土壤全氮含量和分布特征研究

2019-09-03王国伟

安徽农学通报 2019年14期

王国伟

摘要：施用氮肥是提高农作物产量的关键措施，但同时也会引起土壤和河流环境污染;因此，研究区域土壤中全氮含量和分布特征，对土地资源利用、提高氮肥利用率具有重要意义。以山西中南部某县土壤为研究对象，对土壤表层全氮含量、垂直剖面分布特征进行研究。结果表明，该区域土壤表层全氮平均值为0.9582g/kg，比全国土壤背景值（0.64g/kg）高出49.7%;在土壤垂直剖面层上，随着深度的增加，土壤全氮含量逐渐减少;土壤全氮与有机质两者之间具有较好的线性关系。

关键词：土壤;全氮;剖面;有机质

Abstract：In order to obtain higher output，the key measure is the application of nitrogen fertilizer;But it also causes soil and river environmental pollution;Therefore，The study of soil total nitrogen content and distribution characteristics in the region is of great significance to the utilization of land resources and the improvement of nitrogen use efficiency. In this paper，the soil in a county in south-central Shanxi Province was taken as the research object， and the characteristics of total nitrogen content and vertical profile distribution in the soil surface were studied. The results show that the average value of total nitrogen in the topsoil is 0.9582g/kg，which is 49.7% higher than the national background value（0.64 g/kg）. On the vertical profile of soil， with the increase of depth，the content of total nitrogen in soil decreases gradually;There is a good linear relationship between total nitrogen and organic matter.

Key words：Soil;Total nitrogen;Vertical section;Organic matter

1 引言

土壤是孕育万物生长的摇篮，是人类文明的基石，是地球系统中生物多样性最丰富、能量交换和物质循环最活跃的层面。氮是植物生长必备的营养元素。近百年来，人类活动向土壤中输入了较多的氮素。土壤全氮是所有形态的氮素，是评价土壤肥力和土壤质量的重要指标，是氮循环的重要发源地，因此，分析土壤中全氮的含量和分布特征，对土地资源合理利用、提高氮肥利用率、科学种植具有重要的研究意义，目前已成为土壤科学和环境科学研究热点之一[1-2]

已有研究认为土壤全氮受土壤类型、土层深度、土地利用方式、枯枝落叶、水土流失等影响[3-7]。山西中南部某县农业资源丰富，是山西省重要的粮食、水果生产基地，种植业发达。为了探究该区域土壤氮素特征，基于该县不同深度耕地剖面样品数据，研究不同环境条件下土壤中氮元素在垂直方向上的分布特点，为认识该区域土壤氮的积累及其环境迁移性提供基础依据，为种植业土壤管理和环境管理提供理论支撑。

2 研究方法

2.1 样点采集以山西中南部某县地形图为基础，结合实际调研，借助定位系统，定位误差小于5m，每个采样位置分取不同深度的样品，每个垂直剖面至少采集土样5个，共采取农田土样178个，采样深度都超过110cm，取样过程严格按照相关技术规范进行[8-9]。

2.2 样品前处理与测量分析方法土壤样品经风干处理后，首先用圆木棒碾碎，使其全部通过10目尼龙筛，然后将10目土壤样品充分混合取出部分樣品，用玛瑙研钵研磨，全部通过100目尼龙筛，用于测定土壤中全氮、有机质等指标[10]。全氮的测定采用凯氏定氮仪测定[11]，有机质采用重铬酸钾和硫酸亚铁滴定，pH值采用pH计测定，各指标的测定均按照相关规定测定。

2.3 数据统计对实验数据进行整理，去除异常值，通过SPSS和excel对数据进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 土壤表层全氮含量从表1可以看出，表层土壤（0～20cm）全氮含量变动幅度0.1428～2.2663g/kg，平均值为0.9582g/kg，变异系数为26.8%，分布较均匀;表层土壤全氮比黄淮平原全氮平均含量（0.61g/kg）高0.3482g/kg[12];比全国土壤背景值（0.64g/kg）高49.7%。

该区域土壤全氮与其他城市土壤相比较（表2），土壤全氮平均含量高于山西临汾县（0.82g/kg）17%，与中南部的安徽全椒县、江苏南京、上海城市绿地、合肥城市绿地相比，有一定的差距，但明显高于北方哈尔滨土壤全氮含量。

3.2 土壤剖面中全氮的垂直分布特征通过对178个不同深度的垂直剖面的样品土壤全氮含量分析，结果如图1所示。由图1可见，垂直方向上，随着深度的增加，土壤全氮含量逐渐减少;深度大于80cm以后土壤全氮变化较小;从土壤表面至20cm处土壤全氮含量变化较大，变化率为76%，且土壤全氮含量高值主要集中在0～20cm的土壤表层，结合采样现场情况，主要为植物根系从土壤中吸收氮质元素留存到土壤表层，导致土壤氮素都集中在土壤表层。

3.3 土壤全氮与有机质的关系土壤有机质与全氮是土壤养分的重要标志，是评价土壤肥力的重要指标[20-21]。该区域土壤有机质变化范围为0.02%～7.8%，平均值为3.89%。如图2所示，R2=0.7624，表明全氮与有机质两者之间具有明显的相关性（p<0.01），全氮与有机质满足的线性方程为y=0.0295x+0.0031，其中y表示有机质含量，x为土壤全氮含量;说明土壤全氮含量和有机质含量具有很强的相关性，其含量变化的趋势一致。有机质含量高，其全氮含量也较高。

4 结论

（1）山西中南部某县土壤（0～20cm）全氮含量为0.1428～2.2663g/kg，平均值为0.9582g/kg，表层土壤全氮比黄淮平原全氮平均含量（0.61g/kg）相比高0.3482g/kg;比全国土壤背景值（0.64g/kg）高49.7%。

（2）在土壤垂直剖面层上，随着深度的增加，土壤全氮含量逐渐减少;深度大于80cm以后土壤全氮变化较小;土壤全氮含量高值主要集中在0～20cm的土壤表层。

（3）相关性分析发现，土壤全氮与有机质两者之间具有明显的相关性，其线性方程为y（有机质）=0.0295x（全氮）+0.0031。

参考文献

[1]黄昌勇.土壤学[M].北京：中国农业出版社，2000.

[2]刘宏斌.施肥对北京市农田土壤硝态氮积累与地下水污染的影响.北京：中国农业科学院博士学位论文，2002.

[3]刘付程，史学正，于东升，等.太湖流域典型地区土壤全氮的空间变异特征[J].地理研究，2004，23（1）：63-70.

[4]Schreiber J D，Rebich R A，Cooper C M. Dynamics of diffuse pollution from US southern watersheds. Water Res. 2001，35（10）：2534-2542.

[5]李文芳，杨世俊，文池夫.土壤有机质的环境效应[J].环境科学动态，2004（4）：31—33.

[6]莫江明.鼎湖山马尾松针阔混交林土壤有效态氮动态的初步研究.生态学报，2001，21（3）：492-497.

[7]沈其荣，余玲，刘兆普.有机无机肥料配合施用对滨海盐涂土壤生物量态氮及土壤供氮特征的影响[J].土壤学报，1994，31（3）：288-293.