3討論

3.1可礦化氮變化及其土壤控制因子

土壤可礦化氮量是指導農業生產施氮實踐的重要參數，其變化反映一定時期內植物可利用態土壤有機氮數量差異。本研究中，培養7、28、112 d條件下，不同土壤間累積礦化氮量變異系數依次降低，其主要原因可能在于：一、不同土壤間氮礦化速率及其差異均隨培養時間延長而降低；二、風干土壤氮素礦化存在“干土效應”，即風干過程中死亡原生生物體的快速礦化及其對微生物活性的促進作用，導致土壤氮素在培養初期具有更高的礦化速率及礦化變異性。事實上，多數農耕土壤時常經歷干濕交替過程，土壤氮素礦化的干土效應在自然狀態下亦難以完全避免。不同土壤氮素礦化的干土效應并不一致，但風干過程并不會改變不同土壤間氮素礦化能力的相對順序。因此，土壤氮素礦化研究常使用風干土壤。No表征土壤可礦化氮供應容量。本研究顯示，洞庭湖區不同亞類水稻土No值總體上以潴育性水稻土、潛育性水稻土、淹育性水稻土的次序依次降低，其原因在于潴育性水稻土相對于潛育和淹育性水稻土而言，保持了更好的土壤水分狀況，這有利于增強土壤氮循環微生物活性和養分有效性。

土壤可礦化氮變化受許多因素影響，在環境相同情形下，不同土壤間可礦化氮量的差異，主要受其理化特性的控制，有機質、碳氮比、質地及pH值等被認為是影響有機氮礦化的重要土壤因子。在一定范圍內，土壤碳氮比和pH值往往與可礦化氮分別具負和正相關關系，這與本研究結果相一致，但未發現土壤可礦化氮量與碳氮比和pH值具顯著相關關系，這可能與同區域同類型土壤在相似管理影響下具有較低的pH值和碳氮比值變幅有關。土壤可礦化氮與粘粒含量顯著正相關原因在于土壤新形成的團聚體富含易礦化氮素且其易與粘粒結合。土壤可礦化氮與有機碳和全氮含量亦呈極顯著正相關(表5)，這是因為土壤有機碳和全氮是可礦化氮的源泉，先前的很多研究證實二者同土壤可礦化氮顯著正相關。然而，鑒于土壤有機碳和全氮含量代表著氮素礦化的理論極限值，其反映土壤供應可礦化氮能力差異只能達到半定量水平，因此分析有機碳(氮)組分及其質量與土壤可礦化氮間的關系對深入理解土壤礦化供氮特征及氮素有效性更具實際意義。

3.2土壤有機氮組分及其與可礦化氮關系

有機態氮化學形態復雜，其各組分含量受一系列自然和人為因素的綜合影響。本研究各土壤酸未解氮含量均明顯低于酸解氮含量，但亦有研究顯示不同輪作模式及施氮量條件下，黃棕壤有機氮均以非酸解氮為構成主體，這說明土壤有機氮的酸解效率可能更直接客觀地決定于土壤成土特性而非人為活動的干擾。鑒別酸解有機氮組分是深入理解土壤有機氮生物有效性的基礎，氨基酸氮是酸解氮中主要可鑒別的含氮化合物，本試驗各土壤酸解氮中均以氨基酸氮組分含量最高，而北方一些旱作土壤呈現氨態氮和氨基酸氮含量基本相當或以氨態氮含量最高的特征，這種差異的原因，一方面可能是由于北方氣候溫暖區土壤粘土礦物多以2∶1型礦物為主，其具備很強的固銨能力，而固定態銨是酸解氨態氮的主要來源之一，且在酸解條件下有較高的釋放效率；另一方面可能是稻田和旱地水熱條件的差異影響土壤有機氮組分間相互轉化及其分配格局。供試土壤全氮在不同酸解組分中的分配特征與趙麗等的研究結果一致，但計算獲得土壤全氮中各有機氮組分比例的變異系數值僅為14.0%～29.7%，較相應組分含量變異系數值降幅達26.7%～60.9%，反映出相似管理條件下同類土壤有機氮素在不同組分間的分配具有一定的共性。

有機態氮是土壤礦質氮的源和庫，有機氮分組為揭示土壤不同形態有機氮與可礦化氮間的親疏關系提供技術支持。簡單相關分析揭示土壤有機氮組分與可礦化氮間的平行關系，本研究發現僅酸未解氮未與可礦化氮具顯著正相關關系(P>0.05)，這與酸未解氮主要以雜環態存在于高度縮合且穩定性較高的腐殖質組分中有直接關系。酸解氮中，未知氮代表相對不易礦化的土壤酸解氮形態，多數情況下其有效性較低。本研究中，與其它酸解氮組分進行比較，未知氮表現出與可礦化氮具更弱的正相關關系，且達顯著水平(P<0.05)。酸未解氮對No具抑制作用，但有研究顯示該組分氮與可礦化氮的關系似乎與土壤淹水培養時長有緊密關聯。氨基酸氮與可礦化氮的正相關性最好，且是唯一進入到逐步回歸方程的酸解氮組分，這充分說明氨基酸氮對試驗土壤可礦化氮供應有重要意義。Lu等研究顯示黃土高原旱地土壤淹水條件下以酸解氨態氮對土壤可礦化氮的貢獻最大；梁國慶等對石灰性潮土的研究表明，植物吸收態可礦化氮主要來自氨基酸態氮，其次是氨態氮，氨基糖態氮的貢獻程度最低；彭銀燕等則認為酸解未知氮對不同施肥和地下水位影響下的紅壤性水稻土可礦化氮的貢獻最大。不同研究結果的差異可能與氣候條件、土壤類型及耕作施肥等因素綜合影響有關。氨基酸氮與Nmin-7、Nmin-28、Nmin-112建立的逐步回歸方程的決定系數(R2)依次增大，表征隨土壤氮素礦化作用的增強，氨基酸氮的貢獻增大。

土壤有機氮各組分含量的消長及其對土壤可礦化氮的貢獻特性，以一種組分間相互轉化、相互制約或促進的復雜態勢存在，通徑分析可在相關分析基礎上更精確地解析土壤有機氮組分與可礦化氮間的因果關系。本研究中，雖然酸解氨態氮含量遠高于氨基糖氮，二者與可礦化氮間的相關性幾無差異，但通徑分析中二者間對No的決策系數卻存在明顯差異，這在一定程度上說明酸解氮組分對可礦化氮的貢獻大小與其數量的多寡沒有必然聯系；酸解氨態氮來源復雜，其中某些來源化合物因具有相對氨基酸氮和氨基糖氮更高的化學穩定性而降低其結合氮素的生物直接可利用性。氨基酸氮對No具有最大的直接作用和最高的決策系數，對試驗土壤可礦化氮的綜合影響作用最大。之前有研究報道，酸解條件下，堿性氨基酸中的非α-氨基氮和脯氨酸中的氨基氮均不能用茚三酮氧化-磷酸鹽-硼酸鹽緩沖液蒸餾法測得，這些氨基酸態氮被歸入到氨態氮或酸解未知氮中，若考慮這些因素，氨基酸氮可能對土壤可礦化氮或植物可利用氮具有更大的貢獻。盡管如此，應注意到多種有機氮組分可同時對可礦化氮有貢獻，其貢獻差異受有機氮組分間相互轉化過程的深刻影響。對農業土壤而言，頻繁的人為活動對土壤有機氮素形態轉化的影響更為強烈和復雜。因此，加強多因素綜合影響下土壤有機氮素周轉特性研究應是深入理解土壤有機氮組分對可礦化氮的貢獻演變及其有效性的重要基礎。

4結論

酸解氮是洞庭湖區雙季稻田輪作水稻土有機氮素的主要存在形態，其各組分含量及分配比例以氨基酸氮為最高、氨態氮和酸解未知氮次之，氨基糖氮為最低；不同類型水稻土間酸解氮含量和氮礦化勢總體上依潴育性水稻土、潛育性水稻土、淹育性水稻土的次序依次降低。土壤有機碳、全氮及粘粒含量均與土壤可礦化氮間呈顯著正相關關系(P<0.01)，是控制土壤有機氮礦化的重要理化因子。土壤酸解氮與可礦化氮關系密切，其中，氨基酸氮是對可礦化氮有直接重要貢獻的組分，是土壤可礦化氮的主要來源，氨基糖氮、氨態氮和酸解未知氮各自對土壤氮礦化勢的影響則主要在于其通過其它酸解氮組分尤其是氨基酸氮所起的間接作用。酸解氮中除未知氮外的其它組分均對土壤氮礦化勢起增進作用，提升有機氮中這些組分的分配比例有利于增加土壤可礦化氮供應容量。