氮是作物最重要的營養(yǎng)元素，是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力的關鍵限制養(yǎng)分。土壤有機氮礦化是作物氮素營養(yǎng)供應的重要環(huán)節(jié)，在未施肥條件下，除起始礦質氮外，作物可利用的土壤氮素主要是可礦化氮?？傻V化氮反映土壤氮素的生物有效性，其供應特性受土壤有機氮組分結構深刻影響。

因此，對土壤有機氮進行分組并分析其組分與可礦化氮間的關系是深入理解土壤氮素礦化本性及有效性的重要基礎。熱酸解程序是經(jīng)典的土壤有機氮分組技術，其將土壤有機氮劃分為酸解氨基酸氮、氨態(tài)氮、氨基糖氮、未知氮和酸未解氮5種組分。一系列研究顯示土壤酸解氮與土壤可礦化氮關系密切，然而土壤酸解氮中不同組分對土壤礦化氮的貢獻效應卻存在較大不確定性：不同類型土壤有機氮組成及形態(tài)轉化特征的差異使得酸解氮各組分甚至酸未解氮都可能單獨或共同對土壤可礦化氮有重要貢獻，即使同一類土壤在不同培養(yǎng)條件下發(fā)生礦化的主要有機氮組分亦有明顯差別。

當前大多研究注重利用相關分析來說明土壤有機氮組分與可礦化氮間的關系，然而考慮到土壤有機氮形態(tài)轉化的復雜性，該法并不能完全揭示它們之間的真正關系，而結合相關分析、多元回歸分析和通徑分析可更明確地解析土壤有機氮組分對可礦化氮的貢獻，但這方面的研究尚少，且主要應用于旱地土壤。洞庭湖區(qū)是我國重要的雙季稻生產(chǎn)區(qū)，水稻土是湖區(qū)最重要的土壤類型，其面積約占湖區(qū)耕地總面積的80%，當前對該區(qū)水稻土有機氮組成及其生物有效性特征尚不清楚。因此，本研究采集洞庭湖區(qū)不同發(fā)育類型水稻土，分析其有機氮組成特征并綜合應用相關分析、多元回歸分析和通徑分析研究區(qū)域水稻土有機氮組分對可礦化氮的貢獻特性，為施氮決策及深入理解區(qū)域土壤有機氮素生物有效性提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試土壤

2012年晚稻收獲后在環(huán)洞庭湖區(qū)(111°13′～113°31′E，28°12′～29°32′N)采集30個表層(0～20 cm)水稻土樣本(圖1)，所有采樣點均長期實行早稻-晚稻-冬閑的耕作制度及類似的田間管理措施。所采土壤代表了洞庭湖區(qū)由河湖沉積物、第四紀紅粘土、花崗巖、石灰?guī)r、紫色砂巖等多種成土母質及沖積平原和丘陵坡崗兩種典型地形影響發(fā)育形成的水稻土，包括淹育性、潛育性、潴育性3個水稻土亞類及20余個水稻土土種。各水稻土亞類均采集10個土壤樣本，采集時，在每個采樣點0.1 hm2代表性范圍內(nèi)隨機多點采集5 kg土樣組成混合樣品。采集的混合土樣去除肉眼可見石粒和植物殘渣，經(jīng)風干、過2 mm篩且充分混勻后常溫下貯存待測。土壤采樣點及基本理化性質見表1。

圖1研究區(qū)位置與采樣點分布

注：土壤質地分類采用國際制標準。

1.2土壤有機氮礦化培養(yǎng)試驗

土壤有機氮礦化培養(yǎng)采用改進的淹水密閉培養(yǎng)-間歇淋洗法。稱取過2 mm篩的風干土樣10 g置于容積為80 mL的離心管中，每一土壤設置3管，加入25 mL蒸餾水，保持淹水密閉狀態(tài)在30℃下進行培養(yǎng)。在培養(yǎng)0、3、7、14、21、28、42、56、70、90、112 d時取重復土壤樣品，淋洗并測定土壤礦質氮及計算土壤累積礦化氮。土壤有機氮礦化過程用改進的二階指數(shù)模型進行擬合，公式為：

Nt=Nd(1-e-kdt)+Nr(1-e-kr t)  (1)

式中：Nt——t時間內(nèi)累積凈礦化氮量，mg/kg；

Nd、Nr——土壤易、難礦化氮庫礦化勢，mg/kg；

kd、Kr——土壤易、難礦化氮庫一級反應速率常數(shù)，mg/(kg·d);

t——培養(yǎng)時間，d。

式(1)中，不同土壤間kd、Kr均取固定值，分別為0.173、0.012 mg/(kg·d)，kd、Kr取固定值的緣由在于：一方面，不同土壤間常規(guī)二階指數(shù)模型擬合的kd、Kr值差異均較??；另一方面，取值固定可消除常規(guī)二階指數(shù)方程中Nd和kd、Nr和kr均為可變參數(shù)且取值結果相互影響的缺點，可獲取更真實且易比較的Nd和Nr擬合值。土壤氮素礦化勢(No)值為Nd和Nr模型擬合值之和。

1.3土壤有機氮組分測定

土壤有機氮組分用Bremner提出的熱無機酸水解法測定，即樣品中加入6 mol/L HCl，在120℃下封管水解12 h后冷卻、過濾并用少量蒸餾水多次淋洗殘渣，酸解液中酸解氮、氨態(tài)氮、氨態(tài)氮+氨基糖氮、氨基酸氮含量分別用凱氏定氮法、氧化鎂蒸餾法、pH 11.2的磷酸鹽-硼酸鹽緩沖液蒸餾法、茚三酮氧化磷酸鹽-硼酸鹽緩沖液蒸餾法測定；酸未解氮、氨基糖氮、酸解未知氮含量用差減法求得。計算各有機氮組分占全氮比例(%)。

1.4數(shù)據(jù)處理

選擇淹水培養(yǎng)7、28、112 d土壤累積礦化氮量(分別用Nmin-7、Nmin-28、Nmin-112表示)及No表征土壤可礦化氮。利用SPSS 16.0軟件中的Pearson相關分析、多元線性回歸、通徑分析程序分析土壤有機氮組分與可礦化氮的關系。Nmin-7、Nmin-28、Nmin-112及土壤有機氮組分含量的表達形式為“平均值±標準誤”。