王紅新，何小青

池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系，安徽池州，247000

?

不同土地利用類型對土壤有機(jī)質(zhì)和氮素含量的影響

王紅新，何小青

池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系，安徽池州，247000

摘要：以池州市城郊不同土地利用類型的土壤為研究對象，選取草地、菜地、農(nóng)田、林地4種土地利用類型，分析0~15 cm和15~30 cm土層中的有機(jī)質(zhì)、全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。結(jié)果表明：池州市城郊地區(qū)0~15 cm和15~30 cm土層中的有機(jī)質(zhì)和全氮含量規(guī)律相同，均表現(xiàn)為菜地>林地>草地>農(nóng)田；且在0~15 cm土層中，菜地的有機(jī)質(zhì)和全氮含量均明顯高于其他3種土地利用類型。銨態(tài)氮在0~15 cm和15~30 cm土層中均以菜地含量最高，其次為農(nóng)田。與有機(jī)質(zhì)、全氮和銨態(tài)氮相比，硝態(tài)氮含量在不同土層中的規(guī)律并不明顯。

關(guān)鍵詞：土地利用類型；有機(jī)質(zhì)；全氮；池州市

有機(jī)質(zhì)和氮素是土壤的主要組分，其含量變化對土壤的生產(chǎn)力有明顯影響。土壤有機(jī)質(zhì)含量的多寡與諸多方面有關(guān)，如土壤的濕度與通氣狀態(tài)、溫度、酸堿度等。在土壤中，氮素最主要的來源是植物殘?bào)w和凋謝物的償還以及微生物固氮，其形態(tài)主要有有機(jī)態(tài)氮和無機(jī)態(tài)氮等。其中，有機(jī)態(tài)氮的含量占全氮的95%以上。有機(jī)態(tài)氮不能被植物直接吸收利用，必須先轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)氮，如銨態(tài)氮、硝態(tài)氮等[1-2]。本文對安徽池州市城郊不同土地利用類型土壤中有機(jī)質(zhì)含量和氮素含量進(jìn)行定量分析，以期為研究區(qū)域內(nèi)不同土地利用類型土壤肥力的改良和土地的科學(xué)利用規(guī)劃提供一定依據(jù)。

1　材料和方法

1.1研究區(qū)域概況

池州市地處安徽省西南部，經(jīng)度介于東經(jīng)116°38′至108°05′之間，緯度介于北緯29°33′至30°51′之間；東接銅陵，南鄰黃山，北與安慶隔江相望，西望廬山，與江西九江、景德鎮(zhèn)、上饒市毗臨，是長江南岸的主要港口城市之一，地理位置得天獨(dú)厚[3]。池州市處于亞熱帶季風(fēng)氣候帶內(nèi)，氣候溫暖濕潤，降水量豐沛，四季較分明；地形為東南部高、西北部低，自南向北呈階梯狀分布，較復(fù)雜[4]。該區(qū)域內(nèi)土地資源種類繁多，土壤類型既有地帶性土壤，如紅壤、黃棕壤，也有非地帶性土壤，如水稻土、潮土和巖性土等[5]。

總之，適量體積的碳纖維摻入，可以明顯改善混凝土在抗裂、抗拉、抗彎等方面的力學(xué)性能，有效地抑制和延遲了混凝土開裂的產(chǎn)生和開展，這對于混凝土結(jié)構(gòu)工程保持整體穩(wěn)定性具有一定的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]Chung D D L．Cement reinforced with short carbon fibers：a multifunctional material[J].Composites Part B：Engineering,2000,31(6-7):511-526

[2]柯開展,周瑞忠.短切碳纖維活性粉末混凝土最佳配合比試驗(yàn)研究[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,34(4):560-565

[3]任彥華,程赫明,何天淳，等.碳纖維混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010，25(5):697-702

[4]商懷帥，宋玉普.不同水灰比混凝土凍融循環(huán)后雙軸壓試驗(yàn)研究[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,47(6):862-866

[5]周建方,吳國松,周美英.碳纖維增強(qiáng)水泥/混凝士材料力學(xué)牲能的研究[J].混凝土與水泥制品,2003(2):35-36

[6]張朝暉.塑鋼纖維混凝土耐久性試驗(yàn)研究[D].西安：西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院,2011:75-80

[7]王學(xué)志，賀晶晶，鄒浩飛，等.玄武巖-聚丙烯混雜纖維彎曲韌性能試驗(yàn)研究[J].混凝土,2014,29(4):82-86

[8]林王健,杜向琴.碳纖維混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[J].麗水學(xué)院學(xué)報(bào),2011,33(2):45-47

(責(zé)任編輯：汪材印)

1.2研究方法

1.2.1樣品采集與處理

以該市土地利用的主要類型為依據(jù)，選擇貴池區(qū)東郊農(nóng)田、菜地、林地、草地4種土地利用類型。每種土地利用類型的樣地中選取3個(gè)樣點(diǎn)作為重復(fù)，各樣點(diǎn)間隔距離不小于50 m。在每個(gè)樣點(diǎn)內(nèi)采取五點(diǎn)混合取樣法,各取深度為 0～15 cm和15～30 cm兩個(gè)層次的土壤，同一層次的土壤樣品混合成一個(gè)土樣[6]。將采集到的土樣用自封塑料袋密封后，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理。

1.2.2試驗(yàn)方法

土壤中的有機(jī)質(zhì)含量采用外加熱重鉻酸鉀氧化法測定[7]，總氮含量采用半微量凱氏定氮法進(jìn)行測定，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量用2 mol·L-1的氯化鉀和二水硫酸鈣按5∶1的水土比例進(jìn)行浸提后測定。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1不同土地利用類型之不同土層中土壤有機(jī)質(zhì)含量

土壤中的有機(jī)質(zhì)是植物生長所需的礦物質(zhì)營養(yǎng)和有機(jī)營養(yǎng)的主要來源，也是反映土壤肥力情況的重要指標(biāo)之一[8]。由圖1中可以看出，對于不同的土地利用類型，0~15 cm土層的有機(jī)質(zhì)含量均高于15~30 cm土層。在0~15 cm土層中，有機(jī)質(zhì)含量的范圍在8.61～26.13 g·kg-1之間，在15~30 cm土層中，有機(jī)質(zhì)含量的范圍在4.77～11.42 g·kg-1之間。此外，在0~15 cm土層、15~30 cm土層中，都是菜地的有機(jī)質(zhì)含量最高，分別為26.13 g·kg-1、11.42 g·kg-1；其次是林地，分別為15.05 g·kg-1、7.55 g·kg-1，分別占菜地的57.60%和66.11%；草地次之，分別為11.81 g·kg-1、5.71 g·kg-1，分別占菜地的45.20%和50.00%；農(nóng)田含量最低，分別為8.61 g·kg-1、4.77 g·kg-1，分別占菜地的32.95%、41.77%。

圖1　不同土地利用類型下不同土層中有機(jī)質(zhì)含量

2.2不同土地利用類型下不同土層中土壤全氮含量

由圖2可知，從不同的土壤層次來看，4種不同土地利用類型中，0～15 cm土層的全氮含量均大于15～30 cm土層，且在0～15 cm土層，菜地和林地的全氮含量顯著高于15～30 cm土層。在0～15 cm土層中，全氮含量的高低順序依次為菜地>林地>草地>農(nóng)田，而且菜地和林地全氮含量明顯高于草地和農(nóng)田。在15～30 cm土層中，土壤全氮含量的高低順序也表現(xiàn)出與0～15 cm土層一致的規(guī)律，但全氮含量大大下降，僅占0～15 cm土層的43.7%、47.17%、71.62%和82.67%。

圖2　不同土地利用類型之不同土層中全氮含量

從全國第二次土壤普查的數(shù)據(jù)看，全國土壤平均耕作層的全氮含量為1.05 g·kg-1[9]。從本次研究可以看出，在進(jìn)行取樣分析的4種土地利用類型中，只有農(nóng)田的全氮含量低于此值，分別為1.02 g·kg-1(0～15 cm土層)和0.88 g·kg-1(15～30 cm土層)。

2.3不同土地利用類型之不同土層中土壤銨態(tài)氮含量

在土壤中，銨態(tài)氮可直接被植物吸收利用，它在土壤中的含量與施用氮肥的量以及作物吸收量都有密切的關(guān)系[10]。由圖3可知，0～15 cm土層的銨態(tài)氮含量大小順序?yàn)椴说?農(nóng)田>林地>草地。15～30 cm土層的銨態(tài)氮含量與0～15 cm土層相比略有不同，其順序依次為菜地>農(nóng)田>草地>林地。

圖3　不同土地利用類型之不同土層中銨態(tài)氮含量

由此可以看出，菜地中銨態(tài)氮含量在兩個(gè)土層中均最高，其次是農(nóng)田。一般來說，影響土壤中銨態(tài)氮含量的因素較多，除土壤中氮素的礦化速率、植物吸收利用等方面以外，還和土地的經(jīng)營利用類型即土地利用類型有很大關(guān)系[11]。菜地和農(nóng)田的人類干擾程度要強(qiáng)于林地和草地，在耕種過程中施加的肥料會導(dǎo)致土壤中銨態(tài)氮的累積。在本研究中，取樣的菜地以種植青菜為主。青菜要求土層深厚、土壤結(jié)構(gòu)良好、有機(jī)質(zhì)豐富，加之當(dāng)?shù)貧夂蜻m宜，一年中可種植多季。因此，為滿足青菜的生長需要，菜地的施肥量要高于農(nóng)田，導(dǎo)致銨態(tài)氮在土壤中含量較高。相對于菜地和農(nóng)田，林地和草地屬于粗放式管理，除了地上部分的殘?bào)w、自身的凋落物和根系腐爛物外，基本無外源肥料的施加，故銨態(tài)氮含量相對較低。

2.4不同土地利用類型之不同土層中土壤硝態(tài)氮含量

由圖4可以看出，4種土地利用類型的不同土層中硝態(tài)氮含量變化規(guī)律與銨態(tài)氮含量變化規(guī)律有較大差別。在0～15 cm土層中，硝態(tài)氮含量為13.28～23.02 mg·kg-1，不同土地利用類型間硝態(tài)氮含量沒有明顯差別；在15～30 cm的土層中，硝態(tài)氮含量在5.15～10.34 mg·kg-1之間。農(nóng)田和草地顯著高于林地和菜地。有研究認(rèn)為，水分是土壤中氮素淋失的載體，氮素的淋溶量受灌溉水量、降水量的影響較大[12]。硝態(tài)氮在土壤中較難被土壤顆粒吸附，主要以離子的形式存在，容易隨農(nóng)田灌溉用水或者降水進(jìn)入到土壤深層。基于當(dāng)?shù)氐姆N植模式和蔬菜對水量的需求，在日常的管理中，菜地除比農(nóng)田的施肥量大外，灌溉水量也比農(nóng)田更多。由菜地15～30 cm土層中硝態(tài)氮的含量來推斷，硝態(tài)氮很可能隨著水分流失進(jìn)入深層土壤中。林地中樹木的根系發(fā)達(dá)，深層的根系經(jīng)常處于淹水狀態(tài)，硝態(tài)氮很難在15～30 cm的土壤層中貯存，故林地15～30 cm土層中硝態(tài)氮含量也比較低?？傮w上，林地同一土層內(nèi)的硝態(tài)氮含量比銨態(tài)氮低，這與苗蕾、李珊珊等[13-14]的研究結(jié)果相同。

圖4 不同土地利用類型之不同土層中硝態(tài)氮含量

3　結(jié) 論

(1)本研究表明，4種土地利用類型中土壤有機(jī)質(zhì)含量高低順序?yàn)椴说?林地>草地>農(nóng)田，從不同土層來看，0~15 cm土層有機(jī)質(zhì)含量均高于15~30 cm土層。0~15 cm和15~30 cm土層中全氮含量和有機(jī)質(zhì)含量規(guī)律一致。

(2)銨態(tài)氮在4種土地利用類型土壤中含量的高低順序依次為菜地>農(nóng)田>林地>草地，且0~15 cm土層的銨態(tài)氮含量均大于15~30 cm土層。與銨態(tài)氮不同的是，硝態(tài)氮在0~15 cm土層的含量依次為：菜地>草地>農(nóng)田>林地，在15~30 cm土層的含量依次為農(nóng)田>草地>林地>菜地。究其原因，可能與農(nóng)業(yè)用地的灌溉、施肥模式和管理方法有關(guān)。

[1]王艷萍,高吉喜,劉尚華,等.有機(jī)肥對桃園土壤硝態(tài)氮分布的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2008,19(7):1501-1505

[2]韓建國,韓永偉,孫鐵軍,等.農(nóng)牧交錯(cuò)帶退耕還草對土壤有機(jī)質(zhì)和氮的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào), 2004,13(4) :21-28

[3] 張勇，張樂勤，陳發(fā)奎.基于STIRPAT模型的池州市生態(tài)足跡驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究[J].水土保持通報(bào),2013,33(5)：260-265

[4]胡文海.池州市特色農(nóng)業(yè)發(fā)展的SWOT分析與對策[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2007,23(7): 529-532

[5]姚飛.池州市土壤現(xiàn)狀分析[J].科技信息，2006(9):218-219

[6]楊慧,曹建華,孫蕾,等.巖溶區(qū)不同土地利用類型土壤無機(jī)磷形態(tài)分布特征[J].水土保持學(xué)報(bào),2010,24(2)：136-140

[7]湯麗玲,陳清,張福鎖,等.日光溫室番茄的氮素追施與反饋調(diào)控[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2004,10(4):391-397

[8]李菊梅,李冬初,徐明崗,等.紅壤雙季稻田不同施肥下的氨揮發(fā)損失及其影響因素[J].生態(tài)環(huán)境,2008,17(4):1610-1613

[9]趙月偉.河南省耕地保護(hù)研究[D].開封：河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,2009:8-61

[10]孫志高,劉景雙,陳小兵.三江平原典型小葉章濕地土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的空間分布格局[J].水土保持通報(bào),2009,29(3):66-72

[11]朱霞,韓曉增.不同土地利用類型下黑土氮素含量變化特征[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2008,24(6): 843-847

[12]張思聰,呂賢弼,黃永剛.灌溉施肥條件下氮素在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的研究[J].水利水電技術(shù), 1999,30(5)：6-8

[13]苗蕾,孫玉軍,楊喜田,等.太行山南麓8種典型人工林土壤碳氮分布特征[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015,44(1):52-56

[14]李珊珊,耿增超,姜林,等.秦嶺火地塘林區(qū)土壤剖面碳氮垂直分布規(guī)律的研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2011,26(4):1-6

(責(zé)任編輯：汪材印)

作者簡介：王紅新(1979-)，女，河北衡水人，博士，副教授，主要研究方向：污染土壤生態(tài)修復(fù)。

基金項(xiàng)目：池州學(xué)院校級自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“池州市土壤中碳、氮、硫分布特征與規(guī)律的研究”(XK0821)；安徽省教育廳自然科學(xué)項(xiàng)目“皖江濕地土壤呼吸二氧化碳排放通量研究”(KJ2013B170)。

收稿日期：2015-07-05

中圖分類號：S153.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-2006(2015)10-0106-03

doi:10.3969/j.issn.1673-2006.2015.10.029