孫 瑩 侯 瑋 遲美靜 虞 娜 范慶鋒 鄒洪濤 張玉玲

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)部東北耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng) 110866）

近年來(lái)，我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)快速發(fā)展，2016年設(shè)施蔬菜生產(chǎn)面積已達(dá)391.5萬(wàn)hm2［1］。由于設(shè)施蔬菜生產(chǎn)長(zhǎng)期處于高溫、高濕、無(wú)降水淋洗的封閉環(huán)境中，設(shè)施土壤已出現(xiàn)板結(jié)、酸化、鹽漬化等問(wèn)題［2］；同時(shí)，設(shè)施蔬菜栽培中盲目過(guò)量施肥現(xiàn)象仍較為普遍，這也使土壤問(wèn)題進(jìn)一步加劇，在一定程度上制約了設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［3］。遼寧省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中有機(jī)肥施用多以雞糞為主，施用量在30～120 t·hm-2，化肥施用量為3～4.5 t·hm-2，番茄追施氮素總量為150～1 200 t·hm-2［4］。課題組對(duì)遼寧省沈陽(yáng)、大連、鞍山、朝陽(yáng)、錦州、丹東、撫順、鐵嶺等121個(gè)農(nóng)戶設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中肥料施用情況（種植年限2～35 a不等、土壤類型以棕壤、褐土和草甸土為主）進(jìn)行調(diào)查顯示，設(shè)施內(nèi)每年有機(jī)肥施用量超過(guò)150 t·hm-2（以鮮重計(jì)）約占63.7%，化肥施用量超過(guò)4.5 t·hm-2約占57.7%［5］。由此可見(jiàn)，遼寧省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中施肥量過(guò)大、施肥結(jié)構(gòu)不合理問(wèn)題尤為突出。因此，科學(xué)合理施肥對(duì)于改善設(shè)施土壤的不良特性及其土壤可持續(xù)利用具有重要意義。

土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，是保證土地可持續(xù)利用的物質(zhì)基礎(chǔ)［6］。土壤腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)的重要組成部分，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量具有重要影響［7］。胡敏酸（Humic acid，HA）是土壤腐殖質(zhì)中的活躍物質(zhì)，其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化與土壤保肥和供肥性質(zhì)密切相關(guān)；富里酸（Fulvic acid，F(xiàn)A）分子量小、活性大、氧化程度高，對(duì)HA的形成與分解具有重要作用［8］。HA/FA比和PQ（HA占（HA+FA）的比例）是評(píng)價(jià)土壤腐殖質(zhì)品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)，也能反映土壤的熟化程度及肥力狀態(tài)，其值越大說(shuō)明胡敏酸含量越高，品質(zhì)越好［9］。土壤腐殖物質(zhì)的E4/E6（HA（或FA）在波長(zhǎng)為465nm和665nm處吸光度的比值）可反映土壤腐殖質(zhì)的縮合度、芳香度和分子量的大小，E4/E6越小，表示分子復(fù)雜程度越高，芳香核原子團(tuán)多，縮合度高，反之，則芳香度低，脂肪鍵越多［10］。研究表明，過(guò)量及長(zhǎng)期使用化肥會(huì)加快土壤有機(jī)碳損失［11］，而氮肥與有機(jī)肥配施可顯著提高土壤有機(jī)碳含量［12］，同時(shí)可增加土壤腐殖質(zhì)含量［13］。施用有機(jī)物料有利于土壤松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)和穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)的形成［14］，顯著增加土壤腐殖質(zhì)的PQ［9］，改善土壤腐殖質(zhì)組成并促進(jìn)土壤腐殖化程度［15］。氮肥與有機(jī)肥配施能較好地維持和提高土壤肥力，增加作物產(chǎn)量和品質(zhì)［16］。

近年來(lái)，設(shè)施栽培條件下氮肥與有機(jī)肥配施對(duì)土壤供氮能力［3,17］、土壤呼吸［12］、蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)［16］等方面的影響有較多報(bào)道，課題組通過(guò)定位施肥田間試驗(yàn)已表明，氮肥與有機(jī)肥配施顯著提高土壤有機(jī)碳含量［12］，但目前關(guān)于連續(xù)定位氮肥與有機(jī)肥配施對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分含量、組成及其剖面分布的影響尚缺乏深入的研究和探討。因此，本文結(jié)合遼寧省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中大量施用有機(jī)肥和化肥的現(xiàn)狀，以連續(xù)5 a設(shè)施番茄栽培定位施肥田間試驗(yàn)為依托，研究單施氮肥、氮肥與有機(jī)肥配施對(duì)土壤松結(jié)態(tài)和穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分碳含量、組成比例、光學(xué)特性及其剖面分布的影響，研究結(jié)果可為設(shè)施蔬菜生產(chǎn)合理施用氮肥、有機(jī)肥以及可持續(xù)生產(chǎn)提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施生產(chǎn)試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)基地于2012年建成使用，常年有設(shè)施薄膜覆蓋。由于試驗(yàn)地建成初期土壤比較堅(jiān)實(shí)、結(jié)構(gòu)較差、肥力較低，故于2012年和2013年春季整地時(shí)均施入腐熟牛糞（22 500 kg·hm-2，鮮重；以干基計(jì)，有機(jī)碳189.6 g·kg-1、全氮18.4 g·kg-1，C/N為10.3）和腐熟雞糞（37 500 kg·hm-2，鮮重；以干基計(jì)，有機(jī)質(zhì)217.0 g·kg-1、全氮31.0 g·kg-1，C/N為7.0，銨態(tài)氮5.7 mg·kg-1、硝態(tài)氮3.3 mg·kg-1）以進(jìn)行基礎(chǔ)地力培肥。土壤類型為棕壤。2012年春季整地前土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 2012年試驗(yàn)之前土壤理化性質(zhì)Table 1 The Physical - chemical properties of soil before trial in 2012

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定位施肥田間試驗(yàn)于2013年開(kāi)始連續(xù)實(shí)施，結(jié)合當(dāng)?shù)卦O(shè)施番茄生產(chǎn)中肥料用量的調(diào)查結(jié)果和本課題組的前期研究結(jié)果，確定田間試驗(yàn)的有機(jī)肥用量和化學(xué)氮、磷和鉀素用量。本研究選擇8個(gè)處理，分別為N0、N1、N2、N3、MN0、MN1、MN2、MN3。其中N0、N1、N2、N3為施氮處理，施氮量分別為0、187.5、375.0和562.5 kg·hm-2；MN0、MN1、MN2和MN3為氮肥與有機(jī)肥配施處理，有機(jī)肥（雞糞）施用量相同，為75 000 kg·hm-2，N0、N1、N2和N3處理施氮量與前面相同。8個(gè)處理均施用等量磷肥（P2O5為225.0 kg·hm-2）和鉀肥（K2O為450.0 kg·hm-2）。有機(jī)肥作為基肥均勻撒施地表，爾后人為耕翻約15～20 cm，全部磷肥、1/3氮肥和1/3鉀肥作為底肥施入，2/3氮肥和2/3鉀肥分別于第一穗果和第二（三）穗果膨大期分2次進(jìn)行滴灌追施，每次追施量相同。各處理隨機(jī)排列，3次重復(fù)。各處理間用60 cm深塑料薄膜隔開(kāi)，每一處理小區(qū)面積3.8 m2。各處理每年有機(jī)肥和氮、磷、鉀素用量相同。每年栽培作物為春茬番茄，番茄目標(biāo)產(chǎn)量為 6 000～8 000 kg·hm-2。

番茄于每年4月中下旬定植，8月上旬采收結(jié)束（其他時(shí)間為土壤休閑）。每一處理共定植24株番茄（2013—2014年，每株番茄留3穗花，每穗花留4個(gè)果；2015—2017年，每株番茄留4穗花，每穗花留4個(gè)果）。各處理在番茄移栽時(shí)灌緩苗水，緩苗后采用滴灌系統(tǒng)進(jìn)行灌溉，每隔3～5天一次，持續(xù)至番茄采收結(jié)束；用張力計(jì)進(jìn)行灌水指示，當(dāng)張力計(jì)讀數(shù)（灌水控制下限）為35 kPa時(shí)開(kāi)始灌水，各施肥處理灌溉定額相同，年平均為94.3 m3·hm-2。每年均有設(shè)施塑料薄膜覆蓋，田間管理大致相同，每年記錄各處理番茄產(chǎn)量。

1.3 土壤樣品采集

本研究采用連續(xù)5 a定位施肥田間試驗(yàn)土壤樣品。于2017年9月初進(jìn)行采集，各小區(qū)按“S”形隨機(jī)布設(shè)5點(diǎn)，同一土層5點(diǎn)取樣混合為一個(gè)樣品，取樣深度為0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm。采集的土樣經(jīng)風(fēng)干、研磨、過(guò)60目篩后備用。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

采用傅積平［18］法提取腐殖質(zhì)，采用腐殖質(zhì)組成修改法［19］分離胡敏酸（HA）和富里酸（FA）。稱取過(guò)0.25 mm篩的風(fēng)干土，加入蒸餾水（土∶水=1∶10）70 ℃震蕩提取1 h，離心，過(guò)濾，濾液為水溶性物質(zhì)（Water soluble substance，WSS）。向殘?jiān)屑尤?.1 mol·L-1NaOH（土∶液比為1∶10）提取松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)（H E1），繼續(xù)向剩余殘?jiān)屑尤?.1 m o l·L-1NaOH和0.1 mol·L-1Na4P2O7·10H2O（土∶液比為1∶10）提取穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)（HE2）。吸取提取液（HE1）30 mL，加入1 mol·L-1H2SO4調(diào)其pH為1.0～1.5，將其置于70 ℃水浴鍋中保溫1.5 h，靜置過(guò)夜，次日將溶液過(guò)濾定容，此溶液即為松結(jié)態(tài)富里酸（Loosely combined fulvic acid，F(xiàn)A1），濾紙上殘?jiān)脺責(zé)幔?0 ℃）的0.05 mol·L-1NaOH溶解，并用其定容，即為松結(jié)態(tài)胡敏酸（Loosely combined humic acid，HA1）；穩(wěn)結(jié)態(tài)胡敏酸（Stably combined humic acid，HA2）和穩(wěn)結(jié)態(tài)富里酸（Stably combined fulvic acid，F(xiàn)A2）分離方法同上。松/穩(wěn)結(jié)態(tài)胡敏酸和富里酸均調(diào)節(jié)pH為7.0后待測(cè)［20］。

土壤總有機(jī)碳（Total organic carbon，TOC）含量用元素分析儀（Elementar Vario EL Ⅲ，德國(guó)）測(cè)定，WSOC、HA1-C、FA1-C、HA2-C、FA2-C均用TOC分析儀（Phoenix-8000，Tekmar-Dohrmann，美國(guó)）測(cè)定，土壤腐殖質(zhì)各組分的光學(xué)性質(zhì)采用可見(jiàn)光比色法（N2S可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海）測(cè)定，用光學(xué)密度值E4和E6表示。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

使用E x c e l 2 0 1 0 和O r i g i n 8.5 軟件繪制圖表，使用S P S S 2 2.0 軟件分析數(shù)據(jù)，使用鄧肯（Duncan）法進(jìn)行多重比較。無(wú)特殊說(shuō)明試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值。

2 結(jié) 果

2.1 土壤總有機(jī)碳和水溶性有機(jī)碳含量及剖面分布

由圖1(A)可知，氮肥與有機(jī)肥配施處理土壤TOC含量均高于施氮處理，在0～20 cm土層其含量增加顯著（P ＜ 0.05）；單施氮肥處理土壤TOC含量為7.70～13.30 g·kg-1，相同土層，施氮量對(duì)TOC含量影響不顯著，在0～20 cm土層，TOC含量均為N1＞N3＞N2＞N0；氮肥與有機(jī)肥配施處理TOC含量為9.71～23.20 g·kg-1，施氮處理僅在0～10 cm土層顯著高于單施有機(jī)肥處理，施氮量對(duì)TOC含量影響也不顯著（P＞0.05）。相同施氮條件下，氮肥與有機(jī)肥配施處理TOC含量較單施氮肥處理提高了12.44%～87.38%，各施肥處理TOC含量均隨土層深度的加深呈逐漸下降趨勢(shì)，但氮肥與有機(jī)肥配施處理TOC含量在20～30 cm土層中下降最明顯?？傮w上，單施氮肥處理和氮肥與有機(jī)肥配施處理分別以N1和MN1處理TOC含量為最高。

由圖1(B)可知，施用有機(jī)肥明顯增加了WSOC含量，在0～30 cm土層，施用有機(jī)肥處理WSOC含量顯著高于單施氮肥處理（P＜0.05），與TOC含量相比，WSOC含量有向下移動(dòng)趨勢(shì)。單施氮肥處理WSOC含量為0.08～0.14 g·kg-1，在不同施氮處理中，僅N3處理WSOC含量在0～10 cm土層顯著高于N1處理（P＜0.05），除N1處理外，其他處理WSOC含量在0～30 cm土層中均隨土層深度的增加而減?。皇┯糜袡C(jī)肥處理WSOC含量為0.10～0.25 g·kg-1，相同施氮條件下，與單施氮肥處理相比，氮肥與有機(jī)肥配施處理WSOC含量較單施氮肥處理提高了11.01%～168.32%，各處理WSOC含量均隨土層深度增加逐漸降低，與其TOC含量的剖面分布相一致。

圖1 不同施肥處理土壤總有機(jī)碳和水溶性有機(jī)碳含量Fig. 1 Contents of total organic carbon and water soluble organic carbon in the soil relative to treatment

2.2 土壤松結(jié)態(tài)胡敏酸和富里酸碳含量及剖面分布

施用有機(jī)肥處理土壤HA1-C和FA1-C含量均高于單施氮肥處理，在0～20 cm和40～50 cm土層中，其含量均顯著高于單施氮肥處理（P＜0.05）（圖2）。由圖2(A)可見(jiàn)，單施氮肥處理HA1-C含量為0.51～1.53 g·kg-1，占土壤TOC的4.97%～13.97%；在0～10 cm土層中，HA1-C含量為N3 ＞ N2 ＞N1 ＞ N0，各處理之間差異顯著（P＜0.05），在各土層中N0處理HA1-C含量均最小。氮肥與有機(jī)肥配施處理HA1-C含量為1.07～3.64 g·kg-1，占土壤TOC的9.03%～17.87%，在0～20 cm土層，施氮處理HA1-C含量顯著高于單施有機(jī)肥處理，且施氮量之間差異顯著（P ＜ 0.05），相同施氮條件下，氮肥與有機(jī)肥配施處理HA1-C含量較單施氮肥處理提高了10.15%～235.54%?？傮w上，所有處理HA1-C含量的剖面分布基本一致，均隨土層深度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，各處理HA1-C含量均在10～20 cm土層為最高，氮肥與有機(jī)肥配施處理其含量均在20～30 cm土層下降最明顯。

由圖2(B)可見(jiàn)，單施氮肥處理F A1-C含 量 為0.3 8 ～1.2 7 g·k g-1，占 土 壤T O C 的3.23%～13.73%，在0～10 cm和40～50 cm土層，施氮量對(duì)FA1-C含量影響顯著（P ＜ 0.05）；氮肥與有機(jī)肥配施處理FA1-C含量為1.11～1.78 g·kg-1，占土壤TOC的5.44%～12.65%，施氮處理僅在0～10 cm土層顯著高于單施有機(jī)肥處理，且施氮量對(duì)FA1-C含量影響顯著（P ＜ 0.05）；相同施氮條件下，氮肥與有機(jī)肥配施處理FA1-C含量較單施氮肥處理提高了2.41%～205.21%。總體上，所有處理FA1-C含量均隨土層深度的增加大體呈先增加后降低的趨勢(shì)，單施氮肥處理FA1-C含量在40～50 cm土層下降最明顯，施用有機(jī)肥處理FA1-C含量在10～20 cm土層為最高。

圖2 不同施肥處理土壤松結(jié)態(tài)胡敏酸和富里酸碳含量Fig. 2 Contents of soil loosely combined humic acid and fulvic acid carbon in the soil relative to treatment

2.3 土壤穩(wěn)結(jié)態(tài)胡敏酸和富里酸碳含量及剖面分布

施用有機(jī)肥明顯增加了各土層HA2-C含量，其中，在0～20 cm和40～50 cm土層，其含量均顯著高于單施氮肥處理（P ＜ 0.05）（圖3(A)）。單施氮肥處理HA2-C含量為0.58～1.56 g·kg-1，占土壤TOC的6.81%～11.70%，N1處理HA2-C含量在0～20 cm土層顯著高于其他處理（P ＜ 0.05）；氮肥與有機(jī)肥配施處理HA2-C含量為0.77～2.08 g·kg-1，占土壤TOC的6.46%～9.08%，施氮處理僅在0～10 cm顯著高于單施有機(jī)肥處理，施氮量對(duì)HA2-C含量影響不顯著（P ＞ 0.05）；相同施氮條件下，氮肥與有機(jī)肥配施處理HA2-C含量較單施氮肥處理提高了3.42%～92.61%。在0～30 cm土層中，所有處理HA2-C含量均隨土層深度的增加而逐漸降低。

在0 ～1 0 c m 土 層 中，M N 0 和M N 1 處 理 的FA2-C含量顯著低于N0和N1處理（P ＜ 0.05），而MN2和MN3處理FA2-C含量則顯著高于N2和N3處理（P ＜ 0.05）；在10～40 cm土層中，各處理FA2-C含量變化不明顯（圖3(B)）。單施氮肥處理FA2-C含量為0.41～1.13 g·kg-1，占土壤TOC的4.48%～9.45%，氮肥與有機(jī)肥配施處理FA2-C含量為0.46～1.02 g·kg-1，占土壤TOC的3.22%～4.88%。各處理FA2-C含量均在0～30 cm土層下降較快，而在30～50 cm土層下降緩慢。

總體而言，各施肥處理穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分（HA和FA）含量及其占TOC的比例均低于松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分（HA和FA），這一結(jié)果說(shuō)明連續(xù)5 a田間定位施肥的設(shè)施土壤腐殖質(zhì)組分（HA和FA）以松結(jié)態(tài)為主，但氮肥與有機(jī)肥配施則促進(jìn)了松結(jié)態(tài)組分的形成和積累。

2.4 土壤胡敏酸/富里酸（HA/FA）比及PQ

圖3 不同施肥處理土壤穩(wěn)結(jié)態(tài)胡敏酸和富里酸碳含量Fig. 3 Contents of soil stably combined humic acid and fulvic acid carbon in the soil relative to treatment

不同處理HA/FA比和PQ在0～20 cm土層變化明顯（表2，0～20 cm數(shù)據(jù)）。氮肥與有機(jī)肥配施顯著提高了0～20 cm土層HA1/FA1、HA2/FA2和HA/FA比（P＜0.05）。N1處理HA1/FA1和HA/FA比在0～10 cm土層顯著高于其他單施氮肥處理（P＜0.05）；氮肥與有機(jī)肥配施處理HA1/FA1、HA2/FA2和HA/FA比在0～10 cm土層顯著高于單施有機(jī)肥處理，且施氮量對(duì)HA2/FA2比影響顯著（P＜0.05）。

氮肥與有機(jī)肥配施顯著提高了0～20 cm土層PQ1、PQ2和PQ（P ＜ 0.05），也顯著提高40～50 cm土層PQ2（P ＜ 0.05）。N1處理PQ1、PQ2和PQ在0～10 cm土層顯著高于其他單施氮肥處理，且施氮量對(duì)PQ2影響顯著（P ＜ 0.05）；氮肥與有機(jī)肥配施處理PQ1、PQ2和PQ在0～10 cm土層顯著高于單施有機(jī)肥處理，且施氮量?jī)H對(duì)PQ2影響顯著（P＜ 0.05）。

總體上，與單施氮肥相比，氮肥與有機(jī)肥配施顯著提高了0～20 cm土層HA1/FA1、HA2/FA2、HA/FA比和PQ1、PQ2、PQ，且以MN1處理提高較為明顯。

2.5 土壤腐殖質(zhì)組分的C/N比及E4/E6

土壤C/N比及腐殖質(zhì)各組分C/N比和E4/E6結(jié)果如表3所示（0～20 cm數(shù)據(jù)）。與單施氮肥處理相比，氮肥與有機(jī)肥配施處理土壤C/N比略有下降；腐殖質(zhì)組分中除FA2的C/N比略有降低外，HA1、FA1和HA2的C/N比均有所增加，在0～10 cm土層，MN1處理HA1、FA1和HA2的C/N比增加顯著（P＜0.05），但HA1和HA2的C/N比要大于FA1和FA2的C/N比?？傮w而言，與單施氮肥相比，氮肥與有機(jī)肥配施使HA1、FA1和HA2的C/N比增加，F(xiàn)A2的C/N比下降。

不同處理腐殖質(zhì)組分的E4/E6差異在0～10 cm土層表現(xiàn)明顯。與單施氮肥處理相比，氮肥與有機(jī)肥配施處理下HA1和HA2的E4/E6均有所降低，而FA1和FA2的E4/E6有所增加，且FA1和FA2的E4/E6均明顯大于HA1和HA2的E4/E6。這一結(jié)果表明氮肥與有機(jī)肥配施后HA1和HA2的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，F(xiàn)A1和FA2的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。

3 討 論

3.1 氮肥與有機(jī)肥配施對(duì)設(shè)施土壤總有機(jī)碳及水溶性有機(jī)碳的影響

土壤有機(jī)碳是衡量土壤肥力和質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是影響土壤穩(wěn)定性和生產(chǎn)力的重要因素［6,21］。在旱田土壤的研究表明，施用有機(jī)肥可提高土壤有機(jī)碳含量，有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施更有利于土壤有機(jī)碳的積累［22-23］，土壤有機(jī)碳含量隨土層深度的增加而逐漸降低，且各處理之間的差異也逐漸減?。?3］；與單施化肥相比，增施有機(jī)肥或化肥與有機(jī)物料配施均顯著提高土壤水溶性有機(jī)碳含量［10,24］。對(duì)設(shè)施土壤的研究也表明，有機(jī)物料與氮肥配施可顯著增加表層土壤有機(jī)碳含量和碳儲(chǔ)量［25］。課題組通過(guò)連續(xù)3 a的定位施肥試驗(yàn)也得出氮肥與有機(jī)肥配施顯著提高了土壤有機(jī)碳含量，且施氮量對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響顯著［12］。而本研究連續(xù)5 a定位施肥試驗(yàn)的結(jié)果與之相似，與單施氮肥相比，氮肥與有機(jī)肥配施提高了0～50 cm土層土壤有機(jī)碳含量，且在0～20 cm土層增加顯著（P ＜ 0.05），氮肥與有機(jī)肥配施處理0～10 cm土壤有機(jī)碳含量顯著高于單施有機(jī)肥處理，各處理土壤有機(jī)碳含量均隨土層深度的增加大體呈逐漸下降趨勢(shì)，各處理之間差異逐漸減小（圖1(A)），這與蘭宇等［23］的研究結(jié)果一致。此外，本研究中，與單施氮肥相比，施用有機(jī)肥、氮肥與有機(jī)肥配施顯著增加了0～30 cm土層土壤水溶性有機(jī)碳含量；在0～50 cm土層，土壤水溶性有機(jī)碳含量隨土層深度的增加呈下降趨勢(shì)，不同施氮量之間差異不顯著（圖1(B)）。這一結(jié)果說(shuō)明設(shè)施栽培條件下，由于設(shè)施內(nèi)半封閉條件及高溫高濕的土壤環(huán)境，促進(jìn)了有機(jī)肥料的礦化分解及其向下淋移，致使連續(xù)5 a氮肥與有機(jī)肥配施不僅影響了土壤有機(jī)碳數(shù)量，也影響了土壤水溶性有機(jī)碳數(shù)量，并且連續(xù)5 a施用有機(jī)肥料處理的土壤水溶性有機(jī)碳含量的變化較土壤總有機(jī)碳的變化更為明顯，這也進(jìn)一步說(shuō)明土壤水溶性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例雖然很小，但它對(duì)土壤腐殖質(zhì)的形成、土壤養(yǎng)分元素的活化等影響很大［26］。

表2 不同施肥處理HA/FA比及PQTable 2 HA/FA and PQ value of the soil humus in the soil relative to treatment

3.2 氮肥與有機(jī)肥配施對(duì)設(shè)施土壤腐殖質(zhì)組分含量及其特性的影響

土壤腐殖質(zhì)以松結(jié)合態(tài)和穩(wěn)結(jié)態(tài)存在，其中，松結(jié)態(tài)的活性較高。李陽(yáng)和王繼紅［15］研究認(rèn)為，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥，不僅可提高旱地土壤游離態(tài)（松結(jié)態(tài)）腐殖質(zhì)含量，而且可提高旱地土壤結(jié)態(tài)（穩(wěn)結(jié)態(tài)）腐殖質(zhì)含量；但任玲［14］的研究則表明，施用有機(jī)肥料顯著提高了土壤松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)含量，但聯(lián)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)含量增加不明顯。本研究結(jié)果顯示，設(shè)施栽培連續(xù)5 a定位施肥條件下，各施肥處理土壤穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分（HA2和FA2）含量及其占TOC的比例均低于松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分（HA1和FA1）；與單施氮肥處理相比，氮肥與有機(jī)肥配施顯著提高了0～20 cm土層土壤松結(jié)態(tài)胡敏酸、富里酸和穩(wěn)結(jié)態(tài)胡敏酸碳含量（P＜0.05），其中，松結(jié)態(tài)胡敏酸碳含量及其占TOC的比例提高最為明顯，且施氮量對(duì)0～20 cm土層土壤松結(jié)態(tài)胡敏酸碳含量影響顯著，這表明氮肥與有機(jī)肥配施對(duì)土壤松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分影響要明顯大于對(duì)穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分的影響，氮肥與有機(jī)肥配施則促進(jìn)了松結(jié)態(tài)組分，尤其是松結(jié)態(tài)胡敏酸的形成和積累。

表3 不同施肥處理C/N及胡敏酸（富里酸）在波長(zhǎng)為465nm（E4）和665nm（E6）處吸光度的比值Table 3 C/N and ratio of absorbance at 465nm (E4) and 665nm (E6) wavelengths of the humic acid (fulvic acid) in the soil relative to treatment

研究表明，滴灌處理設(shè)施土壤松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)和聯(lián)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)碳含量均隨土層加深而不斷下降［27］；設(shè)施土壤松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)活性較高，且設(shè)施環(huán)境內(nèi)二氧化碳含量較高、水分灌溉較多，更有利于富里酸的穩(wěn)定［28］。本研究顯示，土壤松結(jié)態(tài)胡敏酸和富里酸碳含量的剖面分布特征表現(xiàn)為隨著土層深度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在10～20 cm土層含量最高（圖2），而土壤穩(wěn)結(jié)態(tài)胡敏酸和富里酸碳含量則大體呈下降趨勢(shì)（圖3），這可能一方面由于采用滴灌系統(tǒng)進(jìn)行灌溉，灌水相對(duì)較為頻繁，表層經(jīng)常維持較高的水分狀態(tài)，在這一水分條件下，土壤穩(wěn)結(jié)態(tài)富里酸相對(duì)穩(wěn)定，受施肥影響較小，而土壤松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)受施肥影響較大，導(dǎo)致其容易被分解、轉(zhuǎn)化，向下層移動(dòng)；另一方面，有機(jī)肥混合施入土壤深度為15～20 cm，設(shè)施內(nèi)高溫高濕的環(huán)境條件下，0～10 cm土層形成的松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分進(jìn)一步腐解轉(zhuǎn)化速率較快，而10～20 cm土層形成的松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分腐解轉(zhuǎn)化速度則相對(duì)較慢，因此，10～20 cm土層土壤松結(jié)態(tài)胡敏酸和富里酸碳含量大于表層。

施用有機(jī)物料可提高作物根系土壤HA/FA比和PQ，有利于胡敏酸積累，進(jìn)一步加深土壤腐殖化程度［10］。施用有機(jī)肥可提高土壤HA/FA比，促進(jìn)了穩(wěn)定的腐殖質(zhì)化合物形成，增加了土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性［29］。本研究中，連續(xù)5 a氮肥與有機(jī)肥配施增加了土壤HA1/FA1、HA2/FA2和HA/FA比及PQ1、PQ2和PQ，在0～20 cm土層增加顯著（表2），這說(shuō)明氮肥與有機(jī)肥配施處理，每年施入的大量有機(jī)肥使得土壤中新形成的年輕腐殖質(zhì)多，不僅有利于土壤腐殖質(zhì)的更新和活化，更有利于胡敏酸的積累和土壤腐殖質(zhì)品質(zhì)的提高［8］。

C/N比可以反映土壤腐殖質(zhì)的腐殖化程度，其值越高，腐殖化程度越低［10］。氮肥與有機(jī)肥配施使HA1、HA2和FA1的C/N比增加，F(xiàn)A2的C/N比略有下降（表3），說(shuō)明設(shè)施內(nèi)連年施用較高用量（75 000 kg·hm-2）有機(jī)肥促進(jìn)土壤中活性較高的富里酸和胡敏酸組分的形成，活性較高的腐殖質(zhì)增多，易于土壤礦化，有利于土壤結(jié)構(gòu)改善、土壤肥力及土壤固碳功能提高［30］。此外，氮肥與有機(jī)肥配施使HA1和HA2的E4/E6均有所降低，使HA的芳構(gòu)化程度增加，結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，而FA1和FA2的E4/E6則有所增加，使FA的芳構(gòu)化程度降低，結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化（表3）。課題組對(duì)連續(xù)3 a定位施肥田間試驗(yàn)的研究結(jié)果顯示，氮肥與有機(jī)肥配施可顯著提高土壤呼吸，促進(jìn)CO2排放［12］，說(shuō)明隨著大量有機(jī)肥的連年施用，土壤中新形成的活性較高、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單腐殖質(zhì)在微生物作用下易于分解轉(zhuǎn)化，一部分被礦化分解生成CO2、H2O，另一部分則作為微生物的代謝產(chǎn)物殘存下來(lái)，通過(guò)聚合反應(yīng)使土壤胡敏酸結(jié)構(gòu)進(jìn)行再縮合和重組，形成新的芳香度程度較高、難分解的高分子化合物［31］。這也進(jìn)一步說(shuō)明，在設(shè)施栽培條件下，連續(xù)5 a氮肥與有機(jī)肥配施可促進(jìn)土壤富里酸向胡敏酸轉(zhuǎn)化，提高有機(jī)質(zhì)的腐殖化程度，尤其是提高0～20 cm土層腐殖質(zhì)的品質(zhì)，這對(duì)于改善和提高設(shè)施土壤質(zhì)量具有重要意義。

此外，連續(xù)5 a施用有機(jī)肥條件下，總體上MN1處理在0～20 cm土層的TOC含量（圖1(A)）和HA/FA比、PQ為最大（表2），0～10 cm土層HA1、HA2和FA1的C/N比顯著增加（P＜0.05），腐殖質(zhì)各組分的E4/E6在0～10 cm土層也較低（表3）。課題組前期研究結(jié)果表示，MN1處理土壤可溶性氮庫(kù)和固定態(tài)銨含量相對(duì)較低［17,32］，土壤呼吸提高［12］，這說(shuō)明大量有機(jī)肥與少量化學(xué)氮肥配施條件下，會(huì)促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)的更新和活化，更有利于腐殖質(zhì)的積累，因此，MN1處理不僅可提高土壤有機(jī)碳數(shù)量、改善腐殖質(zhì)品質(zhì)，而且有利于設(shè)施土壤的培肥。

4 結(jié) 論

通過(guò)連續(xù)5 a設(shè)施番茄栽培定位施肥田間試驗(yàn)，與單施氮肥相比，氮肥與有機(jī)肥配施可使0～50 cm土層土壤TOC、WSOC、HA1-C、FA1-C和HA2-C含量明顯增加，均以0～20 cm土層的增加顯著（P＜0.05）；土壤TOC、WSOC、穩(wěn)結(jié)態(tài)HA2-C和FA2-C含量均隨土層深度加深呈逐漸下降趨勢(shì)，各處理間含量差異逐漸減弱，而土壤松結(jié)態(tài)HA1-C和FA1-C含量則隨土層深度的加深呈先上升后下降的趨勢(shì)，各處理間含量差異在0～20 cm土層表現(xiàn)明顯；氮肥與有機(jī)肥配施增加了土壤HA1/FA1、HA2/FA2、HA/FA的比及PQ1、PQ2、PQ，有利于土壤中活性較高的腐殖質(zhì)的形成，使HA的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，F(xiàn)A的結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化，促進(jìn)土壤FA向HA轉(zhuǎn)化，加深土壤腐殖化程度?？傮w而言，本試驗(yàn)條件下連續(xù)5 a施用大量且含氮量高的有機(jī)肥（75 000 kg·hm-2），化學(xué)氮素用量為187.5 kg·hm-2時(shí)，既可提高土壤有機(jī)碳數(shù)量，又有利于改善有機(jī)碳品質(zhì)。