土壤氮矿化 (N min ) 是将有机氮转化为矿物质氮的关键过程,控制植物对土壤氮的利用率。然而, 缺乏对农田土壤氮素及其影响因素的区域评估,特别是与海拔变化有关的评估。氮是农作物必需的养分,但土壤中唯一能被农作物吸收和利用的矿质氮仅占土壤总氮的1%左右。虽然施氮肥通常是向农作物提供氮的必要方法,但过量氮肥通过水文和气态途径释放到环境中已被确定为全球粮食生产可持续性的主要障碍。此外,土壤N min是微生物活动过程中将有机氮转化为矿物质氮的关键过程,通常对于充足的氮营养至关重要。然而,强N min 也可能导致过量的硝酸盐(NO 3 – -N)和铵态氮(NH 4 + -N),这些物质可能会在地表径流中流失或渗滤到地下水中,从而导致水污染。尽管许多报告记录了 不同土地利用(如林业、草地和农田)下的土壤 N min率,但缺乏对土壤 N min 及其对环境潜在影响的区域评估,特别是对于集约经营的农业地区。
硝化作用(Nit)是另一种与土壤氮素相关的重要土壤氮素转化,对土壤中氮素形态的调节有很大贡献。 由于影响范围广泛,土壤N min和Nit 存在较大的空间差异,N min 取决于有机质组成、农业管理措施、温度、湿度、pH、通风、土壤结构、土壤肥力和土壤微生物。土壤N转化和N min 是耦合过程,一些研究探讨了 不同生态系统之间土壤N min和Nit 之间的耦合效应。特别是,土壤 N min 可能受到多种因素的影响,例如土壤 pH、土壤湿度、土壤总氮 (TN)、总碳 (TC)、土壤碳氮比 (C/N) 以及不同的植被类型。先后研究了我国南方农田土壤N min 过程及其机制。 但这些因素对不同农田土壤N min的影响存在差异,尤其是在空间变异条件下。在这项研究中,进行了为期 4 周的培养实验,测量了五种田间 土壤(AC,玉米;D,烤;E,中国云南省大理市典型集约农业区不同海拔高度的蔬菜(海拔从A到E递减)。结果表明,土壤N min 速率范围为0.10~0.17 mg·kg – 1 ·d – 1 N,其中E田最高,其次是D、C、B、A田,表明土壤N min 速率较 田地之间的尼特率存在差异,随着海拔的升高而降低。土壤硝态氮含量范围为434.2~827.1 µg·kg – 1 ·h – 1 N,其中D田最高,E、C、B、A田次之 。 Nit 与所有田地的土壤总氮、溶解性有机碳和溶解性无机氮等几个关键土壤参数呈正相关,这表明土壤变量 对农田土壤 N min和 Nit 具有调节作用。此外,土壤 N min 和 Nit 之间也存在很强的正相关关系。
这项研究使人们更好地了解农田中土壤 N min对空间变化的响应。建议 在区域尺度的氮素转化评价中考虑农田土壤氮素min 。我们观察到,土壤 N min和 Nit的比率 在采样的田地中存在空间变化。一般来说,土壤 N min 速率和 Nit 随着海拔的升高而降低,并与所有农田的土壤总氮和有效碳和有效氮等几个关键土壤参数相关。我们的研究结果表明, 在区域尺度的面源污染评估中应考虑农田土壤氮含量。