三种典型土壤固定态铵及其释放研究初探

通过探究三种典型土壤(黑土、潮棕壤、红壤)的固铵潜力,及其达到最大固铵量后的释放状况,比较了三种土壤固定态铵库在土壤养分管理中的重要性。结果表明:随着氮加入量(NH4Cl)的增大,黑土和潮棕壤的固定态铵含量随之提升,当NH4Cl加入量(以N量计)达到3000mg kg~(-1)时,黑土和潮棕壤达到最大固铵量,此时两种土壤分别新固定铵140.2和162.0 mg kg~(-1);然而,红壤的固定态铵含量不随加氮量的增加而提高。在连续振荡淋洗实验中,黑土新固定铵的释放率为14.8%,潮棕壤新固定铵的释放率为29.9%,红壤的固定态铵含量没有明显变化。综上,不同土壤对加入铵的固定能力不同,潮棕壤固铵能力高于黑土,且更易释放出来供植物吸收利用,该过程对农业生产具有重要意义;而红壤几乎不固定加入的铵,且原固定态铵也较难释放出来,故在此类土壤上氮素的保存与供给应更依赖于生物过程。三种土壤固定态铵库在氮素养分管理中的重要性为:潮棕壤黑土红壤。     

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     

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。     

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。     

盆栽和田间条件下土壤15N标记肥料氮的转化

利用¹⁵N在盆栽条件下研究了铵的矿物固定作用对肥料氮在三种土壤中转化的影响.结果表明,红壤性水稻土不固定肥料铵,但在白土和夹沙土中,56-77%的肥料氮被土壤矿物所固定,这些“新固定”的固定态铵的有效性很高,其中90%以上在30-50天内即被水稻所吸收,或者为微生物所利用转变为生物固定态氮.生物固定态氮对当季作物的有效性远较“新固定”的固定态铵的低.田间微区试验的结果还表明,甚至第二、三季作物吸收的残留肥料氮中,20-86%的氮也系来自固定态铵.作者认为,对具有较强固铵能力的土壤来说,只有了解铵的矿物固定作用,才能正确了解肥料氮的其它转化过程.     

几种粘土矿物和一些土壤的钾固定

6种矿物和10个土壤样本固定的钾随加入的钾浓度增加而增加。所有样本固定的迟缓效钾很低,固定的缓效钾随矿物性质和土壤组成而变化,固定能力的顺序是:高岭石<云母<伊利石<蛭石;砖红壤和赤红壤<红壤<潮土和黄土<黄棕壤。以高岭石和蒙脱石为主并含一定量的伊利石和云母的土壤,其粘粒含量明显地影响土壤的固钾力,含较粗粒蛭石多的土壤,固钾力也明显。根据土壤的固钾率,可计算出5种施钾水平的各类土壤固钾量,为合理施用钾肥提供参考意见。     

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。     

土壤颗粒组成与固定态铵之间的关系

大量研究表明,固定态铵的含量与土壤质地有关.李生秀等人的研究表明[1],西北地区土壤的固定态铵含量与粘粒含量呈显著正相关,与砂粒含量呈显著负相关;Feigin和Yaalon的测定证明,以色列129种钙质土固定态铵含量与粘粒(＜0.002 mm)含量显著正相关(r=0.63,p＜0.01)[2];施书莲等人[3]报道,棕壤、栗钙土、黑土、棕钙土和红壤带土壤中的固定态铵含量与粘粒、粘粒及细粉砂含量之和的相关均达到0.01显著水准.这些结果说明,固定态铵主要存在于粘粒和粉粒中,而砂粒中几乎没有[4].     

毛乌素沙地风沙土粒径和矿物组成对固定态铵含量的影响

固定态铵是土壤氮素的一种重要形态,对植物生长具有十分重要的作用;然而,风沙土中固定态铵的含量及其影响因素目前并不清楚,限制着对沙地土壤肥力来源及其维持机制的认识。该研究测定了毛乌素沙地裸沙地、沙柳（Salix psammophila）和油蒿（Artemisia ordosica）林地风沙土固定态铵的含量,并分析了土壤粒径及矿物组成对其的影响。结果显示：1）研究区土壤固定态铵平均含量为18.63 mg/kg,占土壤氮库的8.77%,不同植被下土壤中固定态铵含量存在明显差别,油蒿林地土壤固定态铵含量（23.03±1.88 mg/kg）显著高于裸沙地（16.63±0.61 mg/kg）和沙柳林地（16.82± 1.25 mg/kg）;2）风沙土粒径组成与固定态铵含量显著相关,粒径越细,固定态铵含量越高,粒径越粗,含量越低;3）风沙土矿物组成与固定态铵含量间无显著关系。研究表明,毛乌素沙地风沙土中固定态铵含量取决于土壤物理构成而非矿物化学组成,植被主要通过影响粒径组成而影响其含量。固定态铵是荒漠土壤肥力的重要组成部分,通过植被建设增加土壤细粒物质,有利于提高固定态铵含量,对土地荒漠化治理和生物生产力的提高具有十分重要的意义。     

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。     

土壤微生物量氮对小麦各生育期氮素形态的调控

  【目的】  土壤中氮素的有效性很大程度上影响着作物对氮的吸收。明确各形态氮素对作物吸氮量的贡献,研究调控土壤氮素形态的因素,为培育氮素高效和作物高产的土壤提供理论依据。  【方法】  试验基于河南新乡的“国家潮土土壤肥力与肥料效益监测基地”长期定位试验,以不施肥 (CK)、施NPK化肥 (NPK) 和1.5倍NPK化肥并配施有机肥 (1.5MNPK) 3个处理的土壤作为低肥力 (F1)、中肥力 (F2) 和高肥力 (F3) 土壤进行小麦盆栽试验。3个肥力土壤处理施肥方法相同,盆钵埋于土壤内,盆钵顶部露出地面5 cm。分别在小麦拔节期、孕穗期和成熟期采集土壤和植株样品,测定小麦产量、各生育期吸氮量,分析土壤有机氮、矿质氮 (铵态氮和硝态氮)、固持氮库 (微生物量氮和固定态铵) 含量差异,并通过结构方程模型 (SEM) 建立各形态氮素与小麦吸氮量的相关关系。  【结果】  3个肥力水平土壤矿质氮含量在小麦生长期内总体呈下降趋势,收获期土壤矿质氮含量在F1、F2、F3中分别比播种前显著下降了2.9、1.8和6.8 mg/kg。从拔节期到收获期,土壤微生物量氮在F1先增加后降低,在F3中持续增加,在F2中先降低后增加。土壤固定态铵含量在拔节期前和孕穗期后均无显著变化,但从拔节期到孕穗期,3个肥力土壤中固定态铵含量均显著提高。而固持氮库在不同肥力土壤间差异明显,其从播种前到拔节期在F1中增加了10.6 mg/kg,而在F2和F3中分别降低了14.3和32.2 mg/kg;从拔节期到孕穗期都显著增加;从孕穗期到收获期在F1中降低了2.4 mg/kg,而在F2和F3中分别增加8.2和8.7 mg/kg。小麦的产量和吸氮量均在F3中最高,F1中最低;氮素表观平衡在F1中最高,F3中最低。SEM分析结果表明,固持氮库可直接正向调控小麦吸氮量,有机氮库通过固持氮库和矿质氮库之间的变化而间接调控小麦吸氮量。  【结论】  包含微生物量氮和固定态铵的固持氮库可直接正向调控小麦吸氮量,有机氮库通过影响固持氮库和矿质氮库间接调控小麦吸氮量。由于固定态铵在拔节前和孕穗期后含量较为稳定,在高肥力土壤上微生物量氮随着小麦生育期的推进显著增加,可促进小麦的生长和氮素吸收,减少肥料氮的残留量,较高的微生物量氮又可作为氮库来固存易损失的矿质氮和肥料氮。     

低分子量有机酸对可变电荷土壤铝活化动力学的影响

从动力学角度研究了几种低分子量有机酸对2种酸性土壤中铝的活化和活化铝在土壤固/液相之间分配的影响。结果表明:对于络合能力弱的醋酸和乳酸,主要通过质子作用活化铝,且活化作用明显小于盐酸。而络合能力较强的苹果酸、草酸和柠檬酸,主要通过络合作用促进铝的释放,且这种作用随有机酸根阴离子络合能力的增强而增加。在氧化铁含量较高的砖红壤中,苹果酸、草酸和柠檬酸通过专性吸附增加土壤表面负电荷,从而增加土壤交换态铝;但在氧化铁含量较低的红壤中,草酸和柠檬酸主要通过形成可溶性铝络合物降低交换态铝。活化铝在土壤固/液相间的分配主要决定于溶液中有机阴离子与土壤固相表面对铝离子的竞争。醋酸和乳酸活化的铝主要以交换态铝存在;而草酸和柠檬酸活化的铝主要以有机酸-铝络合物存在于溶液中,特别是在氧化铁低的红壤中,这将促进铝在土壤-水体中的迁移。     

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)。     

土壤中固定态铵含量与固铵强度

对全省１３个有代表性的耕层土壤中固定态铵含量和固铵强度进行了研究。并对影响土壤固铵强度的内外因子进行了分析探讨，为氮肥合理施用氮钾肥的配合施用提供了一定的理论依据。     

氮肥与有机肥配施协调土壤固定态铵与可溶性氮的研究

【目的】 土壤固定态铵是肥料氮的一个“临时贮藏库”,可逐渐释放以供作物利用,土壤可溶氮则是土壤固定态铵的重要来源,因此研究设施条件下氮肥与有机肥配施对土壤固定态铵和可溶性氮含量的动态变化以及相互关系的影响,对于设施生产中安全高效的施肥管理有着重要意义。 【方法】 以番茄为试材,温室内连续两年进行田间小区试验,设不施肥(CK)、施N量0、187.5、375. 562.5 kg/hm2 (N0、N1、N2、N3)、单施有机肥(M,75000 kg/hm2)以及有机肥与氮肥配施处理(MN0、MN1、MN2、MN3)。分析了土壤固定态铵和可溶性氮(土壤矿质氮和可溶性有机氮)含量动态变化。 【结果】 施肥显著提高了0-30 cm土层土壤固定态铵和可溶性氮的含量(P < 0.01);各施肥处理均以第1穗果膨大期时含量最高。总体来看,不施有机肥条件下,土壤固定态铵和矿质氮、可溶性有机氮的含量均以施N 375.0 kg/hm2处理为最高,而在氮肥与有机肥配施条件下,以施N 375.0 kg/hm2与有机肥75000 kg/hm2配施处理和施N 562.5 kg/hm2与有机肥75000 kg/hm2配施处理的土壤固定态铵和矿质氮、可溶性有机氮含量为最高,但未发现氮肥施用量对土壤固定态铵含量产生显著影响;除收获期20-30 cm土层外,整个生长季内土壤固定态铵和矿质氮含量之间均有显著的正相关关系(P < 0.05),部分土层土壤固定态铵与可溶性有机氮之间也有显著的正相关关系(P < 0.05)。 【结论】 设施番茄栽培条件下,土壤固定态铵和可溶性氮在土壤氮素的固持与释放方面极显著相关,施无机N 375.0 kg/hm2配合有机肥75000 kg/hm2,可较好地提高土壤中的氮的有效性,更好地协调土壤供氮能力。     

玄武岩发育的几种红壤的矿物特征

本文主要研究不同生物气候条件下由玄武岩母质发育的红壤、赤红壤和砖红壤的理化性质及矿物组成。粘粒中氧化铁的含量都很高,为16.98±0.83%。砖红壤与赤红壤粘粒中高岭石与非晶物质的含量相近,它们之间的差异是赤红壤中没有三水铝石,而含有7—11%蒙皂石。红壤粘粒中高岭石和非晶物质的含量都低于砖红壤和赤红壤,而水云母和蒙皂石的含量较高,也没有三水铝石。粘粒含量、阳离子交换量、硅铝率、硅铁铝率、铁的游离度和风化淋溶系数等都反映了土壤风化程度上的差异,它与水热条件特别是年均温和积温有关,进一步说明生物气候因素引起的土壤性质及矿物组成变化比其它因素强烈。砖红壤与砖红壤性水稻土的差异是在氧化铁形态上;红壤与红壤性水稻土相比,后者粘粒中蒙皂石含量略高,水云母含量略低。     

可变电荷土壤对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附及二者的竞争作用

三种可变电荷土壤对砷的吸附实验结果表明,在pH3~7范围内,As(Ⅲ)的吸附量随pH的升高而增加,三种土壤对As(Ⅲ)吸附能力的大小顺序为砖红壤>黄壤>红壤。红壤和砖红壤对As(Ⅴ)的吸附量随pH的升高而降低,黄壤中呈相反的变化趋势,三种土壤对As(Ⅴ)吸附能力的大小顺序是黄壤>砖红壤>红壤。三种可变电荷土壤对As(Ⅴ)的吸附能力较对As(Ⅲ)大得多,砷的吸附量既与土壤游离氧化铁的含量有关,又与氧化铁的结晶形态密切联系,由于黄壤中水化氧化铁在游离铁中所占比例较高,其对As(Ⅴ)吸附能力较砖红壤和红壤大。As(Ⅲ)与As(Ⅴ)共存体系的研究结果表明,两种形态的砷可以竞争可变电荷土壤表面的吸附位,但在酸性条件下As(Ⅴ)较As(Ⅲ)有更强的竞争能力,因为As(Ⅴ)使土壤对As(Ⅲ)的吸附量显著减小,而As(Ⅲ)对红壤和砖红壤吸附As(Ⅴ)有一定的影响,对黄壤中As(Ⅴ)的吸附几乎没有影响。     

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。     

土壤微生物量和土壤固定态铵的变化及水稻对残留N的利用

在小麦盆栽试验后的^15N标记土壤上,研究了水稻生长过程中土壤微生物量C、N和土壤固定态铵的变化及其有机无机肥料残留N的有效性,结果表明,土壤微生物量C随着水稻生长而逐渐增加,到收获时达到1378．6－1790．5mg/kg土;土壤微生物量N的变化与水稻吸收N素有关,开始时由于淹水使得土壤微生物N有所下降,但随后又有所增加;随着水稻的N的吸收增加,生物量N又下降,直到水稻成熟期又有所恢复。在整个水稻生长季节中,土壤固定态铵的含量变化不大,但其中的一些^15N仍与外界土壤中矿质N发生了交换,表明 些固定态铵对水稻仍有较高的有效性。     

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。