湖南主要耕地土壤固定态铵含量与最大固铵容量的剖面变化特征

通过野外调查取样、室内培养试验和分析测定,研究了湖南主要旱地土壤和稻田土壤固定态铵含量与最大固铵容量的剖面变化特征及其影响因素.结果表明:(1)水田土壤剖面中固定态铵含量大致有3种变化模式:固定态铵含量随剖面深度的增加而升高,固定态铵含量随剖面深度的增加而减少以及亚表层固定态铵含量明显增大或减少;旱地土壤剖面中固定态铵含量大致有2种变化模式:大部分土壤剖面中固定态铵含量在0～40 cm无明显变化,在40 cm以下固定态铵含量明显升高;少数土壤剖面中固定态铵含量无明显的垂直变化,比水田土壤固定态铵含量的垂直变化要小得多.土壤固定态铵占土壤全氮的相对含量均随深度增加而增大:水田土壤表层(0～20 cm)平均为(15.1±6.6)%,亚表层(20～40 cm)为(25.9±11.7)%,表下第三层(40～75 cm)为(34.6±16.3)%;旱地土壤表层(0～20 cm)平均为20.6%;亚表层(20～40 cm)为32.4%;表下第三层(40～75 cm)为48.2%.(2)水田土壤剖面中土壤最大固铵容量仅2种变化模式:随剖面深度的增加而升高以及亚表层最大固铵容量均大于表层及表下第三层;旱地土壤剖面中最大固铵容量随深度的变化无一定规律,但同一土壤剖面中上下土层最大固铵容量的差异均较水田土壤小.(3)土壤粘粒含量和粘土矿物组成是决定土壤固定态铵含量及最大固铵容量的两个主要因素.供试水田土壤粒径<0.02 mm粘粒中2∶1型粘土矿物以水云母为主,其中,0.002～0.02 mm粘粒的水云母含量远高于粒径<0.002 mm粘粒的水云母含量.相关分析表明,水田土壤的固定态铵含量和最大固铵容量均与粒径<0.02 mm粘粒的2∶1型粘土矿物总量和水云母含量以及粒径0.002～0.02 mm粘粒的2∶1型粘土矿物总量和水云母含量均呈极显著或显著正相关,表明供试土壤的固铵基质主要是粘粒中的水云母矿物.     

凯氏全氮与固定态铵之间的关系

从中国各地采集了40种不同类型的土壤,以凯氏法、包括粘土矿物固定态铵的HF-凯氏法和凯氏法测定全氮后再用HF处理测定固定态铵的两步法分别测定了这些土壤全氮含量,并用Silva-Bremner法测定了其粘土矿物固定态铵含量,确定凯氏法测定的全氮是否包括固定态铵在内。结果表明,土壤全氮平均含量凯氏法测定的为1.622 gkg-1,HF-凯氏法为1.633 gkg-1,而两步法为1.656 gkg-1;两步法测定的全氮量明显高于凯氏法和HF-凯氏法。由此可见,凯氏法无法释放2∶1粘土矿物中的固定态铵,在2∶1型粘土矿物含量高的土壤上测定值也不是真正的全氮。供试土壤固定态铵含量平均为166 mgkg-1,占凯氏全氮10.1%;而用两步法测定的残余固定态铵含量平均为30.4 mgkg-1,占凯氏全氮的1.9%,固定态铵的18.3%。相关分析表明,固定态铵与残余固定态铵之间显著相关(r =0.598)。残余固定态铵高的土壤正是固定态铵含量高的土壤,而固定态铵含量高的土壤正是2∶1型粘土矿物含量高的土壤,因而凯氏法测定的全氮不能反映这些土壤全氮的真实情况。但对于2∶1型粘土矿物含量低的或无此类粘土矿物的土壤,凯氏法与其它方法的测定值无显著差异。     

台湾土壤铵固定的研究

概括土壤铵固定及固定态铵释放研究的历史及现状，重点介绍台湾土壤固定铵的研究成果，包括土壤粘粒不同层面电荷、粘粒表面铵离子交换选择性、粘粒表面净零电荷点和净表面电荷、表面电荷非均匀性等对铵固定的影响，供铵固定电学特性研究参考。     

台湾土壤铵固定的研究

概括土壤铵固定及固定态铵释放研究的历史及现状，重点介绍台湾土壤固定铵的研究成果，包括土壤粘粒不同层面电荷、粘粒表面铵离子交换选择性、粘粒表面净零电荷点和净表面电荷、表面电荷非均匀性等对铵固定的影响，供铵固定电学特性研究参考     

湖北省几种主要土壤的固定态铵及其固定与释放的研究

对湖北省几种主要旱地土壤用室内加氮培养与植物物料混合于砂滤管田间培养进行试验研究，结果表明，湖北省耕地土壤固定态铵含量为31.9-185.3mg/kg，占土壤全氮5.8%-23.7%。外源铵浓度为含N400mg/L，土壤对铵的固定率为33.0%-50.7%；土壤近似最大固定态铵含量与土壤原固定态铵含量大小顺序一致。植物特料分解过程中土壤固定态铵含量的变化比交换性铵含量的变化更大，在计算植物物料氮素矿化速率时应当把固定态铵含量的变化考虑进去。     

水稻生长期内土壤固定态铵的动态

本文通过田间试验和土壤分析,阐述了水稻生长期内水田土壤固定态铵的动态:(1)土壤固定态铵有一部分参与水稻生长期内的氮素循环;(2)在水稻苗期,土壤固定态铵随着施氮量的增加而增加,但所占百分数则随施氮量的增加而降低;(3)在水稻分蘖期,土壤固定态铵有大量释放,使土壤固定态氮量显著降低.但土壤NH_4—N总含量的变化则与此不同,其最低值出现在始穗期以后;(4)施用钾肥可增加土壤固定态铵氮含量,但对固定态铵的利用无影响。     

长期施钾下中国3种典型农田土壤钾素固定及其影响因素研究

【目的】探索不同轮作方式和不同气候下，长期施钾对土壤钾素固定的影响。【方法】采用室内模拟法和X射线衍射分析技术研究了中国3种典型农田土壤，即灰漠土、潮土和紫色土在长期施钾条件下对外源钾固定能力的变化，并分析了影响土壤钾素固定的主要因素。【结果】在外源钾加入浓度0.4～4.0 g•L-1的范围内，长期施钾与不施钾相比，水云母含量较低的紫色土对外源钾的固定量和固定率显著降低，分别降低了91～559 mg•kg-1和14％～23％；水云母含量较丰富的潮土固钾量和固钾率略有降低，分别降低了35～274 mg•kg-1和6％～8％；而水云母含量丰富的灰漠土固钾能力没有发生明显变化。长期施钾对3种土壤SOC、CEC和<0.002 mm粘粒含量均无显著影响，而缓效钾和K+饱和度分别增加了11.3～349.9 mg•kg-1和11％～65％。【结论】长期施钾主要是通过影响土壤含钾矿物组成的变化，即水云母向云母-蒙脱石混层层间矿物的转化，而影响土壤钾素的固定，长期施钾延缓或阻止了这种转化，使土壤对外源钾的固定能力降低；土壤缓效钾含量和K+饱和度增加，也使土壤固钾能力降低。     

土壤中非代换铵的行为——Ⅳ.非代换铵的水平及垂直分布与土壤颗粒组成的关系

在西北24种的基础上,逐次递加杨陵12种、澄城县6个层次的土壤和杨陵另外20种土壤,以构成不同容量的样本。采用相关分析及卡方检验的方法,分别研究了非代换铵含量与颗粒组成、非代换铵的水平分布类型与粘粒分布类型的关系。结果表明,土壤非代换铵含量主要受土壤粘粒含量的影响。土壤粘粒是非代换铵的载体,其含量多少决定着非代换铵的水平;非代换铵的垂直分布与粘粒含量有密切关系,非代换铵的水平分布类型也受粘粒分布类型的制约。     

土地利用对亚热带红壤低山区土壤有机碳和微生物碳的影响

 【目的】研究土地利用变化对土壤有机碳（SOC）和微生物量碳（SMBC）含量的影响。【方法】采用典型样区密集取样（水田和旱地3～4个样/ha、果园2～3个样/ha、林地0.2～0.5个样/ha）和野外调查，对亚热带红壤低山肯福样区的水田、旱地、果园和林地表层（0～20 cm）SOC和SMBC含量及其变化进行了研究。【结果】本区SOC、SMBC含量和微生物碳与有机碳比率（SMBC/SOC）分别为(17.53±5.02)g·kg-1，(278±174)mg·kg-1和(1.56±0.84)%。其中，林地SOC、SMBC含量和SMBC/SOC分别为(18.20±4.53)g·kg-1、(293±111)mg·kg-1和(1.58±0.39)%。水田SOC、SMBC含量和SMBC/SOC较林地依次提高了15.5%，84.0%和73.9%（P＜0.01）；与林地相比，旱地SOC含量（17.50±4.89）g·kg-1略有降低（P＞0.05），SMBC含量和SMBC/SOC分别减少29.1%和24.2%（P＜0.01）；果园SOC、SMBC含量和SMBC/SOC比林地分别降低了26.8%，46.1% 和26.1%（P＜0.01）。除水田外，其余土地利用方式的SOC与SMBC含量之间均存在极显著的相关关系。【结论】亚热带红壤低山生态景观单元内林地开垦为水田增加了SOC的积累和土壤微生物活性，林地开垦为旱地和果园不同程度地降低了SOC的积累和微生物活性。     

铵的矿物固定与水稻吸收

用采自江苏省主要水稻土种和少数南方省份的水稻土１５个。盆栽试验表明：（１）淹水条件下土壤矿物对施入的肥料铵以及土氮矿化铵具有一定的固定能力，但不同土壤之间差异很大，其固定量受矿物组成、粘粒含量、石灰性反应等因素影响；（２）大部分被铵大多数土壤上可以重新释放出来被水稻吸收，但能否全部重新释放则与粘土矿物组成有关。被蛭石固定的难以释放，而被水云母，蒙脱石固定的释放；（３）被固定铵的释放高与水稻吸氮高峰     

土壤固定态铵的研究进展

综述了土壤固定态铵测定方法，土壤固定态铵的来源，含量及其在剖面中的分布，影响铵的矿物固定与释放的因素，固定态铵的有效性等。     

Fixed Ammonium Content and Maximum Capacity of Ammonium Fixation in Major Types of Tillage Soils in Hunan Province, China

In order to understand the status of fixed ammonium, fixed ammonium content, maximum capacity of ammonium fixation, and their influencing factors in major types of tillage soils of Hunan Province, China, were studied with sampling on fields, and laboratory incubation and determination. The main results are summarized as follows: (1) Content of fixed ammonium in the tested soils varies greatly with soil use pattern and the nature of parent material. For the paddy soils, it ranges from 135.4 ± 57.4 to 412.8 ± 32.4 mg kg⁻¹, with 304.7 ± 96.7 mg kg⁻¹ in average; while it ranges from 59.4 to 435.7 mg kg⁻¹, with 230.1 ± 89.2 mg kg⁻¹ in average for the upland soils. The soils developed from limnic material and slate had higher fixed ammonium content than the soils developed from granite. The percentage of fixed ammonium to total N in the upland soils is always higher than that in the paddy soils. It ranges from 6.1 ± 3.6% to 16.6 ± 4.6%, with 14.0% ± 5.1% in average for the paddy soils and it amounted to 5.8 ± 2.0% to 40.1 ± 17.8%, with 23.5 ± 14.2% in average for upland soils. (2) The maximum capacity of ammonium fixation has the same trend with the fixed ammonium content in the tested soils. For all the tested soils, the percentage of recently fixed ammonium to maximum capacity of ammonium fixation is always bellow 20% and it may be due to the fact that the soils have high fertility and high saturation of ammonium-fixing site. (3) The clay content and clay composition in the tested soils are the two important factors influencing their fixed ammonium content and maximum capacity of ammonium fixation. The results showed that hydrous mica is the main 2:1 type clay mineral in <0.02 mm clay of the paddy soils, and its content in 0.02–0.002 mm clay is much higher than that in <0.002 mm clay of the soils. The statistical analysis showed that both the fixed ammonium content and the maximum capacity of ammonium fixation of the paddy soils were positively correlated with the total 2:1 type clay mineral content and hydrous mica content in <0.02 mm clay and 0.02–0.002 mm clay at the significant level of P_0.01 or P_0.05, respectively, but not correlated with the total 2:1 type clay mineral content and hydrous mica content in <0.002 mm clay significantly. It demonstrated that the ammonium-fixing matrix of the tested soils mainly exists in the 0.02-0.002 mm clay. The above-mentioned results showed that fixed ammonium is a major form of N in the tillage soils in Hunan Province, China. It would play an important role in N nutrition of crops, especially for upland crops, and deserve to be further researched.     

4种稻田土壤对铵的矿物固定的动力学研究

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 h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Elovich方程描述供试土壤固定铵的动力学特性最优,抛物扩散方程也能较好地描述实验结果,以零级方程的拟合效果最差。     

季胺盐化合物在水稻土中的吸附与淋溶行为

通过吸附批处理实验及土柱淋溶实验, 探讨了3种典型季胺盐化合物(QACs)十二烷基三甲基氯化胺(DTAC)、十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)及双十二烷基二甲基氯化胺(DDAC)在水稻土中的吸附和淋溶行为。结果表明, QACs(20 mg·L^-1)的吸附过程符合拟二级动力学方程(R₂>0.995),其有机碳分配系数(K_oc)为3056~36 245 mL·g^-1,与其分子量及碳链长度显着正相关(P<0.01),即其吸附性能强弱为DDAC>CTAB>DTAC.DDAC和CTAB为易吸附型污染物, DTAC为中等吸附型污染物。中性淋溶条件(pH=7)下, QACs(20 mg·kg^-1)难被淋溶, 土柱淋溶率为27%~41%,与其分子量及碳链长度显着负相关(P<0.01);酸性淋溶(pH=4)及去除土壤有机质条件下, QACs的淋溶能力均大幅提高, 土柱淋溶率分别为42%~63%及58%~74%.     

作物生育期间旱地土壤固定态铵的动态变化与释放

通过田间小区试验和室内分析,研究了湖南省的代表性旱耕地土壤固定态铵在作物不同生育期的动态变化规律及其释放情况。结果表明：在作物生育期间。土壤固定态铵含量在前期迅速上升,后期下降;土壤中“新固定的”固定态铵几乎能全部释放．“原有的”固定态铵也有部分释放;土壤固定态铵与碱解氮的动态变化基本一致;作物吸氮量和生物产量与固定态铵的释放量之间无明显相关性．但二者均与土壤的总氮素供应量有显著相关性。     

酸性土壤硝化作用对柑橘铵毒害的效应

【目的】通过监测铵态氮水平对不同pH土壤溶液的影响,结合对香橙砧木幼苗生长及生理指标的影响研究,阐述柑橘对铵态氮的响应过程,为酸性土壤中柑橘氮素优化管理提供理论支撑。【方法】试验为双因素设计,主处理为2种土壤,副处理为5个铵态氮水平。以酸性黄壤和石灰性紫色土为供试土壤,选用香橙砧木幼苗为试验材料,设置0(A0)、50(A50)、100(A100)、200(A200)、400 mg·kg^-1(A400)5个铵态氮水平,研究施铵态氮水平对土壤溶液铵态氮、硝态氮浓度变化及对柑橘生长、根系形态及活力、氮素吸收代谢、抗氧化酶系统和丙二醛含量的影响。【结果】与石灰性土壤相比,酸性土壤硝化过程减缓,其土壤溶液中铵态氮浓度和铵硝比在试验30 d时仍维持较高水平。与A0处理相比,A400处理的柑橘根长降低13%,且根系活力与铵态氮水平呈显著负相关。叶片和根系的丙二醛含量与铵态氮水平呈正相关,并激发了氧化应激反应,尤其增加了叶片POD酶活性。与石灰性土壤相比,酸性土壤中柑橘总氮积累降低17.6%,但叶片和根系中铵硝比分别升高了27.2%和61.1%。聚类分析表明,酸性土壤中生长的柑橘...     

水稻生育期间土壤固定态铵的动态变化与释放

为探明土壤固定态铵在作物生育期间的动态变化及在水稻氮素营养中的贡献,为作物的合理施肥提供依据,采用盆栽试验和Silva-Bremner法,研究了3种土壤条件下水稻生育期间固定态铵的动态变化及其释放情况.结果表明,水稻生育期间,稻田土壤固定态铵含量处于不断变化之中,施氮肥能促进土壤对铵的矿物固定,水稻生长和对养分的吸收则促进土壤固定态铵的释放.早稻生育期间土壤固定态铵含量变幅较小,且释放不多,除黄泥田的CK处理外,仅有“新固定的”固定态铵释放,其释放量占“新固定的”固定态铵量的18.8%～100%;而晚稻生育期间土壤固定态铵含量变幅较大,且释放较多,不仅有“新固定的”固定态铵的释放,而且“原有的”固定态铵也有部分释放,其释放量为“原有的”固定态铵的2.0%～17.7%.各处理早稻和晚稻吸氮总量与产量呈极显著正相关;晚稻吸氮总量与土壤固定态铵的释放量呈显著正相关.     

盆栽条件下红黄泥微生物量氮和固定态铵的动态变化

 【目的】研究盆栽条件下红黄泥微生物和晶格对有机、无机氮源的固定以及土壤微生物量氮（SMBN）和固定态铵的动态变化。【方法】采用15N示踪技术对有机无、机氮源交叉标记进行盆栽试验，设置单施尿素（15NU）、标记尿素与稻草配施（15NU-S）和标记稻草与尿素配施（15NS-U）3个处理。【结果】在水稻生育期内，SMBN和固定态铵占全氮比例分别为2.20%～4.00%和4.77%～ 8.37%；SMBN在孕穗期出现最低值，各处理固定态铵在分蘖期出现最低值。水稻成熟时，SMBN和固定态铵各处理间差异不显著。微生物和晶格固定的尿素氮分别为4.01～15.14 和0.47～4.82 mg•kg-1，占施用尿素氮的1.76%～8.83%和0.28%～2.11%；固定的秸秆氮分别为0.97～2.85和0.09～0.50 mg•kg-1，占施用秸秆氮的1.69%～4.98%和0.15%～0.87%。有机无机肥配施促进了微生物对尿素氮的固定，降低了晶格的固定。单施尿素处理和有机无机肥配施处理SMBN的最大释放率为66.04%和69.15%，固定态铵最大释放率为87.75%和87.64%。【结论】盆栽水稻条件下，土壤微生物和矿物晶格对外源氮的固定和释放是一个动态的过程，有机无机肥配施对SMBN和固定态铵有明显影响。