土壤固銨的影響因素研究

土壤固銨的影響因素研究

土壤中固體銨的含量受土壤礦物類型、nh4+濃度、土壤條件、有機質(zhì)含量、總氮含量、k+等陽離子的影響。粘土礦物固定態(tài)銨量和固定外加銨的潛力因土壤類型,以前的管理措施和干濕交替而異。隨著土壤科學(xué)的發(fā)展,國外土壤科學(xué)工作者應(yīng)用15N示蹤法及X-射線衍射技術(shù)對銨的固定機制、影響因子以及有效性等方面進行了研究,取得了不少成果,塿土固定銨的動態(tài)變化表現(xiàn)在其固銨量受固定時間,介質(zhì)溫度,溶液中銨濃度等因素的影響。臺灣學(xué)者自80年代開展了一些紅壤中云母礦物及臺灣土壤中膨脹性粘土礦物的干濕效應(yīng)、溫度效應(yīng)與鉀離子對銨固定的影響研究。可是國內(nèi)對水分、溫度和溶液中銨的濃度等影響固定態(tài)銨量的因素研究得很少。本文擬對這些因素進行較系統(tǒng)的研究。1材料和方法1.1湖南省一些稻田土壤某些供試土壤的一些基本情況和基本理化性質(zhì)見表1和表2。1.2影響銨固定因素的水、溫度和濃度1.2.1不同處理試驗分別稱取紫泥田、河沙泥、潮沙泥、黃泥田土壤(過20目篩)各50.0g,加入一定濃度的氯化銨溶液,使得50.0g土中有銨離子0.9g(水土體積比為1:1),分3個處理:長期淹水:干濕交替8次(室溫下用電風扇加速干濕進程);長期干燥。每一處理3次重復(fù)?？傇囼灂r間為45天。然后將長期淹水的土壤用濾紙濾去水分,在烘箱中于30℃下烘干,測定其固定態(tài)銨含量。1.2.2固定態(tài)銨含量的測定分別稱取紫泥田、潮沙泥土樣50.0g各3份,按上述要求加入己知濃度的氯化銨溶液,靜置,保持淹水狀態(tài),分別在20,30,40℃(烘箱中)下培養(yǎng)一周,然后取出干燥,測定固定態(tài)銨含量。1.2.3黨建線性關(guān)系處理nh4c1的制備方法,根據(jù)下提取銨離子濃度測定其堿離子濃度,當nh4c1的濃度,見表1稱取河沙泥耕層土壤(過100目,土壤代號為9808)1.00g27份,用0.0001,0.0010,0.0050,0.0100,0.1000,0.5000,1.000mol/LNH4C120ml處理,每一處理重復(fù)3次,振蕩24h,然后離心,測定上層清液中銨離子濃度。傾去上層清液,測定不同處理土壤的固定態(tài)銨含量。1.3測量設(shè)計和方法1.3.1土樣的預(yù)處理采用Silva-Bremner法,其主要步驟為:稱取1.00g過100目篩的土樣,將其置于200ml高型燒杯中,加入20ml堿性次溴酸鉀(KBrO)溶液,并用蓋子蓋住,搖勻后靜置2h。加蒸餾水60ml,在電爐或電熱板上暴沸5分鐘,冷卻,靜置(最好過夜)。傾去上層清液,以0.5mol/LKCl溶液將土樣洗入100ml離心管中,土液體積共80ml,振蕩數(shù)次,離心(離心速度為1000轉(zhuǎn)/分)共10分鐘。然后傾去上層清液,如此再洗1次,將洗凈的土樣加入20m15mol/LHF-HCl溶液,振蕩24h。然后放入龍科-A型半微量蒸餾裝置中蒸鎦(加入15m110mol/LKOH),用2%硼酸溶液吸收,以0.01mol/L的H2S04滴定。1.3.2其他重鉻酸鉀容量法測定有機質(zhì);吸管法進行土壤機械分析;高氯酸-硫酸快速消化,擴散定氮法測定土壤全N2結(jié)果與討論2.1關(guān)于粘粒的相關(guān)性對數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析(表3)表明,供試土壤固定態(tài)銨含量與<0.1mm的粘粒呈顯著正相關(guān)(r=0.412*,n=28),但與<0.001mm的粘粒的相關(guān)性很差(r=-0.056,n=28)。孫艷等和李忠佩等也有相似結(jié)論。這說明這些土壤中的固銨基質(zhì)(2:1型粘土礦物)主要分布在<0.01mm的粘粒中。但韓曉日等指出,不同施肥處理固定態(tài)銨含量與0.001mm粘粒含量呈明顯正相關(guān),但與0.01～0.001mm粘粒含量之間沒有正相關(guān)關(guān)系。各土帶內(nèi)各土壤成土母質(zhì)及成土年齡的多樣性應(yīng)該是這一差異的原因之一。2.2土壤固定態(tài)銨與全氮的關(guān)系從表3可知,土壤固定態(tài)銨含量與耕作層和表下層的有機質(zhì)、全氮、有機氮含量均無顯著相關(guān)性。這是因為:(1)雖然土壤固定態(tài)銨是土壤全氮的一部分,但是在大多數(shù)情況下,土壤固定態(tài)銨在土壤全氮中所占比例很小,特別是在耕作條件下,全氮中其它形態(tài)的氮與土壤固定態(tài)銨的富集機理很不一致,因此,土壤固定態(tài)銨與全氮不成正相關(guān);(2)土壤固定態(tài)銨的來源并非唯一性,雖然有可能來自土壤有機氮礦化和施入的化肥氮,但有相當一部分可能來自成土母質(zhì)的先天賦予,而且其可能達到的最大含量也只決定于土壤質(zhì)地和粘土礦物組成,與有機質(zhì)和有機氮的含量高低無關(guān):(3)由于這些十壤是稻田土,人們的一切農(nóng)業(yè)措施如施肥將影響著土壤肥力,這些土壤一般很肥沃,從而其固定態(tài)銨所占的比例與旱地相比相對較少。所以,土壤固定態(tài)銨含量與有機質(zhì)和有機氮均無顯著相關(guān)性。這與李生秀等有相似的結(jié)論.2.3土壤固定態(tài)銨的釋放固銨容量,即最大固銨量,是人們經(jīng)常關(guān)心的問題。在某一特定土壤條件下,土壤的最大固銨量主要是溶液中銨濃度的函數(shù)。無論是在盆栽還是田間條件下,了解施入肥料(尤其是化學(xué)氮肥)后土壤固定態(tài)銨含量的多少是十分重要的,此時固銨容量越大越好。由于土壤對銨的固定本身并不是一件壞事,它將起到把土壤介質(zhì)中過多的銨暫時貯藏起來,從而如同土壤中許多弱酸弱堿對pH起調(diào)節(jié)作用般地對銨起緩沖作用。這對防止N的流失,調(diào)節(jié)土壤溶液中銨的濃度和平穩(wěn)供氮起著積極的作用。從表4可以看出,隨著溶液中銨離子濃度增大土壤固定態(tài)銨含量也增加。同時,通過對比溶液中銨的初始濃度和平衡濃度可知,當外加溶液中銨的濃度<0.0050mol/L時,土壤固定態(tài)銨就會發(fā)生釋放。通過擬合Langmuir方程,可得最大固定態(tài)銨量為357.2mgN/kg,這與359mgN/kg相近。另外,由于供試土壤為高肥力稻田土壤,土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮含量均很高,土壤中粘土礦物的固銨位點大多數(shù)被銨所占據(jù),因此,土壤中固定態(tài)銨含量隨溶液中銨濃度升高而增加不多,而對于同一母質(zhì)發(fā)育的低肥力土壤可能又是另一情形。2.4潮沙泥和紫泥田的固定態(tài)銨含量溫度也是一個限制土壤對銨固定的因素。由表5可知,無論是潮沙泥還是紫泥田,均有固定態(tài)銨含量:30>20,30>40。這與樊小林等的結(jié)論不完全相同。究竟是何原因,還有待于進一步探討。2.5堿土礦物所含的堿水分也是影響銨固定的一個重要因素,這對以蒙脫石為主的粘土礦物的土壤來說更是如此。從表6知,除了黃泥田外,其它3種土壤的固定態(tài)銨含量有如下規(guī)律:長期淹水>干濕交替8次>長期干燥,并且,干濕交替并不顯著增加固定態(tài)銨含量(與長期干燥相比)。這與Allison的觀點相同。Thompson等指出,當交換性銨由于硝化作用或其它過程而耗竭時,風干過程將導(dǎo)致固定態(tài)銨的釋放。長期淹水室溫培養(yǎng)有利于銨與粘土礦物孔穴中的銨達到充分平衡,使得Ca2+、K+、Na+等離子被代換出來。干濕交替過程有利于NH4Cl的揮發(fā),這將降低溶液中銨的濃度,但干濕交替有利于蒙脫石固定銨離子,長期干燥使得其中2:1型粘土礦物所含的Ca2+、K+、Na+等代換得不完全。這也許是導(dǎo)致潮沙泥、紫泥田和河沙泥在3種不同處理時固定態(tài)銨出現(xiàn)上述規(guī)律的主要原因。而黃泥田是板巖風化物發(fā)育而成的,主要粘土礦物為蒙脫石,濕潤不利于銨的固定,這也許是使得黃泥田出現(xiàn)不同現(xiàn)象的原因。3土壤鉀等化學(xué)成分。條件土壤中固定態(tài)銨的影響因素是很復(fù)雜的,即包括粘土礦物類型和數(shù)量,與