不同改良剂对酸性土壤的修复效应

为明确不同改良剂对酸性植烟土壤的修复效应,采用盆栽试验,分析了施用丰收延酸性土壤改良剂、金叶酸性土壤改良剂及石灰后土壤pH、水解性酸、潜性酸及土壤交换性能的动态变化。结果表明:施用改良剂可提高土壤pH 3.01%~24.11%,降低土壤水解性酸16.08%~50.46%、交换性Al 3+51.80%~64.27%、交换性H+含量84.12%~93.56%,提高土壤交换性盐基总量45.18%~46.16%、阳离子交换量0.33%~20.10%、盐基饱和度21.35%~49.78%。施用土壤改良剂后,土壤pH先升高后下降,至移栽60天后趋于稳定;土壤水解性酸在烤烟移栽后30~90天差异较小,至移栽后120天略有增加。施用石灰的土壤交换性氢、交换性铝一直下降,但施用丰收延、金叶酸性土壤改良剂的土壤交换性铝下降至烟苗移栽后120天略有增加,土壤交换性氢上升至烟苗移栽后120天大幅度下降。施用土壤改良剂后,土壤交换性盐基总量、阳离子交换量、盐基饱和度一直提高,但变化幅度较小。不同土壤改良剂的材料来源及组成成分不同,其对酸性土壤的恢复效果也不同,以施用石灰的效果最好。     

热带亚热带酸性土壤硝化作用与氮淋溶特征

通过室内好气培养和土柱模拟淋洗培养试验,研究了氨基氮肥加入对热带亚热带4种不同性质和利用方式酸性土壤硝化、氮及盐基离子淋溶、土壤及淋出液酸化的影响。4种土壤分别为采自花岗岩发育的海南林地砖红壤(HR)、玄武岩发育的云南林地砖红壤(YR)、第四纪红黏土发育的江西旱地红壤(RU)和第四纪下蜀黄土发育的江苏旱地黄棕壤(YU)。结果表明:4种土壤硝化作用大小表现为YURUYRHR。HR主要以可溶性有机氮(DON)和NH_4~+-N形态淋失,YU土壤的氮淋溶形态以NO_3~–-N为主,YR和RU土壤的氮淋溶形态NO_3~–-N、NH_4~+-N和DON兼而有之。盐基离子总淋失量与NO_3~–-N淋失量显著正相关,但各盐基离子淋失由于离子本性和土壤性质差异并不完全一致。Ca~(2+)在缓冲外源NH_4~+-N硝化致酸和平衡NO_3~–-N淋失所带负电荷过程中起重要作用。在阳离子交换量小、盐基饱和度低的土壤(如RU土壤),外源NH_4~+-N的硝化和淋失不仅导致盐基离子淋失,而且引发NH_4~+-N、甚至是H~+淋失。综上,热带亚热带地区土壤上外源氮输入的增加可能会在更短的时间内导致氮素向系统外的流失,引发环境问题。     

生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田稻季田面水及 渗漏液氮素动态变化的影响

采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合(N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、N-丙基硫代磷酰三胺(NPPT)和2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP))与施肥模式(一次性施肥和分次施肥)互作对黄泥田稻季田面水和渗漏液氮(N)素浓度动态变化特征的影响。结果表明,黄泥田稻季田面水和渗漏液中N素形态分别以NH4+-N和NO–3-N为主。基肥施用后,稻田田面水中NH4+-N和总氮(TN)浓度于第1天达到峰值后降低,第6天分别降为峰值的57.9%～69.1%、41.9%～59.0%(一次性施肥)和29.9%～60.7%、60.9%～69.7%(分次施肥);稻田渗漏液中NO–3-N和TN浓度于第1～3天达到峰值后降低,第6天分别降为峰值的51.4%～56.5%、56.6%～61.6%(一次性施肥)和45.3%～57.5%、51.1%～59.6%(分次施肥)。不同施肥模式下,硝化抑制剂CP会提高田面水NH4+-N浓度,而脲酶抑制剂NBPT/NPPT或配施CP有效抑制脲酶活性,降低田面水NH4+-N峰值;CP显著降低渗漏液NO–3-N浓度,且CP或配施NBPT/NPPT有效抑制硝化作用,降低渗漏液NO–3-N峰值。新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的稻田田面水和渗漏液N素浓度动态变化特征与NBPT相似。总之,生化抑制剂与适宜的氮肥运筹相结合更能有效延缓黄泥田中尿素水解,抑制硝化作用,减少N素径流和渗漏损失。     

休耕轮作对黑土酸化的影响

通过长期定位试验,在吉林省德惠市采集休耕轮作的土壤样品,研究休耕轮作对土壤pH值及土壤交换性H+、Al3+的影响;休耕轮作对土壤阳离子交换性能的影响;休耕轮作的土壤pH值与各相关理化性状的相关性;休耕轮作对土壤缓冲性能的影响以及对酸化速率的影响.结果表明:(1)土壤经过休耕轮作后,土壤酸化得到缓解,土壤交换性酸(交换性H+和交换性Al3+)呈下降的趋势,土壤pH随着交换性酸的降低而升高;交换性H+和交换性Al3+含量随土壤有机质含量的增加而减小.(2)休耕轮作措施能够增加土壤中阳离子交换量及盐基饱和度;(3)土壤pH与各盐基阳离子的相关性大小依次为Ca2+＞ Na+＞ K+＞Mg2+,并且交换性Ca2+含量最多,占盐基总量的89％～95％,对盐基饱和度贡献最大;(4)休耕轮作措施能够增加土壤的酸碱缓冲容量,休耕轮作后的土壤最高酸碱缓冲容量是长期连作土壤酸碱缓冲容量的2倍以上,从而增强了土壤对酸碱的缓冲性能,并且降低了土壤的酸化速率.     

保护地土壤酸度特征及酸化机制研究

在辽宁省沈阳市于洪地区采集保护地及其相邻露地旱田土壤样品,测定土壤交换性酸、交换性盐基离子组成和土壤pH,研究保护地土壤酸化特征以及土壤pH与潜性酸、交换性盐基的关系。结果表明:（1）建成保护地栽培蔬菜后,保护地土壤酸化趋势明显,土壤交换性酸(交换性H⁺和Al³⁺)呈上升的趋势,土壤pH随着交换性酸的增多而降低;Al³⁺在交换性酸中所占比例随交换性酸总量增加而增大,随有机质含量增加而减小;H+在交换性酸中所占比例则呈相反的变化趋势。（2）保护地各土层土壤交换性盐基总量较露地相应层次土壤均有所增加,其中交换性Mg²⁺、K⁺、Na⁺含量均高于露地,而交换性Ca²⁺含量变化不明显;保护地各土层土壤交换性Mg²⁺、K⁺、Na⁺饱和度较露地相应层次土壤均有所增加,但盐基饱和度、交换性Ca²⁺饱和度下降明显。（3）土壤pH与交换性酸、非交换性酸含量呈极显著负相关,而与盐基饱和度呈极显著正相关,且主要受占优势的交换性Ca²⁺制约。     

三种氮肥对红壤硝化作用及酸化过程影响的研究

以安徽郎溪耕地红壤耕层土壤为对象,采用室内恒温培养方法,研究了CO(NH2)2、(NH4)2SO4及NH4HCO3 3种氮肥在不同施用量条件下对土壤硝化作用及酸化过程的影响。结果表明:对照处理土壤的净硝化速率为(NO2-+NO3-)-N 25.7 mol /(kg?d);3种化学氮肥添加到土壤后均显著促进了土壤的硝化作用,CO(NH2)2、NH4HCO3处理土壤的净硝化速率分别为(NO2-+NO3-)-N 51.3～189.6、50.7～149.9 mol /(kg?d),且净硝化速率随氮肥用量增加而增加;(NH4)2SO4处理土壤的净硝化速率为(NO2-+NO3-)-N 60.5～107.9 mol /(kg?d),以施用量N 150 mg /kg时最大。研究同时发现, 3种化学氮肥均导致土壤pH下降,CO(NH2)2、 NH4HCO3处理土壤pH较对照处理分别下降0.11～0.43、0.02～0.36 pH单位,氮肥施用越多,pH下降越大;(NH4)2SO4处理土壤pH较对照处理下降0.08～0.26 pH单位,以施用量N 150 mg /kg时下降最大, N 300 mg /kg时下降最小。统计分析表明,土壤pH与土壤中(NO2-+NO3-)-N含量呈极显著负相关,土壤酸化速率与净硝化速率有显著的线性相关关系,说明氮肥通过硝化作用影响土壤酸度。     

长江三角洲城乡交错区农业土壤pH特征及影响因素探讨——以江苏省无锡市为例

城乡交错区经济的迅速发展对土壤pH产生了明显的影响。以无锡市某城乡交错区为例,研究了土壤pH的时空变异及与土壤性质的关系,探讨了影响土壤pH变化的主要因素。结果显示,该区土壤pH变化较大(3.74～8.50),土壤酸度由交换性H+、Al3+共同决定,蔬菜地土壤由于交换性H+和Al3+的出现降低了盐基总量和盐基饱和度,导致pH降低。稻田改种蔬菜后,土壤明显酸化,pH均值从6.43降至5.40;工企业周围土壤pH也明显降低;相反,在城镇周围及公路两侧土壤pH则明显较高。综合分析表明,该地区土壤pH的变化受农业活动影响较大,包括土地利用的变化,持续的强烈利用和大量施用无机化肥等;另外,工业活动也使得企业周围土壤pH明显降低;其次,公路和城镇建设带入的碱性物质使土壤pH增加,建议增加有机肥施用及水旱轮作进行改良。     

施氮对紫色土交换性酸及盐基饱和度的影响

通过土柱淋溶模拟试验研究不同氮肥种类及施用水平对紫色土交换性酸(EA)和盐基饱和度(BS)的影响。结果表明:(1)经施氮淋溶后紫色土pH下降,且与施氮量成反比,同一施氮水平下,土壤pH下降表现为硫铵硝铵尿素。(2)施用不同种类氮肥,土壤交换性H+和交换性Al 3+的含量不同,同一施氮水平下,表现为硫铵硝铵尿素,且与施氮量呈正相关。(3)土壤中交换性H+和交换性Al 3+均随着交换酸总量的增加而增加。在施用尿素和硝铵时,土壤交换性酸主要由交换性Al 3+决定;而施用硫铵时,则由交换性H+和交换性Al 3+共同决定。(4)施氮后土壤交换性盐基总量较原土降低,其含量表现为Ca2+Mg2+K+Na+;盐基饱和度亦下降,且与施氮量呈负相关,在同一施氮水平上,不同氮肥表现为尿素硝铵硫铵。(5)紫色土pH随交换性酸(EA)的升高而降低,随交换性盐基(EB)总量的增加而升高,其中EA对pH的变化起主导作用。     

根际施肥调控对油菜硝酸盐含量的影响研究

利用盆栽试验,测定了肥料周围不同距离处土壤中NH4+与NO3-增量的变化,验证不同施肥方式对小油菜产量与NO3-含量的影响。结果发现,通过肥料在土壤中的扩散作用,肥料氮对土壤NH4+与NO3-增量的影响范围主要是在距肥料4cm内,但集中施肥与酸性根际肥(Ph1.0～2.0)的显著差异则是在2cm内;后者的NH4+扩散与硝化作用都较前者弱。其中,在距肥料1cm处,集中施肥的土壤NH4+增量于施肥一周后达最大值,而酸性根际肥则在两周后,且两者NH4+增量差异显著;在2cm处,二者土壤NH4+增量达最大值的时间都较1cm处晚一周,且前者显著低于后者,而后者土壤的NO3-增量都低于前者。在盆栽试验中,酸性根际肥使小油菜的土壤NH4+含量显著提高,而NO3-含量却很低。与集中施肥比较,土壤NH4+含量提高13%,NO3-含量降低72%～89%,小油菜的硝酸盐累积量降低了28%,小油菜产量增加39%。     

积盐对设施栽培土壤酸度及酸组成的影响

[目的]探讨盐渍化对土壤酸度的可能影响,为了解设施栽培土壤的酸化过程提供依据。[方法]采集了不同酸化特征的设施栽培土壤、露天栽培土壤和自然酸性土壤等3类表层土壤和剖面分层土壤样品,通过化学分析和室内添加肥料盐及土壤洗盐模拟试验,比较研究设施栽培土壤、露天栽培土壤与自然酸性土壤中活性酸、潜性酸、盐基饱和度之间关系差异及其受土壤盐分积累的影响。[结果]与自然酸性土壤相比,设施栽培土壤的酸是人为输入式,其酸化主要发生在表层,土壤剖面呈自上而下下降。在相同交换性酸水平的条件下,设施栽培土壤的pH值最低,其次为露天栽培土壤,而自然酸性土壤的pH值相对较高。在相同土壤pH值的情况下,自然酸性土壤的盐基饱和度明显低于设施栽培土壤和露天栽培土壤,而设施栽培土壤的盐基饱和度高于露天栽培土壤;设施栽培土壤的交换性酸中活性酸组成比例高于自然酸性土壤。增加中盐的积累可显著降低设施栽培土壤pH值;设施栽培土壤的盐分淋洗过程在降低土壤盐分的同时也降低了土壤的活性酸(提高了土壤的pH值)。[结论]盐分的积累增强了设施栽培土壤中潜性酸向活性酸的转化,高量施用化肥不仅可直接通过酸性物质的输入促进土壤pH值的下降,同时由此引起的盐分也可在一定程度上进一步降低土壤的pH值。     

四川盆地酸性紫色水稻土硝化作用的类型及氧化锰的影响

酸性土壤中的硝化活性存在很大空间变异,并且其硝化类型也因土壤环境条件而异。锰氧化物作为土壤矿物的一种,可能通过其生物毒性及作用土壤氮矿化等影响硝化过程。本研究在四川盆地分别采集pH为4.6,4.9两种酸性紫色水稻土,通过添加乙炔或锰氧化物,探究四川盆地酸性水稻土硝化作用的主要类型以及锰氧化物对硝化作用的影响。结果表明:酸性水稻土中存在显著的硝化活性,加入乙炔后,pH4.9空白对照和pH4.9加硫酸铵处理的两种酸性紫色水稻土的净硝化速率均显著下降,分别从0.46 mg kg~(-1)d~(-1),0.58 mg kg~(-1)d~(-1)降至-0.08 mg kg~(-1)d~(-1),-0.15 mg kg~(-1)d~(-1),证明酸性水稻土的硝化作用主要以自养硝化作用为主;pH4.6,4.9土样加入锰氧化物后,净硝化速率分别从2.07 mg kg~(-1)d~(-1),3.17 mg kg~(-1)d~(-1)下降到0.60 mg kg~(-1)d~(-1),2.71 mg kg~(-1)d~(-1),表明锰氧化物对酸性水稻土硝化作用的净效应是抑制作用,可能的原因是酸性条件下锰氧化物对硝化微生物的毒性所致。     

铁氧化物影响土壤硝化作用动力学的作用机制

为探究铁氧化物对土壤硝化动力学的影响,以全铁含量低的酸性潮土(pH4.9)和中性潮土(pH7.2)为研究对象,通过7d的室内恒温(28℃)培养,研究了不同pH土壤在添加0(对照),0.5%,1%,3%,5%,10%(重量比)铁氧化物后的硝化动力学过程。结果表明:铁氧化物加入量超过3%,则改变中性潮土的硝化动力学过程由一级变为零级模型。不同含量铁氧化物加入后,酸性潮土的硝化过程均符合一级动力学模型。加铁处理的酸性潮土,其净矿化速率均显著高于不加铁处理。加铁量为10%处理的净矿化速率为4.12mg/(kg·d),是不加铁处理的7.82倍。随着铁氧化物加入量的增加,酸性潮土净硝化速率显著升高而中性潮土净硝化速率却显著下降。酸性潮土中铁氧化物加入量超过3%的处理,其净硝化速率极显著高于加铁量小于3%的处理。总之,铁氧化物的加入显著促进酸性潮土的净硝化速率,对中性潮土的净硝化速率却有显著抑制作用,并且加入量越大对2种土壤的作用效果越显著。3%的铁氧化物加入量是显著影响酸性潮土和中性潮土硝化作用的临界值。     

Autotrophic nitrification in a fertilized acid heath soil

The nature of nitrification in fertilized, acid heath soils was studied. Autotrophic ammoniumand nitrite-oxidizing bacteria were enumerated in non-fertilized and fertilized heath soils. Ammoniumoxidizing bacteria were not detected in the non-fertilized soils, whereas nitrite-oxidizing bacteria were only found in the organic layer. Enrichment of acid heath soils with NPK fertilizer increased the number of autotrophic ammonium- and nitrite-oxidizing bacteria in the organic (F + H) layer as well as in the upper part of the mineral (Ah) layer, although the pH of the soil hardly changed with fertilization. In soil suspensions of the upper mineral layer of fertilized heath soils, nitrification was shown to be autotrophic as nitrification was completely inhibited by the addition of nitrapyrin under both neutral and acid conditions. Stimulation of nitrification by addition of peptone appeared to be due to the increase in pH caused by ammonification of peptone. Under acid conditions, nitrification seemed to be coupled with net nitrogen mineralization. The possible influence of vegetation on nitrification is discussed.     

Nitrification in acid tea soils and a neutral grassland soil: Effects of nitrification inhibitors and inorganic salts

Nitrification was much slower in five strongly acid (pH 4.0–4.3) soils from tea plantations in Sri Lanka than in a near-neutral grassland soil from the U.K., suggesting that the nitrifiers in these tea soils are close to the lower limit of their pH range. Nitrapyrin effectively inhibited nitrification in all the soils: dicyandiamide was less effective. Low concentrations of KC1 slowed nitrification in the acid tea soils but not in the near-neutral grassland soil. The concentrations of KC1 used (up to 20 mM) were sufficient to cause measurable decreases in soil pH in both acid and neutral soils. It is proposed that this salt-induced decrease in pH is detrimental to nitrifying organisms operating at the limit of their pH range but not to nitrifiers nearer their pH optimum.     

Soil pH controls nitrification and carbon substrate utilization more than urea or charcoal in some highly acidic soils

Understanding the mechanism and key controlling factors of nitrification in highly acidic soils is important from both ecological and environmental perspectives. Many acid soils are also characterized by vegetation that produces polyphenolic and terpene compounds that inhibit microbial activity. We investigated the potentially ameliorative effects of lime, charcoal, and urea additions on soil nitrification and carbon substrate utilization (using the MicroResp method). Four soils were studied from widely different environments but with similar pH and inputs of phytochemicals to determine the relative effects of these potentially controlling factors. The addition of charcoal had no significant effect on net nitrification, but charcoal significantly increased soil basal respiration and altered C substrate utilization in the two Scottish soils. Urea greatly increased nitrification in both the Chinese soils, but there was no effect of urea on nitrification in the two Scottish soils. Lime application increased nitrification in all the soils except for the Chinese mixed forest soil. Multivariate analysis of the C source utilization data revealed that lime altered C substrate utilization more than urea or charcoal in these highly acidic soils. Our results suggest that acid-tolerant nitrifiers do exist in these soils and have potential for high activity, and pH (lime addition) and N-substrate (urea) most often increased nitrification. However, no single factor controlled nitrification in every soil, suggesting an interaction between abiotic and nitrifier community composition as a result of land use and soil type interactions.     

石灰和双氰胺对红壤酸化和硝化作用的影响及其机制

施用石灰是改良酸性土壤的重要措施,但其对土壤硝化作用的增强不仅加速土壤酸化,也增加硝态氮流失风险。传统的硝化抑制剂双氰胺(Dicyandiamide,DCD)能否在石灰改变pH的条件下始终有效抑制硝化是当前红壤区生产中亟需解决的问题。采用短期土壤培养试验,探讨了不同用量石灰与DCD配合施用对土壤酸化和硝化作用的影响及其机制。结果表明:施用一定量的石灰(≤4 g·kg^–1)显著提高土壤pH,通过促进氨氧化细菌的生长以促进硝化作用。在不同pH条件下,DCD对红壤硝化过程均有显著抑制效果。在较高pH(pH 7.0~7.8)条件下,DCD主要通过降低氨氧化细菌的丰度以抑制硝化,而在低pH(pH<6.0)条件下,DCD对氨氧化古菌和氨氧化细菌的丰度均有抑制作用。此外,DCD通过抑制土壤硝化,显著提高了土壤pH。上述结果表明,适宜量(2~4 g·kg^–1)的石灰和DCD结合施用不仅能够减缓红壤酸化,而且能够抑制硝化作用,降低硝态氮的潜在环境风险。     

pH 升高对红壤硝化过程产生 N2O 的影响

对红壤添加NaOH培养获得不同pH系列的土壤.通过室内培养试验.研究了3种pH条件下土壤的N_2O排放和无机N的变化情况.结果表明:硝化活性随土壤pH升高而增强:pH升高增加了土壤N_2O的释放;纯化学过程对N_2O散发的贡献随pH的升高而降低;Nitrapyrin在pH 4.8和pH 6.0时表现山硝化抑制作用,在pH 8.5时抑制效果不明显,且提高了培养期间pH8.5土壤N_2O的释放量.     

土地利用方式对湿润亚热带土壤硝化作用的影响

在土壤最大持水量60%和30℃条件下对采自江西的自然土壤(森林和灌丛)和农业利用土壤(稻田、旱地和茶园)进行了实验室培养,研究土地利用对硝化作用的影响。结果表明,由于土壤呈酸性(pH4.2～6.3,平均为4.9),供试土壤的硝化作用很弱甚至缺失。当无外加铵态氮时,土壤的硝化速率与有机氮矿化速率呈显著的线性关系(p<0.01),而与土壤pH无关;当外加铵态氮使基质饱和时,硝化速率与土壤pH显著相关(p<0.01)。农业利用显著提高土壤的硝化作用能力,绝大部分自然土壤(78%)的净硝化速率小于净矿化速率,无机氮以铵态氮为主,而绝大部分农业利用土壤(74%)的净硝化速率大于净矿化速率。农业利用通过提高土壤pH、氮肥施用刺激硝化作用及改善土壤磷素供应状况等途径促进土壤的硝化作用。农业利用土壤硝化作用能力的提高增加了氮肥以硝态氮形态淋失的风险。     

pH regulates key players of nitrification in paddy soils

Increasing lines of evidence have suggested the functional importance of ammonia-oxidizing archaea (AOA) rather than bacteria (AOB) for nitrification in upland soils with low pH. However, it remains unclear whether niche specialization of AOA and AOB occurs in rice paddy wetlands constrained by oxygen availability. Using DNA-based stable isotope probing, we conclude that AOA dominated nitrification activity in acidic paddy soils (pH 5.6) while AOB dominated in alkaline soils (pH 8.2). Nitrification activity was stimulated by urea fertilization and accompanied by a significant increase of AOA in acid soils and AOB in alkaline soils. DNA-based stable isotope probing indicated significant assimilation of ¹³CO₂ for AOA only in acidic paddy soil, while AOB was the solely responsible for ammonia oxidation in the alkaline paddy soil. Phylogenetic analysis further indicated that AOA members within the soil group 1.1b lineage dominated nitrification in acid soils. Ammonia oxidation in the alkaline soil was catalyzed by Nitrosospira cluster 3-like AOB, suggesting that the physiological diversity of AOA is more complicated than previously thought, and soil pH plays important roles in shaping the community structures of ammonia oxidizers in paddy field.     

两种硝化抑制剂在不同土壤中的效果比较

采用室内培养试验,比较了两种硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)在4种典型农田土壤(水稻土、潮土、黑土、红壤)中的抑制效果。结果表明,在培养期内土壤pH和NH4+-N呈先上升后下降的趋势,NO3--N和表观硝化率呈逐渐上升的趋势。与单施尿素处理(U)相比,添加硝化抑制剂显著增加了土壤NH4+-N含量,降低了NO3--N含量,表观硝化率表现为UU+DMPPU+DCD。在水稻土和潮土中,单施尿素处理的硝化过程到第14天时基本完成,添加硝化抑制剂使硝化过程延长了至少28天。在黑土和红壤中,尤其是在红壤中,硝化过程相对缓慢,施用抑制剂虽然降低了土壤的表观硝化率,但降低的程度低于水稻土和潮土。总之,在推荐用量下10%DCD的硝化抑制效果优于1%DMPP,且这两种抑制剂在不同土壤中的抑制效果不同。