中有明显的犁底层，母质层粘重紧实。
试验设 # 个施肥处理，分别为不施氮肥（45
区）、氮肥（6区）、氮肥 7有机肥（8区）、氮肥 7有机
肥 7放萍（4区），其中 6、8、4区的氮肥均为尿素［’
!*- 9: ;（ ;
（年），每年水稻插秧后接种“6@ABB=”固氮菌体［!." : ;
（/(·=）］。#个施肥处理每年均补施等量磷肥，不施
钾肥。各试验小区面积为 " / C # /，各处理均设 %
次重复。
(--.年插秧泡田前，在各试验小区采集土壤样
品，取样深度为 -—(- D/，土样经处理后备用。供试
土壤样品的基本性质见表 !。
表 ! 供试土壤样品基本理化性质
#$%&’ ! #(’ )(*+,-$&.-(’/,-$& )01)’02,’+ 13 2’+2’4 +1,&
处理
EF1=>/13>
有机质
G2
（: ; 9:）
全氮
EA> H ’
（: ; 9:）
碱解氮
6B9I（/: ; 9:）
初始矿质氮 L3M>M=B /M31F=B ’
（/: ; 9:）
全磷
EA> H N
（: ; 9:）
全钾
EA> H 5
（: ; 9:）
速效磷
6O=MB H N
（/: ; 9:）
速效钾
6O=MB H 5
（/: ; 9:）
PQ
（Q(G）
’Q7# R’ ’GR% R’ EA>H
45 !"S#* !S(+ *"S(- - (#S"" (#S"" -S.. #+S+* ((S.- ."S*- "S!%
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4 %.S.( !S?% !%-S*% -S%. .+S-" .+S#! !S.% #+S*+ !-*S*( +(S.( .S+?
!"5 分析测定项目及方法
土壤基本性质，除土壤有机质、全氮采用 4 ; Q ;
G ; ’ ; T元素分析仪测定外，其余各项均采用常规分
析方法测定。
土壤矿化氮采用长期淹水密闭培养—间歇淋洗
法测定［+］。土样初始淋洗后置于 %-,恒温箱中进
行培养，分别于培养的第 !、(、%、.、*、!-、!%和 !+周
淋洗土样。初始淋洗液中的 ’Q7# R’和 ’GR% R’，培
养中每次淋洗液中的 ’Q7# R’均采用 66%自动分析
仪测定。
5 结果与分析
采用一级反应动力学方程［! > U !-（! R "#$）］，
用最小二乘法对测得的 ’Q7# R’累积量数据进行拟
合，求得一级反应动力学方程的参数 !- 和 #，!- 为
土壤氮素矿化势，是一定条件下土壤中能够矿化成
无机态氮的有机态氮数量的最大值，可用来表示土
壤供氮潜力；# 为土壤氮素矿化速率，其数值大小
表达了有机态氮矿化速度的快慢，是土壤供氮的强
度指标。因此，!-和 # 被认为是表征土壤有机态氮
矿化特点的参数。
5"! 不同施肥处理土壤有机氮的矿化曲线
各施肥处理土壤矿化氮累积量（’Q7# R’）时间
曲线（图 !）表明，土壤矿化氮累积量均随着培养时
间的延长而增加，但不同施肥处理间相差很大。不
施氮肥与氮肥两处理矿化氮累积量数值大小相接
近，在培养 (!K后矿化氮生成量均已接近于零，且两
处理数值明显低于氮肥 7有机肥与氮肥 7有机肥 7
放萍两处理；氮肥 7有机肥与氮肥 7有机肥 7放萍
图 ! 不同施肥处理土壤矿化氮累积量曲线
6,78! #(’ $--9/9&$2,1: 13 /,:’0$&,;’4 < 9:4’0 4,33’0’:2
3’02,&,;$2,1: 20’$2/’:2+
%*((期 张玉玲，等：长期不同施肥对水稻土有机氮素矿化特性影响的研究
两处理矿化氮累积量数值大小也相近，但在培养 !"
#之后氮肥 $有机肥处理数值高于氮肥 $有机肥 $
放萍处理。方差分析表明，不施氮肥与氮肥两处理
间土壤矿化氮累积量数值差异在培养 %# 时未达
"&显著水平，在其它培养天数时均达 "&显著水
平；氮肥 $有机肥与氮肥 $有机肥 $放萍两处理间
土壤矿化氮累积量数值差异在培养 %# 时达 "&显
著水平，在其它培养天数时均未达 "&显著水平。
!"! 不同施肥处理土壤有机氮矿化参数的变化
土壤氮素矿化势（!’）是表示土壤供氮潜力大
小的参数。拟合结果（表 (）表明，经过 )*年施肥及
水稻种植，不同施肥处理间土壤氮素矿化势差异显
著，除不施氮肥与氮肥处理间 !’ 差异达 "&显著水
平外，其它各处理间 !’ 值差异均达 )&显著水平。
不同施肥处理 !’ 大小顺序为：氮肥 $有机肥 +氮
肥 $有机肥 $放萍 +不施氮肥 +氮肥。其中，不施
氮肥处理的 !’ 比氮肥处理增加了 (",%&，氮肥 $
有机肥处理的 !’为氮肥处理的 %,-倍，氮肥 $有机
肥 $放萍处理的与氮肥 $ 有机肥处理相比降低了
)),!&。本研究中，长期单施氮肥降低了 !’与前人
的一些研究结果不一致［./)’］。
土壤氮素矿化速率（ "）是衡量土壤有机氮矿化
快慢的参数。由表 (可见，不同施肥处理间土壤氮
素矿化速率差异也很明显，0 种施肥处理间值差异
均达 )&显著水平。不同施肥处理 " 值的大小排列
顺序与!’值的顺序正好相反，即随 !’ 值的增大，"
值减小。说明对于矿化势越小的土壤，随时间的增
长被矿化的有机态氮占可矿化态氮的比例增加越迅
速，这与其他研究者所得结果相类似［)’/))］。
表 ! 不同施肥处理土壤有机氮的矿化参数
#$%&’ ! #(’ ) *+,’-$&+.$/+0, 1$-$*’/’-2 +, 20+& $2 $33’4/’5 %6 5+33’-’,/ 3’-/+&+.$/+0, 1-$4/+4’2
处理
123456375
!!’ # $!’
)）
（68 9 :8）
""’ # $"(
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（#）
"%!） #$&0）
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注：)）!!’和 ’!!’
为 !次重复土样的矿化势平均值及其标准差；(）"( 和 $"为 !次重复土样的矿化速率的平均值及其标准差；!）"" 为 !次重
复土样氮素矿化方程拟合的相关系数的平均值；0）#$& 为 !次重复土样氮素矿化方程拟合标准误差的平均值；不同小写字母表示施肥处理之间
差异达 "&水平（) C ’,’"），不同大写字母表示施肥处理之间差异达 )*显著水平（) C ’,’)）。
DE53：)）!!’ 47# $!!’ FG 5H3 4I32483 6F7324JFK45FE7 LE5375F4J 47# F5G G547#42# #3IF45FE7
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!"7 不同施肥处理氮矿化势与全氮比例
土壤有机氮矿化的差异可以用氮矿化势与全氮
的比例大小进行比较。氮矿化势与全氮比例的大小
能够在一定程度上反映土壤有机氮的品质，其值越
大，则表示土壤全氮中可矿化的有机氮数量越多。
氮矿化势 9全氮的意义为土壤中 ) 8 全氮可矿化的
氮的毫克数，单位为 68 9 8。从表 ! 的计算结果看，
不同施肥处理土壤全氮含量差异相对较小，最高者
约为最低者的 )," 倍；而氮矿化势 9全氮比例却相
差很大，最高者约为最低者的 ",!0倍。这说明不同
施肥处理土壤中有机质（氮）品质有明显差异。与不
施氮肥处理相比，氮肥 $有机肥、氮肥 $有机肥 $放
萍两处理可使土壤中可矿化有机氮含量明显上升，
而氮肥不但使全氮含量下降，也使可矿化氮含量 9全
氮的比例有所降低。另外，氮肥 $有机肥 $放萍处
理全氮含量高于氮肥 $有机肥处理，而氮素矿化势
却低于氮肥 $有机肥处理，说明放萍既可以提高土
壤中氮素含量，也可改变有机质（氮）的品质。
表 7 不同施肥处理土壤氮矿化势与全氮的比例
#$%&’ 7 8$/+0 03 ) *+,’-$&+.$/+0, 10/’,/+$& /0 20+& /0/$& )
$2 $33’4/’5 %6 5+33’-’,/ 3’-/+&+.$/+0, 1-$4/+4’2
处理
123456375
全氮 1E5 Q D
（8 9 :8）
!!’
（68 9 :8）
!!’ 9 1E5 Q D
（68 9 8）
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0%( 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 )0卷
! 讨论
!"# 长期不同施肥措施影响了水稻土有机氮的数
量和品质，进而影响了水稻土供氮潜力（!$）
本试验条件下，经过 !" 年的培肥和水稻种植，
不同施肥处理不仅土壤有机质、全氮含量有了明显
差异，而且土壤中活性有机氮的比例也有了很大变
化。造成这一差异的主要原因是由于各施肥措施每
年向土壤中投入的物质不同，以及土壤有机质积累、
矿化程度不同所致。氮肥处理每年施入土壤的物质
仅为尿素，尿素施入土壤后降低了土壤的碳 #氮比值
（不施氮肥的 $ # %比值为 &’("，氮肥的 $ # %比值为
&’!"），加快土壤中有机物质分解，促进了土壤中有
机氮的矿化，因此，长期单施氮肥不仅降低了土壤有
机质（氮）的数量（表 !），而且也降低了氮矿化势 #全
氮的比例，即降低了土壤活性有机氮库的比例（表
)）。氮肥 *有机肥处理每年施入土壤的物质除了与
氮肥处理等量的尿素外，还施入了大量的有机肥，这
不但向土壤中投入了大量的有机质，而且也投入了
大量氮素和其他营养元素，在长期淹水条件下，施入
土壤中的有机质分解缓慢，土壤有机质在逐渐累积
的同时，有机氮化合物也相应富集；另外，由于有机
质的施入，提高了土壤的碳 #氮比值（氮肥 *有机肥
的 $ # %比值为 !+’!(），土壤有机质分解较慢，因此，
长期氮肥与有机肥配施不仅明显增加土壤有机质
（氮的）数量，而且也提高了氮矿化势 #全氮比例，即
提高了土壤活性有机氮库的比例。氮肥 *有机肥 *
放萍处理每年（!,,)!!,,,年）施入土壤的物质除与
氮肥 *有机肥处理相同外，还有“-./001”固氮菌体进
入土壤，由于“-./001”固氮菌体自身的固氮作用及其
生长繁殖，使土壤中全氮及有机质含量有所增加，但
由于“-./001”固氮菌体在其自身生命活动过程中需
要一定数量的氮素，除自身固定的氮素外，还会将土
壤中有效态氮转化为微生物体氮，形成部分难矿化
的有机形态氮。因此，在氮肥与有机肥配施的基础
上，接种“-./001”固氮菌体虽增加土壤有机质（氮）的
数量，但却降低了氮矿化势 #全氮的比例，即降低了
土壤活性有机氮库的比例。这一结果与周卫军
等［!2］研究认为“不施肥以及只施化肥措施会加速土
壤有机质的矿化和耗竭，土壤腐殖质品质变劣，氧化
稳定性增强；有机 3无机相结合措施可强化土壤有
机质积累，改善有机质品质”的结论一致。
!"% 长期不同施肥措施不仅明显影响水稻土氮素
矿化势，也使水稻土有机氮的矿化速率发生改变
本研究结果表明，长期单施氮肥措施虽然水稻
土的供氮强度（ !）很大，但由于水稻土的供氮容量
（"+）小，淹水后，可供矿化的有机态氮的数量不多，
且在淹水后不久（约 )周），可矿化的有机态氮就几
乎释放殆尽（图 !），因此，长期单施氮肥措施水稻土
的供氮特点是可供有机氮量少且供应时间短暂；长
期氮肥与有机肥配施措施水稻土的供氮强度（ !）较
小，供氮容量（"+）大，供氮缓慢而持久，在水稻的生
长发育过程中能够不断地补充氮素。国内很多学者
的研究结果也都证明了这一点［!)3!4］。因此，要使水
稻土维持持续稳定的供氮能力，应在合理施用无机
氮肥的基础上，注意配施有机肥。
!"! 全面评价不同施肥措施水稻土的供氮能力
水稻土的供氮能力，一部分为水稻插秧前土壤
矿质氮的数量（即土壤初始矿质氮），另一部分则为
水稻插秧后土壤可矿化的有机氮的数量。从试验结
果可见，氮肥处理土壤有机质、全氮含量及氮矿化势
（"+）均小于不施氮肥处理。但土壤初始矿质氮结
果（表 !）却表明，氮肥处理土壤矿质氮含量明显高
于不施氮肥处理，且两处理土壤初始氮含量均明显
高于土壤氮矿化势（"+）。另外，从土壤初始矿质氮
结果还看出，( 种施肥处理土壤初始矿质氮含量均
较高且差异很大，其中以氮肥 *有机肥处理为最高，
以不施氮肥处理为最低。若考虑土壤矿质氮数量，
不同施肥措施水稻土供氮能力的大小顺序与供氮潜
力的大小顺序不同，即为：氮肥 *有机肥 5氮肥 *
有机肥 *放萍 5氮肥 5不施氮肥。因此，评价不同
施肥措施水稻土供氮能力时，不仅要考虑土壤矿化
氮的指标，同时也要考虑土壤矿质氮指标，这样才会
与农业生产实践相一致。
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0-. 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 +1卷