土壤供氮能力是确定氮肥施用量的重要参数。本论文以黄土高原土壤类型和肥力差异较大的25个农田耕层土壤为供试土样,对黄土高于土壤供氮能力测定方法进行比较研究。由于旱地石灰性土壤起始矿质氮主要为NO3--N,且不同土壤间变异大,NH4+-N含量低而稳定,因此在以作物吸氮量为参比,评价土壤潜在供氮能力,即作物生长期间可矿化氮时,NO3--N会对其评价的可靠性产生干扰。因此,研究中分别以包括和不包括土壤起始NO3--N小麦和玉米连续两季盆栽试验作物吸氮量为参比,对9种生物培养方法和12种化学方法在评价黄土高原旱地石灰性土壤供氮能力方面的效果进行了比较研究。9种生物培养方法包括淹水培养法、通气培养2 w法、通气培养4 w法、干湿交替通气培养2 w法、间歇淋洗长期通气培养法、短期淋洗通气培养法、氮素矿化势、微生物量碳和微生物量氮;12种化学方法包括碱性高锰酸钾蒸馏法,酸性高锰酸钾法,硫酸-高锰酸钾法,磷酸盐-硼酸盐缓冲法,KCl回流煮沸法,KCl水浴法,酸化KCl法,沸水浸取法和NaHCO3-UV法;其中干湿交替通气培养法是我们根据旱地农田耕层土壤水分实际情况,对通气培养2周的修订方法;硫酸-高锰酸钾法是我们对酸性高锰酸钾法的修订方法。与此同时,对石灰性土壤微生物量碳、氮与土壤颗粒组成及氮素矿化势的关系进行了研究,并分析了黄土高原不同类型土壤微生物量碳、微生物量氮与氮素矿势的差异性。通过研究,获得以下主要研究结果:1.对生物培养法的研究表明,氮素矿化势作为土壤供氮能力指标,与淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量的相关性在几种生物方法中最高(r=0.790,p<0.01);其次以通气培养4 w、干湿交替通气培养2 w和间歇淋洗长期通气培养产生的矿化氮与淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量相关性较高,相关系数分别为0.777、0.768和0.764(p<0.01);淹水培养法与淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量相关性较低(r=0.530,p<0.01)。在包括起始矿质氮后(起始矿质氮+矿化氮),各方法与未淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量相关性大幅度提高,且以短期淋洗通气培养和通气培养2 w与作物吸氮量相关性最高(r=0.963,p<0.01);其次为通气培养4 w、干湿交替通气培养2 w、间歇淋洗长期通气培养法和氮素矿化势4种方法,与作物吸氮量的相关系数分别为0.962、0.959、0.825和0.812(p<0.01)。可见在土壤供氮能力测定方法与指标的确定上,各种生物方法受起始矿质氮(特别是NO3--N)影响较大。微生物量碳与淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量相关系数为0.555(p<0.01);微生物量氮与淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量相关系数为0.465(p<0.05);微生物量碳和氮与未淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量的相关性均未达到显著水平。可见,二者均比其它通气培养方法逊色。总结以上可见,在排除起始矿质氮,特别是NO3--N的影响后,在反映土壤潜在供氮能力上,以氮素矿化势最佳;其次为通气培养4 w、干湿交替通气培养2 w和间歇淋洗长期通气培养法。包括起始矿质氮后,通气培养4 w和干湿交替通气培养2 w与作物吸氮量性关性亦较高。因此,考虑到间歇淋洗长期通气培养法和由此得出的氮素矿化势需较长时间培养,不适于作为实验室常规分析,而通气培养4 w时间也较长,因此,可将干湿交替通气培养2 w作为较好的石灰性土壤供氮指标,该方法更符合田间实际特征。2.对化学方法进行的研究表明,在一定程度上,可用有密切关系的土壤全氮或有机质其中一项,反映有机氮或全氮存在较大差异的土壤供氮能力,但其灵敏性较差。石灰性土壤矿质氮,特别是NO3--N与未淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量之间有较高相关性(r=0.884,p<0.01),而与淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量间相关系数仅为0.472(p<0.05),说明矿质氮可反映土壤当前供氮水平,而不能反映土壤潜在供氮能力;石灰性土壤起始NO3--N对各化学方法与作物吸氮量之间相关性影响较大。磷酸盐-硼酸盐缓冲法在反映土壤总供氮能力(当前供氮能力+潜在供氮能力)方面具有较好效果,但反映潜在供氮能力的效果较差。酸性高锰酸钾法既可反映土壤潜在供氮能力,也可反映土壤总供氮能力;酸性高锰酸钾法的修订方法,即硫酸-高锰酸钾法浸取出的NH4+-N值接近于KCl回流煮沸法和KCl水浴法提取出的NH4+-N值,该方法在反映土壤总供氮能力方面与酸性高锰酸钾法相当,但在反映土壤潜在供氮能力方面不及酸性高锰酸钾法优越。碱性高锰酸钾蒸馏法无论在反映石灰性土壤当前供氮能力、潜在供氮能力,还是总供氮能力方面均不及酸性高锰酸钾法。KCl水浴法与KCl回流煮沸法相比,前者在评价石灰性土壤供氮能力方面,与酸性高锰酸钾法的效果基本相同;酸化KCl法测定值在包括起始NO3--N后虽然能够较好反映石灰性土壤总供氮能力,但在反映石灰性土壤潜在供氮能力方面并不理想;沸水浸取法和NaHCO3-UV法不宜作为石灰性土壤供氮指标。总结以上发现,酸性高锰酸钾法、KCl水浴法和硫酸-高锰酸钾法可作为反映石灰性土壤供氮能力的化学方法,其中以酸性高锰酸钾法最优,其次为KCl水浴法和硫酸-高锰酸钾法。这3种方法在不包括起始NO3--N时,可反映石灰性土壤潜在供氮能力;包括起始NO3--N后,可反映土壤总供氮能力(当前供氮能力+潜在供氮能力)。3.土壤微生物量碳、氮与全氮、有机碳之间极显著正相关,相关系数分别为0.846(p<0.01)和0.683(p<0.01),表明土壤微生物量碳、氮与土壤肥力关系密切,可作为评价土壤质量的生物学指标。土壤微生物量碳氮比(BC/BN)变化在0.8~8.6范围内,较土壤有机碳与全氮比值(C/N)(5.21~11.89)低,说明土壤微生物量氮是植物有效氮的重要储备库和源。土壤微生物量碳、氮与土壤氮素矿化势也高度相关,相关系数分别为0.741(p<0.01)和0.665(p<0.01)。土壤微生物量氮是表征土壤供氮能力的另一指标,但其数值远低于氮矿化势,前者平均为35.5μg.g-1,后者平均高达189μg.g-1。土壤微生物量碳、氮、全氮、有机碳和氮素矿化势分别与物理性粘粒(<0.01mm)呈显著或极显著的正相关,而与物理性砂粒(>0.01mm)均呈显著或极显著负相关,与物理性粘粒和物理性砂粒比值(<0.01mm/>0.01mm)也呈显著或极显著正相关,这一结果证明了土壤有机质主要通过与物理性粘粒连接而形成有机无机复合体。4.土壤微生物量碳、氮和氮素矿化势在不同类型土壤间存在显著差异,由关中平原至陕北风沙区,土壤微生物量碳、氮和氮素矿化势总体呈现下降趋势,其中以土垫旱耕人为土最高,简育干润均腐土最低,黄土正常新成土和干润砂质新成土居中:土垫旱耕人为土、简育干润均腐土、黄土正常新成土和干润砂质新成土的微生物量碳分别为305.2μg.g-1,108.4μg.g-1,161.7μg.g-1和125.4μg.g-1,微生物量氮分别为43.8μg.g-1,20.3μg.g-1,26.0μg.g-1和30.6μg.g-1,氮素矿化势分别为223μg.g-1,75μg.g-1,163μg.g-1和193μg.g-1。土壤氮素矿化速率常数则以简育干润均腐土最大,干润砂质新成土最低,土垫旱耕人为土和黄土正常新成土居中:土垫旱耕人为土、简育干润均腐土、黄土正常新成土和干润砂质新成土的矿化速率常数分别为0.039 w-1,0.044 w-1,0.031 w-1和0.019 w-1。不同类型土壤微生物量碳、氮与氮素矿化势的差异,主要与土壤形成过程、输入土壤的植物同化产物和土壤有机质的差异等有关,研究结果对分析黄土高原土壤生产力形成过程具有一定参考价值。