连续施用不同量污泥堆肥对土壤氮组分及δ15N的影响

为探明连续施用无害化污泥堆肥(以下简称堆肥)对土壤全氮(TN)、不同活性氮组分含量及土壤δ15N的影响,为堆肥改良和培肥沙质潮土提供理论依据.本研究以河南省小麦-玉米轮作区沙质潮土为研究对象,通过2013-2016年田间连续定位试验,基于不同土壤活性氮组分分组技术和氮稳定性同位素技术,分析土壤活性氮组分和土壤δ15N对堆肥施入量的响应特征.结果表明,1)连续施用堆肥显著增加了土壤碳氮含量,随施入量增加而显著增加,其中施堆肥量达45 t·hm-2时效果最为显著,较单施化肥(CK)处理分别增加了265.83％和284.31％(P＜0.05).施用堆肥可以提高活性有机氮组分含量,其中颗粒态有机氮(PON)增加了104.57％～280.91％;处理间各活性氮组分含量呈现:颗粒态有机氮(PON)＞轻组有机氮(LFON)＞水溶性有机氮(DON)＞微生物量氮(SMBN).增加堆肥施人量提高了PON/TN和SMBN/TN分配比例,显著降低了LFON/TN和DON/TN分配比例(P＜0.05),从而降低土壤活性氮组分在全氮中的分配比例,说明高堆肥施用量促进土壤氮素以稳定态有机氮形式储存,有利于土壤氮素的累积.2)施用堆肥显著降低了土壤δ15N,通径分析和主成分分析表明,土壤δ15N与土壤氮含量受堆肥施入量影响显著;相关性分析表明,δ15N与土壤TN、PON和LFON含量呈显著相关性,表明土壤δ15N变化特征可指示土壤氮组分受堆肥处理作用的响应.3)冗余分析表明,土壤pH、土壤水分及土壤肥力水平(IFI)均会对土壤氮组分含量、活性氮组分分配比例及δ15N产生影响,其中对土壤IFI和土壤pH作用显著(P＜0.05),解释率分别达48.2％和17.5％.综上可知,施用堆肥提高了土壤有机物含量,施用量达45 t· hm-2时,显著提高了土壤氮储量和活性氮组分含量,对沙质潮土的培肥效果明显,同时,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.