几种稻田土壤对铵的矿物固定的动力学与热力学研究

本文采用振荡平衡法研究了紫泥田、河沙泥、灰泥田及红黄泥4种稻田土壤对铵的矿物固定的动力学及热力学特性。结果表明,供试土壤对添加铵的矿物固定速度很快,随着固铵量增多,固铵速度下降,反应后24小时固定基本上达到平衡,不因土壤种类而异。数学拟合结果表明,以一级动力学方程和E lovich方程描述供试土壤对铵的矿物固定资料最优,抛物扩散方程也能较满意地描述实验结果,以零级方程的拟合效果最差。供试土壤对铵的矿物固定的热力学资料均能用一元Langmu ir吸附等温式、Freund lich吸附等温式和Temk in吸附等温式拟合,拟合结果均达极显著水平,但以一元Langmu ir吸附等温式的拟合结果最优,由一元Langmu ir吸附等温式可以求得土壤对铵的矿物固定的热力学平衡常数、最大固铵量以及固铵过程中的自由能变△G°。供试土壤固铵过程的自由能变△G°均为负值,说明供试土壤对铵的矿物固定为一自发过程,4种土壤固铵强度依次为紫泥田>河沙泥>灰泥田>红黄泥。     

成都平原几种水稻土的固定态铵及其有效性

研究了成都平原几种代表性水稻土的固定态铵含量，生物有效性及表土的固铵能力。各土壤的固定态铵含量和固铵能力因母质而异，发育于紫色土沉积物的水稻土固铵能力最高，发育行岷江冲积物的土壤次之，二者固定态铵含量均较高，发育于黄壤残积物质的土壤固定态铵含量和固铵能力均最低。     

我国土壤中的固定态铵

叙述了全国除高山土带和亚高山土带外各土带土壤中固定态铵的绝对含量和相对含量以及各主要土壤的固铵能力,讨论了固定态铵的来源、影响固定态铵含量和土壤固铵能力的因素。以及铵的固定和释放在土壤氮素内循环中的意义。以土带为单位,各土带中,黄棕壤带内的土壤的固定态铵含量较高,为２５７ｍｇ／ｋｇ,砖红壤带内的土壤最低,仅为４８ｍｇ／ｋｇ。耕地土壤０～２０ｃｍ土体中,固定态铵的储量全国平均约为全氮储量的１５％。各     

湖南省主要稻田土壤的固定态铵含量与最大固铵容量

应用Silva-Bremner法,研究了湖南省7种主要母质发育的稻田土壤的固定态铵含量和最大固铵容量。研究结果表明:①供试耕层土壤固定态铵含量变动在69.2~457.5mg/kg之间,平均为304.7mg/kg±96.7mg/kg,占土壤全N的2.6%~25.7%,平均为14.0%±5.1%,是该地区一项重要的土壤N素资源。7种不同母质发育的稻田耕层土壤固定态铵含量的大小顺序为:湖潮泥>黄泥田>河沙泥>紫泥田>灰泥田>红黄泥>麻沙泥。②在土壤剖面中,土壤固定态铵含量随剖面深度的变化因土壤类型不同而不同,但其相对含量随深度增加而恒增大:表层平均为15.1%±6.6%,亚表层为25.9%±11.7%,表下第3层平均为34.6%±16.3%。③供试耕层土壤的最大固铵容量以湖潮泥最高,达658.7mg/kg,以麻沙泥最低,为97.6mg/kg。④相关分析表明,土壤耕层固定态铵含量与0.01~0.001mm黏粒含量呈极显著正相关(r=0.698**,n=28),与有机质、全N、碱解N、CEC、缓效K和<0.001mm黏粒含量的相关性均不显著。耕层土壤最大固铵容量与固定态铵量呈极显著正相关(r=0.841**,n=32),与0.01~0.001mm黏粒含量呈极显著正相关(r=0.659**,n=28)。     

不同粒级土粒固定态铵的初步研究

通过对土 同粒级土粒固定态铵含量及其固铵，释铵数量的测定，得到如下结果：粘土矿物种类对土固定态铵的影响比粘粒含量更为重要；土壤中，粘粒所含固定态铵数量最大，粉粒也含有相当数量的固定态铵；粘粒，粉粒和砂粒都具有释放其固定态铵的能力。     

外源氮添加对不同种植年限设施菜田土壤固定态铵含量的影响

研究外源氮(N)添加对不同种植年限设施菜田土壤固定态铵含量及最大固铵量的影响。选取4个不同种植年限（0年、2年、13年和21年）的设施菜田土壤,分别设置4个外源氮添加处理,进行为期36天的室内培养,测定不同种植年限和外源氮添加处理下的土壤固定态铵含量,并计算其最大固铵量。4个外源氮添加处理分别是:（1）CK,不添加任何氮肥,为对照;（2）CF,常规施氮,添加尿素态N 374 mg kg?1干土;（3）RCF,减量施氮（减N 46%,添加尿素态N 200 mg kg?1干土）;（4）RCF + OM,减量施氮配施有机氮（添加尿素态N 150 mg kg?1干土并以鸡粪形式添加有机态氮50 mg kg?1干土）。结果显示:随设施蔬菜种植年限的增加,土壤本底固定态铵含量呈逐渐增加的趋势,而最大固铵量却呈下降的趋势。同一种植年限下,各施肥处理在培养过程中的土壤固定态铵含量总体表现为CK < RCF + OM < RCF < CF,说明施肥可增加土壤固定态铵含量,但其增幅大小受施肥量的多少和施肥种类影响,其中CF处理土壤固铵量为最大（98.61 mg kg?1）,显著高于RCF和RCF + OM处理,而RCF处理的土壤固铵量（84.76 mg kg?1）又高于RCF + OM处理（77.34 mg kg?1）。设施菜田增施氮肥可提高土壤固定态铵的含量,且化肥较有机肥的效果更优。     

长期施肥对土壤固定态铵含量及其有效性影响

棕壤连续13年定位试验表明,长期施用化肥或低量有机肥对土壤固定态接含量均无显著影响;而施用高量有机肥区固定态接含量比试验前平均增加30.2％。这部分增加的固定态按主要来自土壤有机氮矿化补充。施肥后固定态铵的净增加量超过作物施氮量是土壤激发效应的结果。土壤原有固定态铵含量在113～116mg／kg,对作物无效,而新固定态按时作物有效。生长季耕层土壤固定态铵总释放量（N）对照区为43kg／hm2,化肥区平均为110kg／hm2;有机肥与化肥配合区平均为165kg／hm2。施钾对固定态铵的释放有一定抑制作用。     

我国一些耕地土壤的固定态铵含量和最大固铵量

部分固定态铵能为植物所利用;土壤对铵的固定既可减少肥料氮的损失,又可改善肥料氮的供应过程。     

湖南几种耕地土壤固定添加铵的动力学研究

通过野外调查取样、室内培养试验和分析测定，研究了湖南省几种成土母质发育的旱地土壤和稻田土壤固定添加铵的动力学特性。结果表明，供试土壤对添加铵的固定速度很快，尤其在反应的前8～12h内速度更快，12h后速度逐渐变慢，24h以后，土壤对外源铵的固定已基本达到平衡。数学拟合表明，一级动力学方程和Elovich方程两种动力学模型能较好地拟合供试土壤固定添加铵的动力学特性，经统计均达极显著水平，抛物扩散方程也有较好的拟合效果，零级方程较差。由一级动力学方程求得的不同土壤固铵动力学参数：理论最大固铵量（A）、反应速率常数（b）以及反应半时值明显不同。耕型石灰性紫色土、耕型酸性紫色土、耕型棕色石灰土和耕型石灰岩红壤的理论最大固铵量和反应半时值分别为212．3mg kg^-1、179．0mg kg^-1、142．9mg kg^-1.13．7mg kg^-1和29．75h、25．96h、27．18h、23．49h；紫泥田、河沙泥、灰泥田和红黄泥的理论最大固铵量和反应半时值分别为86．2mg kg^-1、68．7mg kg^-1,31．8mg kg^-1、19．1mg kg^-1和14．50h、15．10h、15．51h、18．43h。耕型石灰性紫色土、耕型酸性紫色土、耕型棕色石灰土和耕型石灰岩红壤的反应速率常数分别为0．0233 h^-1、0．0267h^-1、0．0255h^-1、0．0295h^-1；紫泥田、河沙泥、灰泥田和红黄泥的反应速率常数分别为0．0478h^-1、0．0459h^-1、0．0447h^-1、0．0376h^-1.除耕型石灰岩红壤以外，旱地土壤的理论最大固铵量和反应半时值均明显大于水田土壤，而反应速率常数明显小于水田土壤。     

施用有机、无机肥后土壤微生物量、固定态铵的变化及其有效性研究

利用¹⁵N示踪技术和盆栽试验研究了施用有机、无机肥料后，土壤微生物量C、N和土壤固定态铵的变化及其生物有效性。结果表明:土壤微生物量C在小麦三叶期时较高，之后随着外界温度的下降，生物量C逐渐下降;小麦返青后又上升，至开花前后达到最高值，为554.9～794.4mg／kg。并以施用稻草和猪粪处理的最高，单施硫铵的最低，以后逐渐降低直至收获。土壤微生物量N的变化与C的变化不太一致，土壤微生物量N在小麦三叶期最高，为40.8～79.0mg／kg，并以施猪粪和稻草处理的最高，对照处理中最低;随着小麦的生长逐渐下降，到小麦开花前后下降到最低点，但至成熟时又有所上升。土壤固定态铵的变化趋势与土壤微生物N的变化趋势相似。施肥后被固定在微生物体内和粘土矿物中的N，在小麦生长期间有很大部分仍能被小麦吸收利用。被固定在微生物体内的硫铵N、稻草N和猪粪N的最大释放率分别为64.7％～84.3％、60.4％～77.1％、59.3％～685％;被固定在粘土矿物中硫铵N的最大释放率为59.5％～76.2％。     

湖南旱地土壤对铵离子的矿物固定与固定态铵释放的动力学研究

采用振荡平衡法和好气培养-间歇淋洗法研究了湖南省主要旱地土壤对添加铵离子的矿物学固定和土壤固定态铵释放的动力学特性。结果表明,供试土壤对添加铵离子的矿物固定速度很快,反应12小时后基本上达到了最大固定量;而土壤固定态铵的释放则非常缓慢,反应42天后仍未达到最大释放量。这一动力学特征有利于土壤对溶液中NH4+的保持,防止NH4+的环境污染,有效地为作物供氮和提高氮肥利用率。一级动力学方程能较好地拟合供试土壤对铵离子的矿物学固定的动力学资料,一级动力学方程和抛物扩散率方程均能较好地拟合供试土壤固定态铵释放的动力学资料,表现为相关系数r值较高,标准误SE值较低。     

施用有机、无机肥后土壤微生物量、固定态铵的变化及其有效性研究

利用15N示踪技术和盆栽试验研究了施用有机、无机肥料后，土壤微生物量C、N和土壤固定态铵的变化及其生物有效性。结果表明:土壤微生物量C在小麦三叶期时较高，之后随着外界温度的下降，生物量C逐渐下降;小麦返青后又上升，至开花前后达到最高值，为554.9～794.4mg／kg。并以施用稻草和猪粪处理的最高，单施硫铵的最低，以后逐渐降低直至收获。土壤微生物量N的变化与C的变化不太一致，土壤微生物量N在小麦三叶期最高，为40.8～79.0mg／kg，并以施猪粪和稻草处理的最高，对照处理中最低;随着小麦的生长逐渐下降，到小麦开花前后下降到最低点，但至成熟时又有所上升。土壤固定态铵的变化趋势与土壤微生物N的变化趋势相似。施肥后被固定在微生物体内和粘土矿物中的N，在小麦生长期间有很大部分仍能被小麦吸收利用。被固定在微生物体内的硫铵N、稻草N和猪粪N的最大释放率分别为64.7％～84.3％、60.4％～77.1％、59.3％～685％;被固定在粘土矿物中硫铵N的最大释放率为59.5％～76.2％。     

土壤固定态铵的影响因素

本文研究了有机质、全氮、有机氮、粘粒、CEC、溶液中铵浓度、水分、温度等影响土壤固定态铵含量的因素。结果表明,固定态铵与<0.01lmm的粘粒呈显著正相关,但与<0.00lmm的粘粒、有机质、全氮、有机氮、CEC相关性很差。通过拟合Langmuir方程可知河沙泥的最大固铵量为357.2mgN/kg,这与359mgN/kg相近。无论是潮沙泥还是紫泥田,固定态铵含量均有:30oC>20oC,30oC>40oC。除了黄泥田外,紫泥田,河沙泥和潮沙泥三种土壤的固定态铵含量均有:长期淹水>干湿交替8次>长期干燥。     

华南不同人工林土壤铵吸附特征及其吸附动力学研究

铵在土壤中的吸附特性，决定了维持该有效形态氮的能力。不少学者研究过铵的吸附问题［1～4］，研究重点一是探讨各种物理、化学处理条件下铵的吸附特征，如去除有机质、渍水处理、钙对铵的影响等［2］。二是探讨不同土壤铵吸附的差别［1，3］。这里，不同土壤多是取自全国不同地区，因而，铵吸附特征主要反映土性本身的差别。在这一方面，前人的研究未曾注意植被主导作用下产生的效应，即在相同土壤类型上，长期生长的植被对土壤铵吸附特征的影响。     

氮肥施用对土壤固定态铵有效性和剖面变化特征的影响

农田生态系统中肥料氮素施用通过改变土壤中"原有的"固定态铵和肥料来源"新"固定态铵的动态,从而影响固定态铵的有效性以及其剖面变化特征。固定态铵相对含量在垂直剖面的大小顺序为10~20 cm0~10 cm40~60 cm20~40 cm,在多年淋溶渗透作用下,土壤中黏粒和氮素养分不断向下迁移,从而随着深度增加固定态铵含量升高。在连年施肥的条件下,土壤中固定态铵的含量和碱解氮之间呈极显著正相关关系(r=0.756,p0.01),而且肥料来源部分的相关性显著高于土壤中"原有的"固定态铵。固定态铵含量与植株中氮含量呈显著负相关(r=-0.525,p0.05),同时肥料氮素在固定态铵中的残留与植株中15N含量呈显著负相关(r=-0.526,p0.05),表明固定态铵可以通过长期的固定-释放过程持续为植物供给有效氮源。肥料来源固定态铵的有效性高于土壤中原有部分。连年施肥条件下,固定态铵对作物氮素利用的调节作用十分显著。     

土壤碱解氮测定中固定态铵的释放

对采自江苏省镇江市的下蜀黄土母质发育的土样进行氢氧化钠和氢氧化钾碱解氮的测定比较，土壤固定太铵的测定，以及玉米幼苗盆栽试验，得到如下结果；碱解氮不仅包括水溶性氮，交换性氮和易水解性有机氮，还庆包括部分固定态铵，作物生长过程中氮素营养包括碱解中来自固定态铵的部分，尤其在土壤碱解氮被大量耗蝎后这部分太铵的释放意义更大。     

我国热带亚热带地区土壤中的固定态铵

本文研究了我国热带、亚热带地区发育于不同母质上的土壤的固定态铵含量及其固铵能力,并通过盆栽试验研究了红壤和砖红壤的固定态铵对小麦的有效性。结果表明:各土壤的固定态铵含量均较低,一般在70PPm以下;土壤的固铵能力随土壤的粘土矿物类型而异,其中以蛭石为主的土壤为最高;红壤的固定态铵可以部分地为小麦所利用,而砖红壤的固定态铵则基本不能为小麦所吸收。     

太湖地区主要土壤中的固定态铵及其有效性

测定了太湖地区主要土壤中固定态铵的储量和表土的固铵能力,并通过盆栽试验研究了它们的有效性。土壤的固定态铵含量和表土的固铵能力因母质而异,长江冲积物发育的土壤最高,次为黄土状物质的,第四纪红色粘土的最低。各土壤0—20厘米土层中的固定态铵总量平均占全氮总量的18.5%,0—100厘米土体中占34%。各土壤“固有的”固定态铵的有效性差异较大,视土层等的不同,在0—13%间。“新固定”的来自肥料或土壤有机质矿化释出的铵则很高,一般均能被当季作物完全吸收利用。渍水条件并不能提高固定态铵的有效性。讨论了铵的固定作用在土壤氮素肥力中的意义;指出,由于铵的固定作用和不同土壤的固铵能力各异,常用的淹水培育法所得到的土壤氮素矿化量值不但一般偏低,而且难于进行相互比较。     

棕壤对施入肥料氮的矿物固定及其动态研究

应用１５Ｎ示踪技术研究了棕壤长期定位试验１４年后的,不同施肥处理土壤对施入肥料铵的矿物固定及其动态。结果表明,施入肥料铵的固定率在２６４％～４１０％。施钾肥能促进铵的矿物固定,而施用有机肥则减少肥料铵的矿物固定。土壤矿物对施入肥料铵的固定与释放主要受土壤交换性铵水平控制。在小麦生长期间新固定的肥料铵基本上释放出来。不同时期土壤固定１５ＮＨ＋４的释放量与小麦吸收１５Ｎ量之间存在明显的正相关关系（ｒ＝０．８７１,ｎ＝２０）。     

施氮对高肥力稻田氮肥利用率及土壤-水体铵氮损失的影响

研究稻田不同施氮量下的农学效率和环境效应,对水稻高效优质环境保护型生产和合理施肥具有重要意义。在平湖稻区研究了不同施氮下水稻边际利润、最佳经济施肥量以及不同时期氮素利用率、土壤固定态铵、碱解氮及田面水铵氮浓度的动态变化。结果表明,当地水稻最佳经济施肥量为235kg N/hm2;施氮225kg/hm2时当季氮肥利用率仅为31.2%。土壤固定态铵以及碱解氮含量均在水稻生长时期内逐渐下降,但随施氮量的增加而增加。低氮处理促使土壤固定态铵含量有较大增幅,而高氮处理则使土壤碱解氮含量有较大增幅。在水稻不同生长时期的施肥后一个星期内,高于225kg N/hm2处理田面水NH4+-N急剧上升而后急剧下降;而75,150kg N/hm2处理田面水NH4+-N一直低于2mg/L。可见,浙北地区氮肥施用量保持在225kg/hm2为宜,过量施氮(超过225kg/hm2)将超过水稻的正常生长需求,造成土壤固铵量饱和,引起土壤碱解氮含量急剧上升,并导致田面水NH4+-N含量急剧上升。