摘要
土壤可溶性有机氮(Soluble Organic Nitrogen,SON)是土壤氮库中最活跃的组分之一,在农田生态系统氮循环中具有重要的作用。本研究以亚热带地区33年长期施肥定位试验区为对象,借助总有机碳分析仪、流动注射分析仪、氨基酸分析仪、傅里叶红外光谱仪和高通量测序仪等现代分析手段,研究水稻生育期不同施肥处理黄泥田SON成分动态和迁移特性及其差异,探讨产生差异的影响因素,为阐明水田生态系统SON的化学本质和生态功能提供科学依据。研究结果表明: 1、同一生育期长期施用化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)及化肥配施牛粪(NPKM)处理可显著地提高水稻土耕层土壤SON含量,水稻分蘖期和拔节期SON含量表现为NPKM>NPKS>NPK>CK,而幼苗期、扬花期和成熟期则表现为NPKS>NPKM>NPK>CK;同一施肥处理不同生育期SON含量则表现为成熟期>分蘖期>扬花期>拔节期>幼苗期。 2、水稻生育期内游离氨基酸氮和可溶性蛋白氮是土壤SON的重要组成成分,共占SON的36.57%-68.94%,施肥显著提高土壤SON中游离氨基酸氮(FAA-N)、可溶性蛋白氮(SP-N)和酰胺类氮组分含量。水稻生育期不同施肥处理土壤游离氨基酸组成均以中性氨基酸占优势(占总氨基酸含量的86.79%-97.42%);土壤可溶性氮官能团组成均具有酰胺类化合物的红外特征吸收峰。 3、灰色斜率关联分析表明水稻土SON和FAA-N含量主要受微生物量和微生物多样性及可溶性有机碳(SOC)的影响,而SP-N则主要受蛋白酶活性影响,其次受微生物多样性和SOC的影响。冗余分析结果表明水稻不同生育期SON含量和组成的差异显著,水稻生育前期主要受Chloroflexi(绿弯菌门)和Acidobacteria(酸杆菌门)的影响,而后期则主要受Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)和Ignavibacteriae的影响。 4、长期施肥均可提高水稻生育期淹水层DON含量(NPK、NPKM和NPKS处理分别较CK处理提高1.52倍、1.71倍和1.70倍),但对FAA-N含量无显著影响。淹水层DON浓度随水稻生育期推移呈现由高到低的变化趋势,而FAA-N/DON则随水稻生育期推移呈现由低到高的变化趋势,说明水稻生育后期FAA-N可能是氮淋失的重要来源。 5、水稻幼苗期-拔节期土层渗滤液DON浓度表现为0-20cm>20-40cm>40-60cm,而扬花期和成熟期则表现为20-40cm>0-20cm>40-60cm,说明随着水稻的生长,DON有向下层迁移累积的趋势;而水稻生育期内渗滤液FAA-N/DON表现为40-60cm>20-40cm>0-20cm,说明FAA-N是DON向下迁移的主要成分。