引言:秸秆，又被称为禾杆草，是指水稻、小麦和玉米等禾本科农作物成熟以后脱粒剩余的茎叶部分。我国是农业大国，因此我国的秸秆资源十分充裕[1]。秸秆作物含有木质素、纤维素、半纤维素等含碳化合物，在经过降解，可以明显增加土壤中有机质的含量，使土壤肥力上升[2]。碳和氮的有机化合物是土壤有机质的主要成分[3]，并且约占全氮90%以上，是土壤氮素的主要存在形式[4]。其中，硝态氮、水溶性铵、交换性铵是作物可以直接吸收利用的速效氮，而植物却很难直接利用矿物晶格固定态铵[2]。土壤氮素形态及有效性是影响作物产量和土壤肥力的重要因素。

　　经研究后表明，秸秆单独还田还会使当年的作物遭到减产。其中的原因可能是微生物的碳氮比没有秸秆中的碳氮比高，以致于秸秆降解时，微生物为了维持代谢活动需要吸收土壤中的无机氮[5]。无机氮中又以铵态氮和硝态氮为主。铵态氮，指的是以铵根离子形态存在于土壤、植物和肥料中的氮素，特点是易溶于水、肥效快，作物直接吸收;容易被吸收不易在土壤中流失;但是在碱性土壤中容易挥发;在通气好的情况下可以转化成硝态氮。硝态氮，指的是硝酸盐中所含有的氮元素。并且硝态氮易溶于水，溶水后降低水温;硝态氮易燃、易爆、易吸潮;可使作物生长加快，延长作物生长期和采收期。

　　而汪军[6]等人的研究表明，秸秆还田后显著降低了土壤中铵态氮和硝态氮的含量。并且赵鹏[7]等人的研究表明，秸秆还田后还会使土壤10-30cm层的硝态氮含量降低，致使土壤氮的有效性下降。因此，本试验测定在需氧厌氧的条件下秸秆还田对土壤氮素形态造成的影响。

　　1 材料与方法

　　1.1 实验设计

　　土壤全氮的测定采用的是半微量开氏法[8]。采集的样品在加速剂的参与下，用浓硫酸进行消煮时，各种含氮的有机化合物，经过复杂的高温分解反应，转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。碱化后蒸馏出的氨用硼酸吸收，以标准酸溶液滴定，求出土壤全氮的含量。需要的仪器有消煮炉、半微量定氮蒸馏装置、半微量滴定管。试验所需要的试剂有硫酸(密度为1.84g/mL)、10mol/L的NaOH溶液、甲基红-溴甲酚绿的混合指示剂、20g/L的硼酸指示剂、混合加速剂(硫酸钾硫酸铜硒粉按照100:10:1混合研磨过80号筛)等。操作是将土样放入干燥的开氏瓶底部，加入少量的去离子水，湿润土样后，再加加速剂2g和浓硫酸5mL，充分摇匀后，将开氏瓶倾斜放置于300W的电炉上，用小火进行加热，等到瓶内反应比较缓和时，加强火力使消煮的土液保持微微沸腾，加热的部位不要超过瓶中的液面，以免防止瓶壁温度过高而使铵盐分解，导致氮素损失，使试验的结果误差较大。消煮的温度以硫酸的蒸汽在瓶颈1/3处冷凝回流为宜。等到消煮液和土粒全部变为灰白色稍微带绿色以后，在继续消煮1h。消煮完毕后，让其冷却，等待蒸馏。在消煮土样时，还需要做两份空白测定，除了不加土样以外，其他的操作与测定土样的操作相同。接着进行氨的蒸馏。待消煮液冷却后，用少量去离子水将消煮液定量地全部转入蒸馏器中，放入定氮仪中开始操作。最后用标准酸进行滴定，再根据公式进行计算得出结果。

　　土壤铵态氮的测定采用氯化钾浸提-靛酚蓝比色法[8]，用2mol/L的氯化钾溶液浸提土壤，把吸附在土壤胶体上的按根离子以及水溶性铵根离子浸提出来。土壤浸出液中铵态氮在强碱性介质中与次氯酸盐和苯酚作用，生成水溶性染料靛酚蓝，溶液的颜色很稳定。在含氮0.05~0.5mg的范围内，吸光度与铵态氮含量成正比，可用比色法进行测定。试剂需要2mol/L的氯化钾溶液、苯酚溶液、次氯酸钠碱性溶液、掩蔽剂和2.50ug/mL铵态氮标准溶液。称取相当于20.00g干土的新鲜土样放置于200mL的三角瓶中，在三角瓶中加入氯化钾溶液100mL，塞紧塞子，在震荡机上震荡1h。后把三角瓶取出来静置，等到土壤-氯化钾悬浊液澄清以后，吸取一定量的上层清液进行分析。再吸取土壤的浸出液4mL，放入50mL的容量瓶中，用配好的氯化钾溶液补充至10mL，然后加入苯酚溶液5mL和次氯酸钠碱性溶液5mL，充分摇匀。放置1h后，在其中加入掩蔽剂1mL，为了将可能产生的沉淀进行溶解，然后用水定容至刻度。用1cm比色槽在625nm的波长处进行比色。接着分别吸取0.00，2.00，4.00，6.00，8.00,10.00mL的铵标溶液于50mL的容量瓶中，各加10mL的氯化钾溶液，同之前步骤进行比色。最后根据公式计算出结果。

　　土壤硝态氮的测定采用的是酚二磺酸比色法测定[8]，土壤浸提液中的硝态氮在蒸干无水的条件下能与酚二磺酸试剂发生作用，生成了硝基酚二磺酸。此反应必须要在无水条件下才能迅速反应完成，反应产物在酸性的介质中无色，碱化后则变为稳定的黄色溶液，黄色的深浅与小碳氮含量在一定得范围内成正相关。测定的主要仪器有分光光度计、水浴锅和瓷蒸发皿。试剂有二水合硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、碳酸镁、硫酸银、1：1的氨水、活性炭、酚二磺酸试剂和10ug/mL的硝态氮标准溶液。测定方法是称取新鲜土样50g放在500mL三角瓶中，加入250mL去离子水，塞盖后用振荡机振荡10min。放置5min后，将悬液的上部清液用于滤纸过滤，澄清的滤液收集在干燥洁净的三角瓶中。吸取三角瓶中的清液30mL于瓷蒸发皿中，在水浴上蒸干，到达干燥时不要继续加热。放置冷却后，迅速加入酚二磺酸试剂2mL，然后将皿旋转，使试剂可以接触到所有的蒸干物。静置10分钟使其发生充分作用后，加水20mL，再用玻璃棒搅拌直到蒸干物完全溶解。待液体冷却后缓缓加入1:1的一水合氨并不断搅拌均匀，至溶液呈微碱性后再多加2mL，以保证一水合氨的过量。然后将溶液全部转入100mL容量瓶中，定容至容量瓶刻度。在分光光度计上用1cm比色杯在波长420nm处比色，以空白溶液作参比，调节仪器的零点。再分别取10ug/mL的硝标溶液0，1,2,5,10,15,20mL于蒸发皿中，在水浴上蒸干，于待测液进行完全相同的操作，进行显色和比色，绘制标准曲线。最后根据公式进行计算得出结果。

　　1.2 样品采集与处理

　　供试的土壤：采集于安徽农业大学高新技术农业园。土壤的类型为黄褐土，属于粘质黏土。秸秆也是采集于安徽农业大学高新技术农业园，在50摄氏度条件下烘干至恒重，剪成1cm的小段，将之前处理的土样放入培养箱中，将1cm的小段的秸秆放入培养箱里放3cm土，再在上面盖上3cm的土，30℃培养。后面再用S型取土进行测样。测定土样pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾。

　　土壤pH的测定：土壤pH的测定采用的是电位法。用pH计测定土壤悬浊液的pH是，由于玻璃电极内外溶液氢离子活度的不同产生电位差。电位计上读数换算成pH后刻度盘上直接读出pH值。需要的仪器和试剂有饱和的酒石酸氢钾、0.05mol/L的邻-苯二甲酸氢钾、0.025mol/L的磷酸氢二钠、0.025mol/L的磷酸二氢钾、0.01mol/L的四硼酸钠。通过仪器校准后测定，称取10g过1mm筛孔风干土样置于25mL烧杯中，加蒸馏水10mL混匀后静置30min，用校正后的pH计测定悬浊液的pH值。测定时将玻璃电极球部浸入悬浊液泥层中，并将甘汞电极侧孔上的塞子拔去，甘汞电极浸在悬浊液上部清液中，测度pH即可。

　　土壤有机质的测定：采用重铬酸钾容量法-外加热法[8]。在外加热的条件下用一定浓度的重铬酸钾-硫酸溶液氧化土壤有机质，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量。本方法测得的结果，与干烧法对比，只能氧化90%的有机碳，因此将测得的有机碳乘上校正系数1.1，以计算有机碳量。主要仪器有油浴消化装置、可调温电炉、秒表、自动控温调节器。试剂有0.8000mol/L重铬酸钾标准溶液、硫酸、0.2mol/L硫酸亚铁溶液、指示剂(邻菲罗啉指示剂、2-羧基代二苯胺)、硫酸银、二氧化硅。称取通过100目筛孔的风干土样0.5g，放入硬质试管中，用移液管准确加入0.8000mol/L重铬酸钾标准溶液5mL，用注射器加入浓硫酸5mL充分摇匀，管口盖上弯颈小漏斗，以冷凝蒸出之水汽。将8到10个试管放入自动控温的铝块管座中，待试管内液体沸腾发生气泡时开始计时，煮沸5min，取出试管。冷却后，将试管内容物倾入250mL三角瓶中，用水洗净试管内部以及小漏斗，这三角瓶内溶液总体积为60~70mL，保持混合液中硫酸浓度为2~3mol/L，然后加入2-羧基代二苯胺指示剂12~15滴，此时溶液呈棕红色。用标准的0.2mol/L的硫酸亚铁滴定，滴定过程中不断摇动内容物，直至溶液的颜色由棕红经紫色变为暗绿，即为滴定终点。每一批样品测定的同时，进行2~3个空白试验，即取0.500g粉状二氧化硅代替土样，其他手续与之前相同。计算出相应的结果。

　　土壤有效磷的测定：待测液中的磷用钼锑抗试剂显色，进行比色测定[8]。需要的仪器有往复振荡机、分光光度计。需要的试剂有0.5mol/L的碳酸氢钠浸提液溶解碳酸氢钠42.0g于800mL的纯水中，用0.5mol/L氢氧化钠溶液调节浸提液的pH至8.5(此溶液应该加一层矿物油保存)、不含有磷的活性炭、钼锑抗试剂和磷标准溶液。操作过程需要称取通过20目筛子的风干土样2.5g于150mL的三角瓶中，加入0.5mol/L的碳酸氢钠溶液50mL，再加一勺不含磷的活性炭，塞紧瓶塞，在振荡机上震荡30min，立即用不含磷的滤纸过滤，滤液放在100mL的三角瓶中，吸取滤液10mL于150mL的三角瓶中，再用滴定管准确加入蒸馏水35mL，然后移液管加入钼锑抗试剂5mL，摇晃均匀，放置30min后，用880nm或者700nm波长进行比色。其中以空白液的吸收值为0，读出待测液的吸收值。

　　土壤速效钾的测定：采用醋酸铵浸提，火焰光度法[6]。需要的仪器有火焰光度计和往返式振荡机。需要的试剂有1mol/L的中性醋酸铵溶液和钾的标准溶液。称取通过1mm筛孔的风干土5.00g于100mL的三角瓶中，加入1mol/L的中性醋酸铵溶液50mL，塞紧橡皮塞，在往复式振荡机上振荡30min，后用干的普通定性滤纸过滤。滤液用小三角瓶存放，同钾的标准溶液一起在火焰光度计上测定。记录其检流计上的读数，接着从标准曲线上求得浓度。标准曲线的绘制是讲配置的钾的标准系列溶液，以浓度最大的一个定到火焰光度计上检流计为满度，然后从稀到浓依次进行测定，记录检流计上面的读数。以检流计的读数为纵坐标，钾的浓度为横坐标，绘制标准曲线，最后根据公式计算出结果。

　　1.3 数据分析

　　试验数据统计分析采用Excel 2003软件进行处理和作同。差异显著性的检验(ANOVA)采用 SPSS19.0软件进行分析(P<0.05)。

　　2 结果与分析

　　2.1土壤基本理化性质

测定项	pH	有机质（g/kg）	全氮（g/kg）	有效磷（mg/kg）	速效钾（mg/kg）
黄褐土	7.08	21.28	1.5	20.67	121.00

　　2.2 在需氧厌氧的条件下秸秆还田对土壤全氮含量的影响

　　图1显示在需氧的条件下秸秆还田土壤全氮含量增加0.2%和2.3，差异不显著(p<0.05);在厌氧条件下秸秆还田土壤全氮含量增加5.0%，差异显著，后来含量增加3.4%，差异不显著(p<0.05)。而且在厌氧条件下增加程度更为明显，整个过程中土壤全氮含量在需氧条件下增加了31%;在整个过程中土壤全氮含量在厌氧条件下增加了22.3%。

　　图1：在需氧厌氧条件下秸秆还田对土壤全氮含量的影响

　　2.3在需氧厌氧的条件下秸秆还田对土壤有机氮含量的影响

　　图2显示了在需氧条件下秸秆还田使土壤有机氮土壤含量增加0.5和1.5%，差异不显著(p<0.05);在厌氧条件下秸秆还田使土壤有机氮含量增加5.1%，差异显著，后来含量增加3.2%，差异不显著(p<0.05)。而且是在厌氧条件下增加程度更为明显，整个过程中土壤有机氮在需氧条件下含量增加了30,7%;在厌氧条件下土壤有机氮含量增加了20.9%。

　　图2：在需氧厌氧的条件下秸秆还田对土壤的有机氮含量的影响

　　2.4在需氧厌氧条件下秸秆还田对土壤铵态氮含量的影响

　　图3显示了在需氧条件下秸秆还田使铵态氮含量显著降低1.7%和2,2%;在厌氧条件下秸秆还田土壤铵态氮含量显著降低2.7%和5.3%。而且在厌氧条件下降低程度更加明显，整个过程中土壤铵态氮在需氧条件下降低了4.0%;在厌氧条件下土壤铵态氮降低了11.8%。

　　图3：在需氧厌氧条件下秸秆还田对土壤铵态氮含量的影响

　　2.5在需氧厌氧条件下秸秆还田对土壤硝态氮含量的影响

　　图4显示了在需氧条件下秸秆还田土壤硝态氮含量显著降低3.1%和3.8%;在厌氧条件下秸秆还田土壤硝态氮含量显著降低4.5%和5.3%。而且在厌氧条件下下降程度更为明显，在整个过程中土壤硝态氮含量在需氧条件下降低了11.4%，土壤硝态氮的含量在厌氧条件下降低了12.0%。

　　图4：在需氧厌氧条件下秸秆还田对土壤硝态氮含量的影响

　　3.讨论

　　秸秆还田的需氧和厌氧的处理经过4周时间每周分别进行采样，对其土样的全氮、有机氮、铵态氮和硝态氮进行测定，可以做出以下讨论：

　　土壤中氮素主要以有机氮形式存在，必须经过土壤中的微生物分解和矿化才可以被作物吸收和利用[10] 。本文所研究的结果表明了土壤在厌氧条件下全氮和有机氮的含量增加，但是在需氧的条件下增加不明显，原因可能是由于秸秆分解环境中氮含量较少[11],也有可能是处理时间间隔较短，而分解秸秆的过程需要更长的时间，导致需氧条件下的实验结果不够明显。

　　同时，本文所研究的结果表明了土壤的秸秆还田还使土壤中的铵态氮和硝态氮的含量降低。这其中的原因可能是在秸秆还田的条件下土壤的容重被降低了，土壤的通透性因此增加了，这样的结果是更有利于铵的硝化，然后促进了NH4+转化为NO3-。与此同时，土壤的秸秆还田还使土壤的孔隙度增加了，沿着土壤的大孔隙，土壤中的水流往下进行渗透，导致了硝态氮加剧淋失[11]。这样的结果和与李宗新[11]等研究人员研究的结果相符合。最后，在厌氧条件下，铵态氮和硝态氮的降低程度要高于需氧条件下的程度，这其中的原因可能是厌氧条件下铵的硝化效果比需氧更加明显，铵态氮转化为硝态氮更多，硝态氮淋失[11] 的更多。

　　4结论

　　1.土壤经过了秸秆还田提高了土壤中全氮和有机氮的含量;

　　2.土壤经过了秸秆还田降低了土壤中铵态氮和硝态氮的含量;

　　3.在厌氧条件下秸秆还田对结果的影响更为明显。