铵态氮肥在不同土壤中被粘土矿物固定的研究.pdf

沈阳农 学院学 报第期一 , ￡ 人 按态氮肥在不同土壤中被粘土 矿物固定的研究 郭鹏程 在室内培养条件下不生长植物对西德黑森州三种代表性耕作土壤黄土 、 冲积土 、 玄武岩发育土壤进行按态氮的转化研究 。 表明在黄土和冲积土中 , 施肥后肥料铁离子分 别有和被粘土矿物固定 。 在玄武岩发育土壤中 , 由于粘土矿物的特殊结合位置主要 被钾离子所占据 , 所以施肥后肥料钱离子仅有很少量约被粘土矿物固定 。 在培养过程中固定态按离子含量呈上升一下降一上升的趋势 , 说明这种形态的氮在土壤 中不是静止不变的 , 它可以转化为植物可利用的有效氮 , 主要是硝态氮 。 可以作为土壤矿质 氮的一种 “ 储备 ” 形态 。 对减少氮的淋洗损失和保证肥料氮在全生长季有较多供应起重要作 用 。 关于粘土矿物中的铁离子的释放机制目前尚未完全情楚 。 本试验表明 , 它与土壤中硝化 作用有密切关系 。 随着固定态钱含量下降 , 硝态氮含量明显上升 , 两者呈显著的负相关 。 在 黄土中 一。了 , 在冲积土中丫 一。了 。 此外在固定态按离子和代换性钱离子 , 以及 可溶性硝态氮之间 , 彼此亦有密切相关 。 固定态钱离子和硝态氮之间一般呈负相关 , 固定态 按离子和代换性按离子一般呈正相关 , 而代换性钱离子和硝态氮呈显著的负相关 。 但尚待进 一步的试验加以证实 。 一 、 引言 土壤中矿质氮多数以固定态按存在 。 和研究发现西德代 表性土壤中有大量的非代换性蓄 或称固定态李 , 下同 。 在这些土壤中 , 非代 换性霍在根系 。 厘米范围内约有 , 公斤公顷〔 〕 , 因而远远超过作物 需要的氮量 。 若有部分非代换性氮对作物是有效的 , 则就可以基本上满足植物营养的需 要 。 过去许多学者似乎过高估计粘土矿物固定霍 对肥料氮利用率的不利作用 。 目前利 用田间和同位素技术表明 , 由施肥新固定的重是比较有效的 。 和 用 ’“试验发现, 施肥固定的按 , 几乎全部被植物所吸 收〔 〕 。 他们提出土壤中存在两种形态的固定态按 , 即 “天然” 固定和 “人为” 固定态按的观点 。 这两种固定态按中 “天然” 固定的钱 是难 试验是在西德尤托斯一李比希大学植物营养研究所门格尔教授指导下进行的 , 谨此致谢 。 沈阳农 学 院 学 报丈 年 于被植物利用 , 而 由施肥引起的 “人为” 固定的按 , 是可以为植物所吸收 。 等 以及和亦指出由施肥固定的 霍对植物有很高 的利用率 。 要区别这两种形态的固定态按确实是很困难的 , 因为土壤固定铁的能力是不同的 , 它随粘土矿物组成和土壤其它性质的不同而异 。 为了了解施肥与不施肥条件下不同土壤 固定霍能力的差别 , 以及 明确固定态按在土壤中的动态变化 , 本试验选择三种不同耕 作土壤 , 通过室内小型塑料盆钵的培养试验不种植物 , 定期采样测定施肥土壤与不 施肥土壤中非代换性 ‘一, 代换性 ‘一 和硝态氮的含量变化 。 掌握 土壤 中不 同形态氮素 , 尤其是固定态才 的动态变化 , 这对了解土壤中氮素动态 , 计算铁态氮肥 的平衡账 , 探索这种所谓的 “ 固定态钱 ” 的有效性 , 以及指导氮肥的合理利用是十分必 要的 。 二 、 材料和方法 本试验系三种不同表土黄土 、 冲积土 、 玄武岩发育土壤的培养试验 。 土壤的主 要性状列于表 。 试验于年月日布置在升客积的塑料盆钵中 , 每盆装试验 土壤公斤 。 表土壤性状 侧定项目 工二 , 一 腐殖质含量 】 全氮量毫 ” 值粘土含量 ⋯ , 兰史 二一 一一 一 类型 ,。、 , 古山 、 , 二 户 、‘。、 吉 式、上。、 拼军 、 二 ,。、 其他粘土 、 。 一夕乙 止 夕已』一 上、、 几 、少 一同川了习一 『冲 牛、 丁户尹以 一 一户 冷一一 一十一一 一一 一一一十 一 下 粉一一一弓一一弓些壑 了叼 一 “ ’ ‘ ⋯ “‘’ 鑫彗 矗⋯ ’‘ ⋯ “ ⋯ ’ ‘‘ 一 ⋯ ‘了 ⋯ , ⋯】 “ ’ 试验中每种土壤设有两个处理 。 处理对照不施氮肥处理每盆施毫 克的硫按 。 每个处理设三次重复盆 。 土壤含水量控制在最大持水量 。 每三 天检查一次 , 并补足蒸发失去的水分 。 在总共周的持续培养时期内 , 温度保持在 ℃ 。 从年月日起至月日 , 每隔天用盆钵土钻从盆钵的整个深度中取 土 壤样 口口 各采样期采集的土样 , 均测定其非代换性 ‘一 , 代换性 ‘一 和硝态 。 分析方法非代换态李采 用和的法 〔〕 , 经和 作一定修改 。 其分析步骤称克过毫米筛孔的土壤 , 加入毫升 溶液 , 静置小时 。 然后加毫升蒸馏水 , 把它放在电炉上强烈煮沸分钟 , 煮 后静置小时 。 弃去上部澄清液 , 用 。 将残余物移至加盖密闭 的 塑料 离心瓶 中 , 盖紧离心瓶 , 摇几分钟 , 然后在每分钟转的离心机中离心分钟 。 离心后弃去 澄清液 , 重新加入 。 约毫升 。 该过程重复三次 , 在最后一次倾洗完后 , 加入 第期 铁态氮肥在不同土壤中被粘土矿物固定的研究 毫升 , 盖紧离心瓶 , 将样本在旋转式震荡机上摇小时 。 在土壤消 煮后进行蒸馏 , 用硼酸作接受液 , 混合指示剂作指示剂 , 并用 进行滴定毫升 ‘ 毫克 ‘一 。 代换态霍 称克新鲜土壤 , 加毫升溶液 , 在毫 升加盖密闭的塑料广口螺纹瓶中震荡小时 。 震荡后用折叠滤纸过滤 。 按态氮含量测定 是采用闻嗓酚兰法进行的 。 硝态氮采用紫外光吸收法测定 。 土壤用和 。 的混合溶液 浸 提 。 由表 表 三 、 结果 说明施入毫克盆的 硫钱后 , 三种不同土壤的非代换态言的状况 。 拈土矿物固定氮肥的状况 土 壤类型 采样日期 月 “ 日 施入毫克盆 硫钱后的固定量 毫克公斤土 固定率 荟 曰︸ 日 ︶斤‘ ‘ 任月生行‘ 心上 有土曰 ⋯⋯ 几,一 ︸斤 通 任任 通 人勺‘,白刁上,目,自︸ 日 ︸︸曰︸白二,曰工乙 ⋯⋯ 刁上土 ,自,曰 上,一,上,上卫孟刁土 黄土 曰户乙厅已性 ⋯ 任︸ 上卫二,曰,生 了 ‘ 生几才生﹄ 九工﹄ 刁孟 路九勺 八︸ ,土,‘孟,︺ ⋯⋯ , ‘,,, 自,﹄ ,上卫,工胜上上,孟 冲积土 ﹃民,自,上曰口 ‘ ,匀,上 ⋯⋯ 勺乙勺乙上 勺乙,九只 尸曰 ⋯⋯ 人自刀性乙门上 ﹄勺乙勺 卫门 乙性一勺白 ⋯⋯ ︸占,人,上,自勺乙 立,上,土占山上占 玄武岩发育土壤 固定率“ 、 被粘土矿物固定的量 、,少 一 下弓几 飞舀蕊二石石不舀犷 她八孤月 巴阴到量 肠 沈阳农学院 学 报 年 黄土在黄土中供给的按有相 当大一部分数量被粘土矿物固定 , 约占 表 。 施肥后到第次采样日期 , 非代换态毒逐渐减少 , 到最后又继续略有上升 表 。 图显示了非代换态霍的情况 。 最初不仅施 ‘一 肥处理 , 而且对照 处理的晶层间 ‘一 增加 , 以后逐渐减少 , 到最后又继续增加 。 两个处理中 代换态 一 的含量从第一次采样年月日到最后一次采样年月日 不断地下降表 、 图随着代换态铰的减少 , 两个处理中硝态氮含量不断上升 。 表 , 图 。 表拈土矿物 非代换态按的含量 土 ⋯⋯ 淤 鬓 一 ⋯ 万 一鱼 资 华影宁竿 罕片万 一 ’土 ⋯⋯⋯ 二 ⋯ 二 ⋯⋯ ⋯ , ⋯ 。 冲积土 ⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯⋯ 。 ⋯ 一 ⋯ 一州 。一 ⋯ 一 ⋯ ‘ 一 ⋯ ‘ ⋯ ‘二‘ 二 ‘ ⋯ , 了 , ⋯ 。 ⋯ ’。 ‘ ⋯ 。 ‘ 沼 “ ‘‘ 心 ‘ 一 。, 仆 ,介‘ 八‘ 一 一 一 。 卿 州兹一鱿 ‘ 一卜月‘ 刊。令 镶 酬产 徽影夕 ︸。 一 十一月 一 十二月 采样日期 图在培养过程中非代换态 ‘一 的含量黄土 与对照比显著性为 肠 , 一 与对照比显著性为 肠 , 与对照比显著性为 。 肠 第期钱态氮肥在不同土壤中被粘土矿物固定的研究 表代 换态 按的含量 土壤类 型 处理 毫克硫铁 各次采样含量毫克每公斤土 盆 ⋯ 一万丁 一 ⋯ ⋯万一 签 价升 ,曰 一朴几 兰亨 , 茎石 ,餐鉴 茶餐关 亨芝 ,釜 了 釜务釜爷铸釜签井 ,苦 关自 时‘内一一﹄门‘ 匀一, 上八 黄 冲积土 斧 民关,曰 胜上 井八 玄 武 岩 发育 土壤 表稍态氮含量 处理 毫克硫钱 各次采样含量毫克公斤士 土 壤类型 一一 一 吕 ﹂泞改只」 ︸ ,﹄ 工卫一勺 ‘ 】】 ‘ 】 了 性厅已一浦土尸一,人,曰一。‘一,工丹 盆 ‘“ ⋯ 哇 丁芬 , 茎互 , 户 自⋯ 补 ,上关片‘︵ 苦 八户 ,︼ 斤‘ 几 几倪 ,上朴 口 勺 ︸勺 ‘口 牛喜 , 芝营 ‘ 芸 蕊 , ,白任 ⋯ 签 口关尸口关勺口任 曰,人 口月 石盖 , 芸蕊 , 牛盖 , 落 石 , 一”一勺自 ‘行‘ ‘口口 ⋯ 月 月占 爷 ︸ 习一甲 压 关卜钊一爷刃性 几匕 共一 目关 一住关 曰‘ 通﹂一 ‘ 任,上夕︸ 八一曰内‘一 黄 。石 芋 石 冲积土 餐 了 玄武 岩发育 土壤 带 沈阳农学院学报 年 。一吞 一 方一一七 护 一一。一 一一洲尸、 一 创 酬川 劝 行山 十月 ’ 和一一山 食一一,卜 七尸币尹 乡 一 , 十月 ’ 件一月 十二月 叫大令祝脚︶ 仍 菊 壕姑 嘱 酬 冷玮 图 采样日期 在培养过程中代换 态 ‘一 的 含量黄土 采样日期 图在培养过程中峭态氮的含量黄土 ︵ 书火令 听仆 扣 件蔽产 讨 帜御 ︶ , 禅瑞半带 冲积土在冲积土中 , 供 给的 按亦有相 当大一部分被粘土矿物固定 , 约 占表 。 非代换态钱的含量 , 与 黄土中两个处理一样 , 从第一次采样到第 二次采样日期上升 , 以后发现明显地下 降 , 随后又继续上升图 。 在个星 期的培养时间内 , 两个处理中代 换态 ‘一 的含量下降表 、 图 。 两 个处理中硝态氮含量从最初到第三次采样 日期明显上升 , 以后保持一定水平 表 、 图 。 占 一 王 十一月十二月 采祥日期 图在培养过程中非代换性 ‘一 的含 量冲积土 公一‘ 一 。一 △ 合 。 声 二 。 。一 书火匀 丈班七 矛 一 口一。一 别 ︵ 叫火令 玄 帜酬 ﹀ 寸 主之 徽粼理 十 一 月 十一月 〕 子十月’ 卫〔 十二月 识姗 ︶ 仍 。 仁 采样日期 】 日 一 月 采样口 珍 图在培养过程中代换 态 ‘一 的 , 含量冲积土 图在培养过程中消 态氮的含量冲积土 第期按态氮肥在不同土壤中被粘土矿物固定的研究 玄武岩发育土壤在玄武岩发育土 壤中 , 供给的钱约被粘土矿物所固定表 。 该土壤在第一次采样时间年月 日含有的非代换态按图 , 这 时期对照处理含有 。 施肥处理中晶层间 钱含量从开始到第三次采样日期年月 日为止大体是一致的 , 以后 就逐渐下降 。 对照处理 中 , 从开始到第三次采样日期上升 , 以后也同样地下降图 , 表 。 在玄武岩 发育的土壤里 , 施入的馁仅有很少量被固定 , 所以代换态按的含量在第一次采样时年 一 洲士令 之 帜砌 ︺ 心 工 韵寡匕崇 一十月 一卜一 月 十二月 采样日期 图了在培养过程中非代换态 ‘一 的含量玄武岩发育土攘 月日比较高图 , 表 , 不过代换态钱很快就被硝化 , 这反映在硝态氮含量 的高低上 。 图 , 表 ‘ 吮 一 、一之 岛产 咨心﹃决 。。 声气 , 。 十月 十二 月 ’ ︵ 杏 乞衰 理 、。 。 叫火匆帜翻︶ 寸 二 徽城笔 采样日期 , 十一月 采样日期 图在培养过程中代换态 ‘一 的 含量玄武岩发育土壤 图 在培养过程中峭 态氮的含量 玄式岩发育土壤 , 四 、 讨论 试验结果表明三种不同土壤的 固钱能力不同 。 固定态钱的测定值是黄土冲积 土玄武岩发育土壤 。 它们受粘土矿物类型 、 土壤质地 、 有机质和等因素的 影响 。 黄土中伊利石为主 , 它是型矿物 , 近似蒙脱石 , 但四面体中铝的份额较硅的份额 大 , 由同晶置换 “干置 换 今 而产生的负电荷对晶层间按离子的吸引力较大 , 故 固钱作 用也强 。 在施肥初期 , 每公斤黄土施入毫克的 硫按 , 其固定量为毫克 公斤土 , 固定率为 。 冲积土中由于粘土含量和值较高 , 铰离子的 固定量 也较高 。 其 施肥初期施入毫克的 硫按 , 固定量为毫克公斤土 , 固定率 为 。 玄武岩发育士壤含钾较为丰富 , 它的固定位置主要为而较少为言 所占 据〔 〕 , 所以其施肥初期施入毫克 的硫钱 , 固定量仅为毫克公斤土 , 固 定率为 。 在培养过程中固定态按离子的含量在最初两周 明显上升 , 以后逐渐下降 , 到最后又 沈阳农学院学报 年 继续上升 , 这说明这种形态的氮在土壤中不是静止不变的部分 , 而是处于动态变化 , 它 在土壤氮素循环中起着很重要的作用 。 有人认为固定态左 可作为土壤中矿质 氮的一 种 “ 储备 ” 形态〔 “ 〕 , 它对减少氮的淋洗损失 , 和保证肥料氮在全生长季有较多供 应是 有利的 。 土壤溶液中的钱离子麦 , 表面吸附的代换性钱离子左 , 以及 晶层内固定的钱离子霍 , 之间呈如下的动态平衡〔 〕 霍 一 霍 一 左 , 当土壤溶液中霍浓度增加时 , 使方程式反应 向右转移 , 即有利于 固定态霍的 增加 。 另一方面 , 随着土壤硝化作用的增加 , 土壤溶液中李 浓度降低时 , 使方程式 反应向左转移 , 即固定态霍 将被释放 。 本试验结果证明固定态钱离子和代换态按离子以及可溶性硝态氮三种不同形态 的 氮之间 , 彼此间有密切相关表 。 固定态按离子和硝态氮之间一般呈负相关 , 固定 态按离子和代换性按离子一般呈正相关 , 而代换性按离子和硝态氮呈显著的负相关 。 表三种不同形态氮的相关性 试 验 土壤处理 丫了 万与代换性 言〕 丫〔 代 定态 换性 吉〕 育与固 丫〔 百与 固定态 韵 黄土 冲积土 玄武 岩发 育 土壤 一 十 一 一 十 一 苦关釜 一 带苦 关 一 爷关关 一 共等关 一 苦芳苦 一 芳关 关 一 餐 井苦井 关 关斧 关釜 一 关 苦带 一 一 苦关 一 一 爷 关于按离子从粘土矿物中被释放的机制 , 目前还不完全清楚 。 但许多文献中曾报道 过 “ 硝化作用能促进 固定态 按的释放 ” 、 “ 硝化细菌在促进固定态按离子有效地为作 物吸收方面起媒介作用 ” 〔〕 。 和在不施肥土壤上 的培 养 试验结果表明固定态李 数量上的减少 , 伴随着硝酸盐的积累〔 〕 。 从本试验中也 看 出有类似的趋势 , 即随着固定态钱含量下降 , 硝态氮含量明显上升 。在黄土 中 丫 一 , 在冲积土中 二 一。 。 这可以说 明 由于硝化作用结果 , 使部分 固定态霍 被释放 。 参考文献 〕 了 二 , 一 〔〕 狂 习 , 一 〕 〔〕 功 主 , 一 〔〕 一 〔〕 一 第期钱态氮肥在不 同土壤中被粘土矿物固定的研究 一 ’ 一 ‘ ,, ‘ 一 , 二 ,,‘ 一 , , 一 『 万 霍 , 玄 一 丫 一一 一, 畜 , 享 一 , 霍 一 , 李 李 霍 了 饰 一 工 ,