连续施用不同量污泥堆肥对土壤氮组分及δ15N的影响

郭康莉，张水勤，冀拯宇，刘 晓，周吉祥，姜慧敏，杨俊诚，李桂花，张建峰

(中国农业科学院 农业资源与农业区划研究所 耕地培育技术国家工程实验室，北京 100081)

活性有机氮与土壤氮素供应状况密切相关，其组成、含量及动态变化特征对认识农业管理措施，调节土壤氮供应具有重要意义[1-2]。根据不同周转活性，土壤活性有机氮库主要包括轻组有机氮(light fraction organic matter nitrogen, LFON)、颗粒态有机氮(particulate organic matter nitrogen, PON)、溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen, DON)和土壤微生物量氮(microbial biomass nitrogen, SMBN)等活性有机氮组分，Carter等[3]指出，因活性有机氮组分生物活性高、周转周期短，比土壤总氮对环境条件变化响应更为迅速，可用于指示土壤质量变化特征。同时，研究表明，土壤氮同位素组成特征能有效揭示土壤有机质的分解程度、土壤氮动态和含量的微小迁移，通过氮同位素技术对各氮库中氮元素的迁移具有很好的指示作用，能为氮转化过程提供有力证据[4-5]。基于此，诸多研究者利用有机质同位素组成特征评价管理措施对土壤质量的影响情况。刘敏等[6]通过测定长江口滩涂有机质中C、N稳定性同位素组成示踪有机质来源，确定土壤氮同位素受地区分布及季节影响显著；杨广容等[7]发现，农田集约化生产可加速土壤氮循环，土壤物理化学性质对土壤微生物的硝化作用和氨化作用影响显著，使得土壤氮素以多种组分形态及性质存在，从而导致土壤氮同位素组成存在较大差异[8-10]。目前利用稳定性同位素质谱技术评价生态系统氮素循环过程已成为研究热点，因此，通过测定土壤活性氮素组成、含量及稳定性同位素组成，可评价人为管理措施对农田生态土壤氮素组成及供应的影响特征。

经过无害化处理最终符合土地利用标准的污泥堆肥能改善土壤物理结构[11]，提升土壤肥力[12]，提高土壤生物代谢活性及物种多样性[13-14]。Tian[15-16]指出，污泥堆肥含大量难降解(惰性)有机物，能显著增加土壤碳氮库存，是 一种很好的土壤培肥材料。迄今为止，国内外研究者对污泥堆肥的土地利用集中在土壤养分的总量变化及作物产量响应特征上，Cogger等[12,17]研究表明，长期施入污泥堆肥提高土壤碳氮储量，增加土壤微生物丰度及代谢活性。然而，目前尚未深入研究污泥堆肥提升土壤质量过程中，土壤活性氮组分及土壤稳定性同位素组成特征，尤其是障碍性沙质潮土。

河南省是我国重要粮食生产基地，当前土壤沙化问题严重制约了国家农业可持续发展[18]。因此，本研究采用田间连续定位试验，以河南省沙质潮土为研究对象，通过连续4年施用不同量的污泥堆肥，研究多组分活性有机氮及δ15N对农田施用污泥堆肥的响应特征，以期为合理利用污泥堆肥培肥沙质潮土提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区域概况

本试验设在河南省开封市农林科学研究院试验基地(E 114°27′，N 34°77′)，地处暖温带大陆性季风气候区，无霜期年均221 d，2012-2015年当地降雨及气温为：2012年，平均降雨467.1 mm，平均气温15.38 ℃；2013年，平均降雨335.3 mm，平均气温15.66 ℃；2014年平均降雨508.1 mm，平均气温15.87 ℃；2015年平均降雨583.6 mm，平均气温15.42 ℃。土壤类型为沙质潮土[19]。试验前土壤耕层0～20 cm基本理化性质测定结果列于表1，土壤重金属本底含量列于表2。

1.2 供试产品

试验所用产品为无害化污泥堆肥(简称堆肥)，以郑州市污水管网分开后单独处理生活污水产生的污泥与秸秆-花生壳(1∶1)混合辅料按体积比5∶1进行混合，接入枯草芽孢杆菌、 黑曲霉和嗜热侧胞酶等混合菌剂，在有效体积为326.7 m3的堆肥仓中，通过静态发酵、动态翻堆等处理后制成，其中堆肥周期共9 d，发酵温度55～60 ℃。所得污泥堆肥基本理化性质测定结果列于表1，土壤δ15N为0.068‰。堆肥中主要有机污染物含量未测出，主要重金属含量列于表2，符合《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)农田利用标准。

表1 供试土壤和污泥堆肥基本特性Table 1 Basic properties of test soils and non-hazardous composted sewage sludge

表2 土壤和污泥堆肥重金属含量Table 2 Content of heavy metals in the test soils (initial values) and non-hazardous composted sewage sludge

1.3 试验设计

试验共设4个处理，每个试验设置3次重复，共计12个试验小区，分别为：(1) 单施化肥(CK)，(2) 化肥配施15 t·hm-2堆肥(SW1)，(3) 化肥配施30 t·hm-2堆肥(SW2)，(4) 化肥配施45 t·hm-2堆肥(SW3)，堆肥施入量按湿重形式计算。试验小区面积为5 m2(2 m×2.5 m)，采用随机区组排列，为防止施肥、灌溉干扰，小区之间用1 m水泥墙分隔，作物种植行距15 cm。采用冬小麦—夏玉米轮作制度，供试作物小麦品种选用“开麦18”，玉米品种选用“开玉15”， 均为当地主栽品种。施肥模式按照当地农民习惯施肥水平N∶P2O5∶K2O=112.6∶42.51∶6.9，在小麦季和玉米季每个试验小区均施N 225 kg·hm-2、P2O586 kg·hm-2和K2O 113 kg·hm-2，供试肥料分别为尿素、磷酸一铵和氯化钾。在种植小麦和玉米之前，堆肥和化肥以基肥的形式采用撒施法均匀施入到土壤耕层，人工翻耕措施将基肥与耕层土壤混合均匀。作物种植和收割过程均采用人工播种和人工收割方式，其他大田管理措施如灌溉，病虫害防治等均与当地农民习惯保持一致。

1.4 样品采集与分析

1.4.1土壤样品采集

土壤样品于2016年9月26日(第8季玉米收获期)用四分法采集耕层0～20 cm土壤样品，混合均匀的土样分为两部分保存，一份自然风干后分别过2 mm和0.149 mm筛；一份置-20 ℃保存供土壤微生物量氮及土壤水溶性有机氮测定用。

1.4.2试验分析及测试方法

(1) 土壤pH、含水率、有机碳(SOC)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)等常规指标采用土壤农化分析常量分析法测定[20]。

(2) 土壤活性有机氮组分测定

颗粒有机氮(PON)：采用5 g·L-1六偏磷酸钠溶液分散，颗粒态部分有机氮含量采用半微量凯氏法测定[21]。

轻组有机氮(LFON)：采用密度为1.7 g·cm-3NaI进行提取，用元素分析仪(意大利EuroEA3000)测定轻组有机物中氮含量[22]。

微生物量氮(SMBN)：采用氯仿培养熏蒸-K2SO4提取，采用TOC/N仪(德国耶拿Multi N/C 2100)测定分析[23]。

水溶性有机氮(DON)：土壤可溶性总氮与无机氮测定差值即为土壤水溶性有机氮含量[24]。

(3) 氮同位素丰度测定

采用本所MAT-251型质谱仪测定土壤氮稳定性同位素的δ15N值，分析误差小于±0.2‰测定[5]。

1.5 数据计算

(1) 土壤综合肥力指数(soil integrated fertility index, IFI)：为综合评价堆肥施入对土壤肥力提升效果，本研究选取土壤pH、有机碳、全氮、有效磷和速效钾作为评价土壤肥力的分肥力指标，参照张雪凌等[25]计算方法对土壤土壤质量进行评价。按照全国第二次土壤普查标准(表3)划分土壤肥力属性分级标准，消除土壤肥力参数之间量纲差异，计算分肥力系数IFIi。

表3 土壤肥力指标分级标准Table 3 The grading standards of soil fertility properties

再采用修正的内梅罗(Nemoro)指数法计算土壤综合肥力IFI:

(1)

(2) 土壤活性氮组分在土壤全氮中的分配比例：

LFON分配比例(%)=LFON含量/TN含量×102

PON分配比例(%)=PON含量/TN含量×102

SMBN分配比例(%)=SMBN含量/TN含量×102

DON分配比例(%)= DON含量/TN含量×102

(3) 氮同位素以δ值的形式给出，计算公式为：

δ15N(‰)=[(15N/14N样品-15N/14N标准)/

15N/14N标准]×103

(2)

1.6 数据分析

采用Excel 2016程序进行数据的相关计算；采用SPSS 19.0对数据进行方差齐次性检验，检验通过后，采用单因素方差分析LSD方法检验处理间数据差异性，同时采用SPSS 做通径分析，并用Microsoft Office Visio 2007绘制通径图； Canoco 5.0做主成分分析(principal component analysis, PCA)和冗余分析(redundancy analysis, RDA)以及相关统计分析；最后采用Origin 8.0进行其余图形绘制。

2 结果与分析

2.1 堆肥对沙质潮土总氮、有机碳及δ15N的影响

无害化污泥堆肥对土壤SOC、TN和δ15N影响示于图1。由图1结果可知，施用堆肥产品显著增加了土壤有机碳和土壤全氮含量。较CK处理，SW1、SW2和SW3处理土壤SOC含量分别增加了121.23%、163.18%和265.83%(P<0.05)，土壤TN含量分别增加了93.12%、148.73%和284.31%(P<0.05)，并且SOC和TN含量随堆肥施入量增加而显著增加，SW3处理较SW1和SW2处理达到显著性水平；土壤δ15N分别降低了41.39%、47.71%和59.93%，显著低于CK处理，说明施入堆肥产品是降低土壤δ15N的直接原因。

图1 无害化污泥堆肥对土壤SOC、 TN和δ15N的影响Fig.1 Effect of nonhazardous composted sewage sludge treatments on the soil organic carbon, total nitrogen and δ15N values

2.2 堆肥对土壤活性氮组分及其分配比例的影响

无害化污泥堆肥对土壤活性氮组分的影响示于图2。由图2结果可知，与CK相比，施用堆肥显著提高PON组分含量，SW1、SW2和SW3处理PON含量分别达到0.761 g/kg、1.203 g/kg和1.417 g/kg，增加幅度达104.57%～280.91%(P<0.05)。LFON和SMBN变化趋势与PON保持一致，各处理由高到低依次为SW3>SW2>SW1>CK，于SW2和SW3处理下均达到显著性水平(P<0.05)。土壤DON组分受堆肥影响较其余氮组分弱，较CK处理增加幅度不存在显著性差异(P>0.05)。活性氮组分含量PON>LFON>DON>SMBN，说明土壤中活性氮主要以PON形式存在，PON含量的高低对土壤活性氮库高低及氮供应能力贡献巨大。

图2 无害化污泥堆肥对土壤活性氮组分的影响Fig.2 Effect of nonhazardous composted sewage sludge on soil active organic nitrogen

图3 无害化污泥堆肥对 土壤活性氮组分分配比例的影响Fig.3 Effect of nonhazardous composted sewage sludge on soil active organic nitrogen allocation proportion

无害化污泥堆肥对土壤活性氮组分分配比例的影响示于图3。由图3结果可知，施入堆肥改变各活性氮组分在TN中的分配。较CK处理，施入堆肥增加PON/TN和SMBN/TN分配，其中PON/TN增加了1.77%～12.27%，SMBN/TN受处理影响显著，较CK处理显著增加了83.82%～539.93%(P<0.05)。施入堆肥显著降低LFON/TN和DON/TN分配比例(P<0.05)，降低幅度分别达17.25%～33.38%和38.50%～71.27%，其中LFON/TN在堆肥处理间不存在显著差异(P>0.05)。总体而言，土壤活性氮组分分配比例呈现：PON/TN>LFON/TN>DON/TN>SMBN/TN，说明PON对土壤氮库贡献最大，SMBN贡献最小。同时，随着堆肥施入量增加，活性有机氮组分在土壤TN中的总体分配量呈现降低趋势，说明随着堆肥施入量的增加，促进土壤中氮组分以惰性有机氮组分形式存在。

2.3 堆肥处理下土壤δ15N指示土壤氮组分的变化特征

土壤δ15N与土壤TN、LFON、PON、SMBN及DON的曲线拟合(图4)发现，δ15N与TN之间呈现极显著相关性(R2=0.999，n=12，P<0.01)，与PON及LFON之间呈显著相关性(分别为R2=0.873，n=12，P<0.05和R2=0.998，n=12，P<0.05)。SMBN和DON与δ15N拟合曲线未能达到显著性水平。由此可以看出，土壤δ15N可表征土壤氮素储量及活性氮组分含量受堆肥施用的影响特征。

图4 δ15N与土壤活性氮组分的相关性分析Fig.4 Correlation of the soil active organic nitrogen fractions and δ15N

土壤氮库存对土壤养分供应起着重要作用，通过通径分析(图5)，可以明确活性有机氮组分对土壤氮库的贡献作用。以y代表土壤TN含量，x1代表LFON含量，x2代表PON含量，x3代表SMBN含量，x4代表DON含量，x5代表土壤δ15N，通过逐步回归，建立最优回归方程：y=0.355+3.46x1+0.094x2-3.085x5，决定系数R2=0.951，说明对土壤TN含量有影响的变量为LFON、PON活性氮组分含量和土壤δ15N。通过图5可得，LFON和δ15N对TN含量的直接贡献达到显著水平，直接通径系数分别为0.431和-0.517(P<0.05)。间接通径分析表明，x1和x2通过x5对TN贡献达到0.402和-0.491，x2和x5通过x1对TN的间接贡献同样较大，达0.365和0.335，说明土壤活性氮含量对土壤TN含量产生直接及间接贡献作用，而土壤δ15N对土壤TN含量受堆肥施入同样具有表征作用。

实线表示土壤活性氮组分及δ15N与 土壤TN直接及间接通径系数; 虚线表示土壤氮指标间的相关系数图5 简单相关系数的分解 Solid line means the direct and indirect path coefficient; dash line means the correlation coefficient Fig.5 Disassembling of simple correlation coefficient

2.4 堆肥处理影响土壤活性氮组分及δ15N的分布特征

将收获期4个处理12个样本活性氮组分及δ15N进行主成分分析(PCA)，通过PCA可知活性有机氮组分及δ15N在二维平面上的分布特征及与处理间的关系(图6)。结果表明，第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)方差贡献率分别为93.57%和5.14%，累积贡献率达98.71%，即PCA前两个排序轴可涵盖样本绝大部分信息，其中，土壤δ15N在CK处理下具有较高载荷，在SW2和SW3处理下载荷值低；DON在SW1处理下载荷较高，但对PC1贡献较弱；其余活性氮组分、SOC和TN含量在SW2和SW3上具有较高载荷。PCA图中CK、SW1、SW2和SW3处理点从右到左依次分开，说明土壤氮含量受处理影响显著，高施入量堆肥显著降低了土壤δ15N、增加土壤氮组分含量。

图6 不同土壤氮组分主成分分析Fig.6 Principal component analyses of different fractions of soil active organic nitrogen under nonhazardous composted sewage sludge treatments

2.5 土壤活性氮组分及δ15N与环境因子间关系

冗余分析(RDA)揭示土壤活性氮组分和δ15N受土壤环境条件的影响情况分析结果示于图7。图7结果表明，第一排序轴(PC1)解释48.58%，第二排序轴(PC2)解释22.11%，前两个排序轴累积解释70.69%的活性氮组分及δ15N与环境因子的关系，其中，δ15N与土壤pH呈正相关关系，与土壤水分含量呈负相关关系，土壤活性氮组分、SOC和TN(除DON外)均与土壤pH呈负相关，与其余环境指标密切正相关。进一步利用RDA内置偏蒙特卡罗置换检验可知每个环境指标解释的变化量，其中土壤综合肥力指数IFI和土壤pH对土壤活性氮组分及δ15N含量解释能力最强，分别解释48.2%和17.5%(P<0.05)，说明环境条件的改变对土壤活性氮组分含量及土壤稳定性氮同位素组成影响显著。

实心箭头代表土壤活性有机碳组分及δ15N丰度；空心箭头代表环境因子图7 土壤活性氮组分及δ15N丰度与土壤理化指标的冗余分析 Solid arrow means the soil active organic nitrogen fractions content and δ15N; Hollow arrow mean physico-chemical parametersFig.7 Redundancy analysis between soil active organic nitrogen and δ15N and soil physico-chemical parameters

3 讨论

3.1 堆肥对土壤活性氮组分、δ15N及氮组分分配比例的影响

土壤碳素和氮素是反映土壤有机培肥效果的重要指标，本研究结果表明，连续施用堆肥4年后土壤SOC和TN含量显著增加，根据土壤肥力分级参考标准：旱地土壤SOC>15 g·kg-1为Ⅰ级；10～15 g·kg-1为Ⅱ级；SOC<10 g·kg-1为Ⅲ级[26]，目前CK的肥力质量为Ⅲ级，随着堆肥的施用， SW1和SW2处理的土壤肥力质量上升至Ⅱ级，SW3处理土壤肥力质量上升至Ⅰ级，可见，土壤质量提升效果显著。土壤稳定性同位素δ15N可以表征土壤质量的变化过程[4]，结果表明堆肥自身δ15N低(δ15N=0.068‰)，进入土壤后的堆肥对土壤氮组分进行稀释，从而降低土壤δ15N，通过氮稳定性同位素δ15N比值分析方法进一步证实直接向土壤施入有机物料是增加土壤氮储量、提升土壤质量最直接的农田管理措施[14]。

堆肥施入提高PON、LFON和SMBN组分含量，随堆肥施入量增加，活性氮组分含量增加显著，主要因为无害化污泥经堆肥处理后富含活性氮相似组分，施入土壤后能直接增加土壤PON和LFON含量[27]，同时，堆肥提供养分能够促进植物根系的生长，配施化肥促进植物根茬以PON和LFON形式归还到土壤根层。由于堆肥产品含有丰富的惰性有机物组分，自身C/N值低，施入土壤后增加土壤中稳定态有机物含量，而稳定性有机物短期或长期内主要以PON形态储存[28-29,19]。富含有机物的堆肥为土壤微生物提供大量代谢基质，微生物以适宜的C/N值将氮素整合到生物体内，同时，堆肥施入能促进根系生长及根系物质分泌，调节微生物生长环境，进一步促进微生物生长代谢活性，从而增加土壤SMBN含量[30]。土壤DON组分主要由可溶于水或盐溶液的小分子有机氮组成，可直接或经转化后被植物及微生物吸收利用，微生物代谢活性增加，促进了对DON的吸收利用[31]，因此施入堆肥对土壤DON含量影响较小，处理间不存在显著差异。本研究发现堆肥处理下，土壤LFON和PON响应特征比土壤TN更明显，说明土壤LFON和PON组分较土壤TN对土地管理方式的改变更敏感，可用作评价农业管理措施对土壤活性有机物及土壤质量影响的指示指标[32]。

研究表明，土壤活性有机氮占土壤总氮的比值可表征土壤各氮素组分的分配情况，且土壤活性氮组分占土壤总氮含量的百分比较TN和活性氮组分的绝对值对土壤氮库质量的变化更敏感，可用以指示土壤质量的变化[33-34]。PON和LFON是其他活性氮库、微生物代谢主要物质和能量来源，其在TN中的分配比例能反映土壤过渡态有机氮库储存情况，本研究发现，施用堆肥能显著促进PON/TN分配，因为堆肥中活性氮组分主要以PON形式存在，Yan等[35]研究表明，与秸秆相比，施入堆肥产品可促进土壤有机物料整合到土壤颗粒态中，增加PON含量及其分配。土壤微生物活性与土壤SMBN/TN分配比例密切联系，堆肥培肥土壤过程中降低土壤pH，增加土壤水分含量，同时速效养分含量增加促进植物生长及根系分泌，从而为微生物生长代谢提供良好环境条件，促进微生物将土壤氮素整合到微生物氮库中[15]，Liu 等[14]研究也发现，施入污泥堆肥可影响土壤微生物的生物量，增加参与土壤养分循环的物种丰度。堆肥处理降低了LFON/TN和DON/TN分配，随着施入量增加，LFON/TN和DON/TN分配比例逐渐降低，一方面，堆肥处理后未显著增加土壤DON和LFON含量，另一方面，LFON和DON较PON更容易被微生物及根系代谢转化利用，堆肥处理显著增加微生物代谢活性，从而降低LFON/TN和DON/TN分配比例。整体而言，施入堆肥降低土壤活性氮组分在全氮中的分配，SW3处理时活性氮组分分配比例达到最低，主要因为污泥经堆肥处理后主要以惰性有机物形式存在，同时，活性有机氮组分分配比例综合小于100%，说明其余部分氮组分可能以惰性有机氮形式残留的木质素衍生物、碳水化合物及脂肪族有机组分短时间内难降解，施入土壤后整合到沙砾土壤中，暂时以物理保护态组分形式存在[35]。为了充分表征活性氮组分受堆肥处理的影响特征，有必要对更多的活性氮组分及惰性有机氮含量进行分析。

3.2 土壤δ15N变化过程与土壤氮组分含量的关系

本试验连续四年8季施用堆肥，借助δ15N特征可以识别连续施用有机堆肥处理下土壤氮同位素分馏过程[26,36]，结果表明，土壤δ15N变化主要受农田有机物料施入驱动，堆肥自身较低的δ15N进入到土壤，从而对土壤氮同位素组分产生稀释作用。通过土壤δ15N与土壤TN及活性氮组分的曲线拟合发现，TN与δ15N可通过一元二次方程拟合达到极显著相关性，因此通过δ15N变化特征可以指示土壤氮库受农田管理措施的影响[20]。同时，土壤δ15N与土壤PON和LFON达到显著的相关性，与SMBN和DON不存在显著的相关性，主要因为土壤中PON和LFON组分含量受堆肥施入量显著，土壤DON和SMBN含量受微生物及植物根系代谢活性影响显著，从而影响其组分赋存形态和含量，受堆肥施用直接影响作用较弱[35]。通径分析表明，δ15N与土壤TN含量有显著的直接相关性和间接作用，同时逐步回归分析表明PON和LFON对土壤TN含量贡献显著，这与土壤活性氮组分含量及其分配比例响应特征一致，说明PON和LFON含量可以表征土壤氮素供应能力。

3.3 土壤理化性状及肥力水平与土壤活性氮组分及δ15N间关系

冗余分析显示，堆肥处理后，土壤理化条件对土壤活性氮组分含量及δ15N影响显著。结果表明，土壤δ15N与pH(CK 9.02, SW1 8.61, SW2 8.19, SW3 8.13)呈正相关关系，随着堆肥施入量增加，土壤含水率(CK 3.62%, SW1 5.49%, SW2 9.80%, SW3 10.97%)和土壤综合肥力水平(CK 0.75, SW1 0.94, SW2 1.03, SW3 1.16)增加促进活性氮组分含量并降低土壤δ15N，分析其主要原因是：1) 堆肥施入增加土壤有机质含量，堆肥贫15N有机质成分以活性氮组分大量进入到土壤中，经矿化分解对土壤自身氮同位素组分进行稀释，从而降低土壤δ15N；2) 与Cogger等[12]和Liu等[14]的研究结果一致，堆肥施入显著增加土壤含水量，改善土壤团粒结构，提高土壤养分供应能力，适宜的土壤环境条件促进微生物对有机质的矿化分解作用，导致土壤氮素有多种库存形态和性质，造成同位素组成存在差异；3) 高pH值时降低微生物的代谢活性，降低土壤微生物硝化作用及反硝化作用对土壤15N的损失作用，从而利于15N的富集，因此，土壤环境条件改变后，由土壤矿化作用、硝化作用、反硝化作用及氨化作用协同引起氮同位素的分馏会反馈到堆肥培肥土壤活性有机氮组分含量及其有机质氮同位素组成上[7,37]。因此，在人为措施有机质施入-转化-输出养分循环过程中，土壤活性氮组分含量及其氮同位素分馏效应受环境条件影响显著，利用活性氮组分含量及土壤δ15N可用于评估土壤堆肥对沙质潮土土壤质量的提升效果。

4 结论

1) 施用污泥堆肥显著增加了土壤碳氮储量，促进土壤活性有机氮以PON、LFON和SMBN形式存在；堆肥施入量增加土壤碳氮储量、提高土壤活性氮组分含量的同时，促进土壤氮组分以稳定氮组分形式存在，有利于提升沙质土壤质量，在本试验中，45 t·hm-2时效果最佳。

2) 相关性分析结果表明，污泥堆肥施入后，土壤活性氮组分含量与土壤δ15N存在显著相关性。进一步冗余分析表明，土壤理化条件受堆肥处理影响显著，土壤环境条件的改善促进堆肥有机质以活性氮组分的形式进入到土壤各氮库中，导致土壤15N贫化, 可见，利用土壤稳定性同位素δ15N变化特征可作为堆肥对沙质土壤质量提升效果的指示指标。

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