全 文 ：收稿日期：!""#$%%$%! 接受日期：!""&$"%$%’
基金项目：国家自然科学基金项目（("’"!"")）；西北农林科技大学创新团队项目资助。
作者简介：卢红玲（%(#(—），女，湖南宁乡人，博士研究生，主要从事土壤化学方面研究。*+,-./：/01/+!""23%)24 56,
! 通讯作者 78/："!($&#"%)%#%，*+,-./：9:/.3,9; .9<5; -5; 5=
对间隙淋洗长期通气培养条件下黄土高原
土壤供氮能力的评价
卢红玲%，!，李世清%，2!，金发会%，2，邵明安%
（%中国科学院水利部水土保持研究所 >西北农林科技大学，黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨凌
#%!%""；!中国科学院研究生院，北京 %"""2(；2西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 #%!%""）
摘要：采用间隙淋洗长期通气培养法，通过对黄土高原物理化学性质差异较大的 %"种农田土样起始矿质氮、起始
提取态总氮、起始可溶性有机氮，以及培养期间淋洗矿质氮、淋洗总氮、可溶性有机氮含量及其与作物吸氮量关系
的研究，分析并评价黄土高原主要农田土壤氮素矿化能力以及包括和不包括培养淋洗可溶性有机氮对土壤供氮能
力的影响。结果表明，供试土样起始可溶性有机氮平均为 ? !24( ,@ > A@，是起始提取态总氮的 !&4&B，土壤全氮的
!4CB。在通气培养淋洗总氮中，可溶性有机氮所占比例不高，经过 !%# D通气培养，淋洗出的可溶性有机氮平均为
? !&4&,@ > A@，占淋洗总氮量的 %(4&B。相关分析表明，淋洗可溶性有机氮量与第 %季作物吸氮量相关不显著，但与
连续 !季作物总吸氮量显著相关。淋洗矿质氮、淋洗总氮与两季作物总吸氮量的相关系数明显高于与第一季作物
吸氮量的相关系数；与第一季作物吸氮量达显著相关水平，与连续两季作物吸氮量达极显著相关水平。总体上看，
可溶性有机氮和土壤全氮、土壤微生物氮不能作为反映短期可矿化氮的指标；间隙淋洗通气培养淋洗液中淋洗矿
质氮、淋洗总氮是评价可矿化氮的较好指标，不仅适宜于第一季作物，而且也适用于对连续两季作物土壤供氮能力
的评价。
关键词：间隙淋洗长期通气培养；可溶性有机氮；氮素矿化；土壤供氮能力
中图分类号：E%’24) 文献标识码：F 文章编号：%""&$’"’G（!""&）")$%"&2$"(
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植物营养与肥料学报 !""&，%C（)）：%"&2$%"(%
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土壤氮素矿化量不仅取决于有机氮含量及其组
成，而且取决于矿化过程中的水、热、通气条件和微
生物活性。GHI间隙淋洗通气培养法通过创造适于
微生物作用的最佳水热条件，使有机氮在培养期间
充分矿化成为作物可吸收利用的氮素，得到的矿化
氮量与作物吸氮量具有较好的相关性，成为研究土
壤供氮能力的常用方法［CJK］。付会芳等［G］采用此方
法研究发现，作物吸氮量大约等于土壤矿化氮的 K L
H，等于土壤中起始 ,+6G6,和作物生长期间矿化氮之
和的 K L G。前人研究发现，在培养试验中采用盐溶
液淋洗模拟作物吸氮时，淋洗液中常包括一部分可
溶性有机氮（*3$"D$) 340%1’! ,，*+,），这部分氮是土
壤有机氮的活跃组分之一［MJH］。一方面它是土壤有
效氮，可以直接或经过转化后被作物吸收利用［NJO］；
另一方面，它的移动性相对较强，可随水分运移而发
生径流或淋溶损失，引起环境污染［PJCK］。长期以来，
在土壤有机氮矿化研究中，多集中于可溶性无机氮，
而忽略了对土壤中 *+, 及其变化规律的研究。
*#’&-等［M］指出，在用通气培养法估测可矿化氮时，
如果不考虑淋洗出的 *+,，所得结果实质上是错误
的。已有研究表明，土壤中 *+,库和无机氮库大小
相近［N］，因此确定土壤中 *+,含量以及在有机氮矿
化过程中对可矿化氮的贡献显得尤为重要。Q%(’.
等［CG］认为，不溶性有机氮向小分子 *+,的转化是土
壤供氮的主要限制因子之一，*+,在氮素矿化过程
中具有重要地位。因此，要准确评价土壤有机氮矿
化能力，不仅应测定培养期间可溶性矿质氮，而且应
同时测定淋洗液中的 *+,［MJH］。过去虽然对黄土高
原土壤氮素矿化过程及供氮能力进行了大量研究，
但考虑到 *+,的相关研究相对较少。为此，以具有
代表性的黄土高原 CA种农田土壤为供试土壤，通过
KCR .间隙淋洗长期通气培养，研究在通气培养条件
下土壤氮素矿化过程中 *+,的变化及其对矿化氮
和作物吸氮量的影响，为准确测定和评价该地区土
壤有机氮矿化能力提供一定科学依据。
) 材料与方法
)*) 供试土壤
试验选用黄土高原 CA种主要农业土壤，选取范
围从黄土高原北部的陕西省神木县至黄土高原南部
的陕西关中地区，采样深度为 A—KA !#，采样时间自
KAAH年 N月底至 R 月初［CM］。每个采样点选定田块
后，多点采集，组成混合土样。土样采回后迅速过 N
##筛，充分混匀，部分风干，用作盆栽试验和测定
土壤基本性质；部分土样以鲜土保存用作测定土壤
微生物量氮等，供试土样基本理化性质见表 C。
)*+ 试验内容
CBKBC 通气培养 采用 *&%1234. S *#’&-［CJK］提出的
间隙淋洗通气培养法。称取过 K ##孔筛风干土样
CH 0与粒径为 C!K ##的等量石英砂混合，加入少
量去离子水，用玻璃棒搅拌使其形成良好粘结的土
砂混合物，小心移入预先用玻璃棉垫好的 HA #<聚
丙烯淋洗管（一次性注射器）后，再将 H 0石英砂铺
在淋洗管上部，以免淋洗时土粒飞溅。装好后轻震
几次，先用 CAA #< ABAC #3$ L < T%T$K 溶液分 M次（每
次 KH #<）淋洗土壤中起始矿质氮，接着加入 KH #<
无氮营养液［ABAAK #3$ L < T%*+M·KUK+，ABAAK #3$ L <
=0*+M·RUK+，ABAAH #3$ L < T%（UKV+M）K·UK+，ABAAKH
#3$ L < WK*+M］，多余的无氮营养液在 OA WV%负压下
抽去后，用聚乙烯薄膜封住培养管顶端，薄膜上用针
扎小孔以保证通气，然后置于温度为 GHI恒温培养
箱内培养，于培养 M、R、CM、KC、GH、MP、RA、PC、CCP、CMR、
COK、KCR .时分别进行淋洗，T%T$K淋洗液接收在 CAA
#<容量瓶中，定容后测定溶液中的硝、铵态氮及
*+,含量，由此确定在培养期间土壤产生的矿化氮
量。每个处理均重复 G次。
MOAC 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 CM卷
表 ! 供试土样基本理化性质
"#$%& ! "’& (’)*+,#% #-. ,’&/+,#% (01(&02+&* 13 *1+%* +- 2’& &4(&0+/&-2
土样号
!"#$
%"&
土壤
类型
!"#$ ’()*
有机碳
+,
（- . /-）
全氮
0%
（- . /-）
微生物量碳
1,
（2- . /-）
微生物量氮
1%
（2- . /-）
矿质氮 %2#3
（2- . /-）
可溶性
有机氮
!+%（2- . /-）
有效磷
456# & 7
（2- . /-）
,6,+8
（9）
):
（:;+）
%+<8<% %:=> <%
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D I+A ?;C?E ?CE; ?BBCF ?GC8 F?C8 FC? ;ECG BCB ?EC;> FC8
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G A+ GCD; ?CDF 8?FC> 8FC; ?8GCG FC; DHC> ?GECH GCDE HCF
?E A+ ??CHE ?C>H ;GGC; >DCB B>CG BC> 88CB ;;C? HC>> FC;
@!A：干湿砂质新成土 @K’耕人为土 AP2<"N’ON"K"$K&
? C;C; 盆栽试验 同时以 ?E 种土样进行盆栽试
验。对供试土壤进行淋洗处理后，以冬小麦和夏玉
米为供试作物，连续进行 ;茬作物盆栽试验，8次重
复，共 8E盆。盆栽试验在移动遮雨棚内进行。除降
雨时用移动遮雨棚遮挡雨水及随雨水而来的氮素
外，其余时间均将遮雨棚移开，有效防止了大气湿沉
降氮的影响。
小麦盆栽试验：以内径 ?EC8 M2、高 ;ECE M2的
硬质聚氯乙烯管自制盆钵为试验钵，并配有底盆（相
当于小型米氏盆）。每盆装土 ?CG /-，每个土样装 8
盆，共 8E盆。装土过程中轻轻压实，装好后，土表离
盆口 ?CD!;CE M2左右。装土后，用去离子水淋洗
起始硝态氮（%+<8<%），直至土样淋洗液与硝试粉试
剂作用不产生颜色，即为淋洗完全。淋洗土壤起始
%+<8<%的目的在于排除石灰性土壤主要矿质氮，即
%+<8<%对作物吸氮量的干扰，以保证作物吸氮量能
够充分反映土壤潜在供氮能力。小麦于 ;EED年 ?E
月 ?G日播种，供试冬小麦（!"#$#%&’ ()*$#+&’ I&）品种
为小偃 ;;，每盆播 ?E粒。出苗后及时间苗，每盆定
苗 F株。结合灌水在作物苗期加入无氮营养液（配
方同前），以保证除氮以外的其他养分不成为作物生
长养分限制因子，无氮营养液按每千克土中加入
EC?D - 7;+D确定。作物生长期间以去离子水补充水
分，每次灌水前，先将渗入到底盆的溶液返回原盆，
再适当加水。盆栽小麦于 ;EEB年 D月 ?F日作物成
熟期收获地上部分。收获后立即烘干，称重，分析地
上部氮素含量。
玉米盆栽试验：在小麦收获后紧接播种夏玉
米，让作物充分利用土壤潜在氮素。夏玉米播种时
间为 ;EEB年 B月 ;日，供试夏玉米（,)( -(.* I&）品
种为沈单 ?E号，每盆播种 8 粒种子，二叶展开后及
时间苗，每盆定苗 ; 株。管理、收获同小麦盆栽试
验。
!56 测定项目与方法
提取的矿质氮（硝、铵态氮）：采用连续流动分
析仪（德国布朗卢比公司，448型）测定。提取的可
溶性总氮（矿质氮 =可溶性有机氮）：采用碱性过硫
酸钾氧化—紫外分光光度计法测定［?D］，其中氧化剂
为 EC?D 2"$ . I的 %6+:（西安化学试剂厂）和 89的
Q;!;+F（上海爱建德固赛引发剂有限公司）混合液，
样品与氧化剂等体积混合，在高压锅中于 ?;8R下
氧化 8E 2#3，然后用紫外分光光度计（上海天美科学
仪器有限公司，@S;8EE双光束）测定。淋洗液中可
溶性有机氮：即为淋洗总氮与矿质氮含量之差。试
验中所用试剂均为分析纯。
为了检验碱性过硫酸钾氧化—紫外分光光度计
法与连续流动分析仪对硝态氮测定结果的一致性，
分别吸取硝态氮、铵态氮浓度为 % E、?、;、>、B、F、?E
2- . I的硝酸钾和硫酸铵标准溶液 ?E 2I，;次重复，
采用碱性过硫酸钾氧化法在 ?;8R下氧化 8E 2#3后
用紫外分光光度计测定硝态氮；同时采用 448测定
氧化后溶液中的硝态氮。结果发现 ;种方法测得 ;
组数据间回归方程为 ( T ?CE;EU定的硝态氮浓度，(为连续流动分析仪测定的硝态
DFE?B期 卢红玲，等：对间隙淋洗长期通气培养条件下黄土高原土壤供氮能力的评价
氮浓度），相关系数为 !"##$（% & ’(），对 ’组数据用
)*)统计软件进行方差分析发现，+值为 !"#,，表明
’组数据间无显著差异，即碱性过硫酸钾氧化—紫
外分光光度计法测定的提取态总氮与将该溶液硝化
后采用 **-测定结果一致。
对试验结果采用 )*) 和 ./0.1’!!, 软件进行
相关性分析和方差分析。
! 结果与分析
!"# 不同土样培养前起始水溶性氮库的差异
从表 2可知，)34含量以 $ 号简育干润均腐土
最低，为 ("2 56 7 86，以 # 号菜地土垫旱耕人为土最
高，为 9,": 56 7 86，供试土壤平均 )34 为 ’-"#
56 7 86。起始矿质氮（45;%）含量也以 $号土最低，为
’-": 56 7 86，# 号土最高，为 2:("2 56 7 86，供试土壤
平均为 $!"$ 56 7 86。起始 )34 是可溶性总氮的
’("(<（2("!（!"#态总氮（45;%与 )34之和）和全氮的相关系数分别为
!"(#（! = !"!2）和 !"-(（! > !"!9），表明 )34与初始
提取态总氮呈极显著相关，是其重要组成部分；但
与全氮相关性不显著，说明 )34含量高低并不完全
取决于全氮含量，可能与土壤有机氮组成及土壤中
是否施有机肥等有关。从黄土高原北部到南部，尽
管全氮呈增加趋势，但 )34和 45;%的变化缺乏规律
性；#号菜地土垫旱耕人为土由于大量施用有机肥，
从而导致 )34含量最高；而其他土壤近年几乎没有
施用过有机肥。
!"! 不同土样有机氮矿化过程及矿化氮累积量的
差异
通气培养创造了有利于硝化细菌的活动条件，
因此土壤中有机氮在经微生物作用转化为能被作物
吸收的硝、铵态氮，以硝态氮为主。用间隙淋洗长期
通气培养法对黄土高原 2!种主要农业土壤进行了
’2, ? 培养，以培养时间（?）为横坐标，矿化产物硝、
铵态氮（矿化氮）累积量（56 7 86）为纵坐标作图，获得
不包括 )34的矿化曲线（图 2@）；将矿化产物硝、铵
态氮累积量与相应培养时间的 )34累积量相加，可
获得包括 )34的矿化曲线（图 2A）。
图 2@看出，不同类型土壤有机氮矿化容量存在
显著差异（B & -"9,，! & !"!-），依次为土垫旱耕人为
土 >干湿砂质新成土 >黄土正常新成土 >简育干润
均腐土，其相应平均值为 2:2":（@）、22-",（@A）、#:"$
（@A）和 9,"! 56 7 86（A）（不同字母表示差异达 !"!9显
著水平）。从黄土高原南部到北部依次呈下降趋势；
按照矿化快慢可以将矿化过程分为 -个阶段：!!
-9 ?为快速矿化阶段；-9!2(’ ?为稳定矿化阶段；
2(’ ?后形成的硝、铵态氮很少，矿化速率下降，为缓
慢矿化阶段。经过 ’2, ?培养，硝、铵态氮累积量是
全氮的 ,"!关系数为 !"$2（! & !"!$）。在土样起始矿质氮中，
硝态氮占 ,2"’中，硝态氮占矿质氮比例有所减少，为 :$"$!($"’<
（平均 ,-":<）。
包括 )34后（图 2A），矿化氮累积量与全氮的相
关性增加，达显著水平，其相关系数为 !"$,（ ! &
!"!-）。矿化氮累积量是全氮的 ("!均 2-"!<，矿化氮占全氮比例比不包括 )34 增加
’"$<。对比图 2@和 A发现，考虑 )34后并没有改
变不同类型土壤氮矿化容量的差异顺序，氮矿化容
量仍存在显著差异（B & :"#-，! = !"!2），依次为土垫
旱耕人为土 >干湿砂质新成土 >黄土正常新成土 >
简育干润均腐土。其相应平均值分别为 2(2"#（@）、
2-("9（@）、22,":（@A）和 $:"9 56 7 86（A）（不同字母表
示差异达 !"!9显著水平），仍然以土垫旱耕人为土
最高，简育干润均腐土最低。与图 2@不同的是，在
包括 )34后，培养 2(’ ?后，矿化速率没有明显减缓
趋势。
对图 2中矿化曲线求导，可获得氮素矿化速率
［56 7（86·?）］随时间的变化曲线（图 ’）。从图 ’@看
出，培养前 -9 ?为矿化速率急剧下降阶段，除 # 号
菜地土垫旱耕人为土外，在此阶段矿化速率从 2":(
!-"#9 56 7（86·?）降到 !"-!!!",: 56 7（86·?），培养
2(’ ?后矿化速率下降至平均 !"!9 56 7（86·?）。同
样，包括 )34的矿化速率在前 -9 ? 下降迅速（图 ’
A），从 :"9-! 2"$$ 56 7（86·?）降到 !"-!! !"(9
56 7（86·?），培养 -9 ?后矿化速率基本稳定。从图 2
和图 ’可以看出，# 号菜地土垫旱耕人为土氮矿化
容量和矿化速率远高于其他土样：不论包括 )34与
否，其 ’2, ?累积矿化氮是其他 #个土样平均值的 ’
倍；培养前 ,! ? 的矿化速率常数是其他土样的 ’
!-倍，但到培养后期，矿化速率与其他土样相近，这
可能与 #号菜地土壤大量施用易矿化有机肥有关。
$(!2 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 2:卷
图 ! 通气培养 "!# $的矿化氮累积矿化曲线（%：不包括 &’(；)：包括 &’(）
*+,-! ./0123 45 6/7/8%9+12 7+:20%8+;2$ :+904,2: 45 "!# $ %204)+6 +:6/)%9+4:（%：<+9=4/9 &’(；)：<+9= &’(）
图 " 通气培养 "!#$的土壤氮素矿化速率曲线（%：不包括 &’(；)：包括 &’(）
*+,-" ./0123 45 7+:20%8+;%9+4: 0%92 45 "!#$ %204)+6 +:6/)%9+4:（%：<+9=4/9 &’(；)：<+9= &’(）
经过 !"# $ 的培养，"%个土样平均淋洗矿质氮
（&’(）和淋洗总氮（)’(）分别为 ""*+, 和 ",!+"
-. / 0.，分别占土壤全氮（)’）的 "%+12和 "*+32（表
!）。从土壤类型平均看，干湿砂质新成土、黄土正常
新成土、简育干润均腐土和土垫旱耕人为土淋洗矿
质氮累积量分别为土壤全氮的 "#+"2、1+12、#+%2
和 1+42；淋洗总氮分别为土壤全氮的 !%+12、
"!+*2、5+%2和 "!+!2。!"# $ 通气培养淋洗的
67’ 累积量（89-9:;<=>? 67’ :?;@A?$，67’8）平均
!5+5 -. / 0.，占淋洗总氮的 ""+32! *!+!2，平均
"1+52。干湿砂质新成土、黄土正常新成土、简育干
润均腐土和土垫旱耕人为土 67’8 分别为 !,+5、
!!+5、#+4 和 ,%+4 -. / 0.，是土壤全氮的 *+52、
!+,2、%+12和 !+52。在这 , 类土壤中，淋洗矿质
氮、淋洗总氮和 67’8均以土垫旱耕人为土最高，简
育干润均腐土最低，而干湿砂质新成土和黄土正常
新成土差异不显著。
">? 对包括与不包括 &’(确定土壤供氮能力指标
的评价
作物既吸收利用土壤有效氮库中的矿质氮，又
大量吸收利用从土壤有机氮库中矿化出的矿质氮。
因此，要客观全面评价土壤氮素供应状况，确定可行
的供氮指标，必须综合考虑土壤矿质氮和可矿化氮
两部分。起始矿质氮容易确定，关键是准确评价可
矿化氮。旱地土壤起始矿质氮主要为硝态氮，铵态
氮含量低而稳定，用间隙淋洗通气培养法测定可矿
化氮时，仍以硝态氮为主。盆栽试验中作物吸氮量
同时受起始硝态氮和可矿化氮影响，难以准确评价
间隙淋洗通气培养法是否能够有效估计旱地土壤可
矿化氮。因此，为准确评价在包括和不包括 67’时
间隙淋洗通气培养法在估计土壤供氮能力方面的作
用和效果，以淋洗起始硝态氮后的盆栽试验作物吸
氮量为参比，对其进行评价，即仅评价土壤可矿化氮
库的大小，作物吸氮量及其占累积矿化氮和土壤全
氮的比例。从表 *可知，第一季小麦吸氮量变化在
%+%!%!%+%4# . / BC<，平均为 %+%*5 . / BC<，连续两季冬
小麦和夏玉米总吸氮量变化在 %+%,1!%+"*5 . / BC<，
平均为 %+%14 . / BC<。第一季和连续两季作物吸氮量
#5%"3期 卢红玲，等：对间隙淋洗长期通气培养条件下黄土高原土壤供氮能力的评价
表 ! 间隙淋洗通气培养 !"#$不同土样的淋洗溶解性氮
%&’() ! *+,+(&-./) ()&01)$ 23(+’() 4.-536)4 37 !"#$ &(-)54&-./) ()&01.46 &)53’.0 .40+’&-.34
土样编号
!"#$ %"&
矿质态氮
累积量
’%(
（)* + ,*）
溶解总氮
累积量
-%(
（)* + ,*）
可溶性有机氮
累积量
!.%/
（)* + ,*）
!.%所占
淋洗总氮比例
!.%/ + -%(
（0）
淋洗溶解性氮占
土壤全氮比例（0）
12342567*2
’%( + -% -%( + -% !.%/ + -%
8 89:;8 < 8=:;8 < >?;? 8=;8 8=;= >8;@ @;=
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8C 88C;@ <4D 8@E;> <4 >:;? 8?;C =;: ?;@ 8;A
平均值 FG*& 88@;9 89>;8 >A;A 8?;A 8C;? 8@;E >;=
标准差 !H 99;: :9;C 8@;E :;A @;A 9;: 8;C
注（%"62）：同列数据后不同字母表示差异达 :0显著水平 I7$J2K B"$$"L2D 表 8 经淋洗盆栽作物吸氮量及其占累积矿化氮和全氮的比例
%&’() 8 *539 : +9-&;) &4$ -1) 9)50)4-&6) 37 : +9-&;) .4 0+,+(&-./) ,.4)5&(.<)$ : &4$ -3-&( 23.( :
土样编号
!"#$ %"&
作物吸氮量
% JO67,2
（* + O"6）
作物吸氮量 +淋洗矿质氮
% JO67,2 + ’%(
（0）
作物吸氮量 +淋洗总氮
% JO67,2 + -%(
（0）
作物吸氮量 +土壤全氮
% JO67,2 + -%
（0）
小麦
PN276
小麦 Q玉米
PN276 R ’7#S2
小麦
PN276
小麦 Q玉米
PN276 R ’7#S2
小麦
PN276
小麦 Q玉米
PN276 R ’7#S2
小麦
PN276
小麦 Q玉米
PN276 R ’7#S2
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平均 FG*& C;C@A C;C?: 8A;E 9E;C 89;? @E;A >;C 9;?
标准差 !H C;C88 C;C@> @;: =;C >;? :;: C;A 8;A
分别占每盆淋洗矿质氮的 8A;E0和 9E;C0；占淋洗
总氮的 89;?0和 @E;A0，是土壤全氮的 >;C0和
9;?0。本研究连续两季作物吸氮量所占矿质氮累
积量的比例基本与付会芳等研究结果一致［@］，作物
吸氮量大约等于间隙淋洗长期通气培养期间累积矿
质氮的 > + :。
为了准确评价本试验中用间隙淋洗通气培养法
获得的几种指标在反映土壤可矿化氮上的可靠性，
将土样全氮、初始矿质氮、提取总氮、可溶性有机氮
!.%、微生物量氮和培养期间淋洗的矿质氮、淋洗总
氮、淋洗可溶性有机氮 !.%/ 与盆栽试验作物吸氮
量进行相关分析。结果（表 9）表明，全氮与两季作
物吸氮量显著相关，微生物量氮与第一季作物相关
性接近显著水平，与连续两季作物吸氮量达显著正
AAC8 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 89卷
表 ! 各供氮能力评价指标与盆栽试验作物吸氮量的相关分析（"）
#$%&’ ! ()""’&$*+), $,$&-.+. )/ 0")1 2 31*$4’ 5+*6 7+//’"’,* ’8$&3$*+), +,7+0’. )/ .)+& 29.311&-+,: 0$1$0+*-
项目
!"#$
土壤
全氮
%&
初始矿质氮
!’("()* $(’#+)*
&
初始提取总氮
!’("()* ",")*
-,*./*# &
初始 01&
!’("()*
01&
微生物量氮
2(3+,/#
&
淋洗矿质氮
2(’#+)* &
*#)34#5
淋洗总氮
%,")* &
*#)34#5
淋洗 01&
01&
*#)34#5
小麦吸氮量
64#)" & .7")8#
9:;<
（9:;=）
9:=;
（9:>?）
9:=?
（9:>@）
9:=;
（9:?;）
9:@=
（9:@=）
9:A9!
（9:BC!!）
9:A=!
（9:<@!!）
9:@C
（9:?<）
小麦玉米吸氮量
64#)" )’5 2)(D#
& .7")8#
9:@;!
（9:??）
9:;B
（9:>?）
9:?C
（9:>B）
9:>;
（9:=;）
9:A>!
（9:A@!）
9:<=!!
（9:B=!!）
9:（9:BC!!）
9:A9!
（9:@A!）
注（&,"#）：括号中为删除 B号土样的相关分析结果 E)*.#- (’ 7)+#’"4#-(- F#+# 3,++#*)"(,’ 3,#GG(3(#’"- F("4,." .-(’H &,I B -,(* I
相关，与有关报道［C;，C@］一致；培养前土样的提取态
氮与作物吸氮量均无显著相关关系，主要是因为盆
栽试验的土样经过预先淋洗处理已提取水溶性氮，
导致这部分氮对后来的盆栽作物吸氮量没有影响。
培养过程中的淋洗态氮与作物吸氮量的相关性显著
提高，除淋洗 01&与第一季作物吸氮量相关不显著
外，淋洗矿质氮、淋洗总氮均与第一季、连续两季作
物吸氮量达显著或者极显著相关性；各指标与两季
作物总吸氮量的相关性明显提高，其中培养期间淋
洗矿质氮、淋洗总氮与连续两季作物吸氮量达到极
显著相关。总体上看，淋洗 01&和土壤全氮不能作
为反映短期可矿化氮的指标；培养期间淋洗矿质
氮、淋洗总氮是评价可矿化氮的较好指标，不仅适宜
于第一季作物，而且也适用于对连续两季作物土壤
供氮能力的评价。
从表 C和图 C、>可知，B号杨凌菜地土样初始硝
态氮和 01&含量较高，其矿化容量、矿化速率亦远
高于其他土样。因此，同时进行了包括 B号土样和
除去 B号土样时各供氮指标与作物吸氮量的相关分
析。结果表明，除去 B号土样后，作物吸氮量与培养
期间获得的淋洗矿质氮、淋洗总氮等指标相关性明
显提高，均达极显著相关水平（表 ;）。B号土样对以
上相关系数影响的主要原因可能在于：进行盆栽试
验淋洗硝态氮时，B号土样中大量 01&同时被淋洗，
降低了盆栽试验期间有机氮矿化量，从而对作物吸
氮量的增加相对有限；而其他土样初始 01&含量不
高，因而对盆栽试验期间土壤有机氮矿化量及作物
吸氮量影响相对较小。同时 B号土样中过量的有效
磷对盆栽试验作物硝态氮吸收产生一定的颉颃作
用。
不同培养期间矿化氮累积量与作物吸氮量的相
关分析（表 ?）表明，不同培养时间矿化氮累积量在
反映土壤可矿化氮时的效果不同。在任何培养期间
硝铵态氮累积量与小麦和玉米两季作物总吸氮量的
相关性比与第一季小麦吸氮量的相关性高，说明第
一季小麦吸氮量不足以充分评价培养期间矿质氮累
积量反映土壤可矿化氮的效果。包括 01&后，培养
期间矿化氮累积量与作物吸氮量相关性显著程度没
有变化，在培养 C<> 5后与第一季作物吸氮量、培养
BC 5后与连续两季作物吸氮量的相关性才达显著水
平，表明包括 01&后的短期通气培养不能用来预报
土壤供氮能力；也进一步说明了矿化产生的 01&对
作物的有效性比矿质氮差。01&虽然占淋洗液中可
表 ; 作物吸氮量与矿化氮累积量的相关系数
#$%&’ ; ()""’&$*+), 0)’//+0+’,* )/ 0")1 ,+*"):’, 31*$4’
5+*6 03<3&$*+8’ <+,’"$&+=’7 ,+*"):’,
培养期
!’3./)"(,’
7#+(,5
（5）
不包括 01&
J,#GG(3(#’" F("4,." 01&
包括 01&
J,#GG(3(#’" F("4 01&
小麦
64#)"
小麦 K玉米
64#)" L 2)(D#
小麦
64#)"
小麦 K玉米
64#)" L 2)(D#
9—; 9:=9 9:;@ 9:=9 9:;@
9—A 9:>< 9:;; 9:>A 9:;=
9—C; 9:>B 9:;= 9:=C 9:;?
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9—;B 9:=? 9:?> 9:=< 9:??
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9—BC 9:;< 9:@?! 9:;B 9:@@!
9—CCB 9:?@ 9:AC! 9:?A 9:A=!
9—C;A 9:@C 9:AA!! 9:@= 9:AB!!
9—C<> 9:@A! 9:9—>CA 9:A9! 9:<=!! 9:A=! 9:<@!!
注（&,"#）：!、!!分别表示差异达 ! M 9:9?和 ! M 9:9C水平。
!，!! +#7+#-#’"- -(H’(G(3)’" 5(GG#+#’3# )" ! M 9:9? )’5 ! M 9:9C
*#N#*-，+#-7#3"(N#*OI
B<9C@期 卢红玲，等：对间隙淋洗长期通气培养条件下黄土高原土壤供氮能力的评价
溶性总氮的 ! " #，但对作物特别是第一季小麦吸氮
量的影响并不大，必须经过进一步转化后才能被作
物有效吸收利用。
! 讨论
植物吸收法［!$］评价土壤供氮能力由早在 !%&’
年提出的幼苗吸收法逐步得到改进。目前常用的方
法是以无氮区（或不施氮盆栽试验）全生长期作物吸
氮量为参比［!(］，其基本假设是在没有外源氮素供应
的自然条件下，作物吸收氮量等于土壤矿化氮与播
种前后根层矿质氮变化之和。植物吸收法确定的土
壤矿化氮量能够综合反映在特定土壤、作物、环境下
各种因素的综合影响，常被用来作为评价其他实验
室测定方法的参比标准方法。
有效氮指在根区内易被植物根系吸收的化学形
态氮，它在土壤供氮过程中占有很重要地位。农业
生产中，有效氮主要来自肥料、生物固氮以及由作物
残茬和土壤有机质中有机氮矿化而产生的矿质氮。
在大部分土壤和气候条件下，有相当数量的土壤有
机氮在作物生长期间被矿化。
)*+,-等［.］等选择 /0/! 和 /0/# *12 " 3 两种浓
度、(/ 和 !// *3两种体积的 4542& 淋洗培养土样，
发现体积为 !// *3浓度为 /0/! *12 " 3的 4542&溶液
淋洗矿质氮和 )67 的效果最佳；另有研究认为，
’#8好氧微生物活性最佳。巨晓棠等［#］亦发现，
’#8和 &/8通气培养产生的硝铵态氮和 )67中，硝
态氮的含量对温度最敏感，其次为 )67，在两种温度
下铵态氮的产生量差异不大。
付会芳等［’］采用 ’#8 /0/! *12 " 3的 4542&溶液
间隙淋洗通气培养法，获得不同培养期间的累积矿
化氮。与盆栽作物吸氮量进行对比，发现培养 ’9和
!/9的累积矿化氮与盆栽黑麦草和田间小麦吸氮量
显著正相关，!/ 9 后随淋洗次数的增加，相关性下
降。而本研究中发现，随培养时间的延长，累积矿化
氮与作物吸氮量的相关性增加，产生这种区别的原
因是付会芳等在盆栽和田间种植作物前未除去土壤
的初始矿质氮，主要是硝态氮。硝态氮作为速效氮
很快被作物吸收，从而作物吸氮量与前期矿化氮相
关性高；而本试验中盆栽作物种植前进行了淋洗硝
态氮的前处理除去了初始硝态氮对作物吸氮量的影
响。李生秀［!%］亦曾报道，作物吸氮量与土壤初始硝
态氮有很好的一致性。由此可知，本试验中以淋洗
土壤起始硝态氮后作物吸氮量作为对照能更准确地
反映土壤有机氮矿化能力。
)*+,-等［.］用华盛顿 & 个农地偏酸性土壤试验
得出，/0/! *12 " 3 的 4542& 溶液浸提土样初始 )67
为 !’0’ : /0$ *; " <;，!!周的间隙淋洗通气培养淋洗
)67为 .#0’ : !’0& *; " <;，培养期间淋洗 )67是淋
洗总氮的（.!0# : !!0!）=，是土壤全氮的（$0> :
’0.）=。巨晓棠等［#］以中国北方长期不同培肥定位
试验偏碱性土壤为研究对象，采用间隙淋洗通气培
养法培养 !% 周，其中未施肥土壤培养期间共淋洗
)67平均 (0# : /0( *; " <;，是淋洗总氮的（!’0. :
.0%）=，是土壤全氮的（/0. : /0!）=。本研究中，土
样初始 )67为 &’0% : $0# *; " <;，’!周培养淋洗 )67
为 &(0( : >0( *; " <;，培养期间淋洗 )67是淋洗总氮
的（!%0( : &0%）=，土壤全氮的（&0$ : /0#）=。若除
去施用有机肥的 %号菜地土样，则初始 )67和培养
期间淋洗 )67 为 &/0& : .0% *; " <; 和 �% : >0%
*; " <;，淋洗 )67占淋洗总氮和土壤全氮的比例分
别为（&/0’ : ’0/）=和（&0$ : /0>）=。对比可知，
)*+,-等［.］所用偏酸性土样培养期间淋洗的 )67含
量较高，占淋洗总氮比例也比国内北方偏碱性土样
高；而本研究中 )67淋洗量比巨晓棠等［#］所研究土
样稍高，但淋洗出的 )67 占淋洗总氮的比例较接
近。
本研究同时揭示，在采用 ),5?@1A9等提出的间隙
淋洗通气培养法估计黄土高原石灰性土壤供氮能力
时，以培养期间累积的矿化氮评价土壤可矿化氮，可
以不考虑培养期间淋洗出的 )67，这一结果与 )*+,-
等［.］的研究有所不同。其原因可能与黄土高原石灰
性土壤培养期间可浸取的 )67远低于欧洲土壤有
关，但这一看法仍需进一步研究。
" 结论
!）间隙淋洗通气培养 &!$ 9 淋洗液中累积的
)67虽然占可溶性总氮的 ! " #，但对作物特别是第
一季小麦吸氮量的影响并不大，表明 )67不是作物
能利用的主要有效氮素形态。
&）培养期间淋洗 )67 累积量与第一季作物吸
氮量相关性不显著，但与连续两季作物吸氮量显著
相关。而培养期间淋洗总氮、淋洗矿质氮与第一季
作物吸氮量达显著相关水平，与连续两季作物吸氮
量达极显著相关；各指标与两季作物总吸氮量的相
关系数明显高于与第一季作物的相关系数。总体上
看，)67和土壤全氮不能作为反映短期可矿化氮的
指标；间隙淋洗长期通气培养获得的淋洗矿质氮和
淋洗总氮是评价可矿化氮的较好指标，不仅适宜于
/%/! 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !.卷
第一季作物，而且也适于对连续两季作物土壤供氮
能力进行评价。
参 考 文 献：
［!］ "#$%&’() *，"+,#- " ./ 0,#(’12% +,%2($3,4$#,’% 5’#2%#,$36 ’& 6’,36［.］/
"’,3 "7, / "’7/ 8+/ 9(’7/，!:;<，=>：?>@A?;［<］ "#$%&’() *，C211 . D，"+,#- " ./ "’,3 %,#(’12% $E$,3$F,3,#G 2E$3H$#,’%
F$62) ,% %,#(’12% +,%2($3,4$#,’% 5’#2%#,$3 ’& 6’,36 $%) H5#$I2 ’& 3$F232)
%,#(’12% FG 53$%#6［.］/ 93$%# "’,3，!:;=，=:：!!=A!［=］ 付会芳，李生秀 / 土壤氮素矿化与土壤供氮能力 / !矿化氮量
与作物吸氮量的关系［.］/ 西北农林科技大学学报（自然科学
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KH L K，C, " M/ "’,3 %,#(’12% +,%2($3,4$#,’% $%) 6’,3 0A6H553G,%1 7$N
5$7,#,26：! O-2 (23$#,’%6-,5 F2#P22% +,%2($3,42) 0 $%) 53$%# H5#$I2
0［.］/ . / 0’(#-P26# "7,NO27- Q%,E/ 81(,7/ K’( /（0$# / "7, / R)/），
!::<，（"!）：@=A@JB
［?］ "+,#- . C，"7-%$F23 S S，T702$3 U C !" #$ % 9’#2%#,$3 2((’(6 ,% #-2
&,(6#N’()2( +’)23 &’( 26#,+$#,%1 6’,3 %,#(’12% +,%2($3,4$#,’% 5’#2%#,$36
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K2(# / "7, /，（=）：<@!A<@:B
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