湖南几种耕地土壤固定态铵释放的动力学研究 - 生态环境学报.doc

湖南几种耕地土壤固定态铵释放的动力学研究 张杨珠1，万大娟2，黄顺红3，周卫军1，黄运湘1 1. 湖南农业大学资源环境学院，长沙 4101282. 湖南师范大学资源与环境科学学院，长沙 410081；3. 衡阳师范学院外语系，湖南 衡阳 421008通过野外调查取样、室内培养试验与分析测定，研究了湖南省几种母质发育的旱地土壤和稻田土壤固定态铵释放的动力学。结果表明，供试土壤固定态铵的释放非常缓慢。水田土壤培养8周后，旱地土壤培养7周后均未达到最大释放量，其累积释放量随着时间的延长而增加；除开始2内固定态铵的释放稍快外，整个培养期间土壤固定态铵的释放速率基本保持恒定。其中，土壤“新固定的”固定态铵的释放率远远大于“原有的”固定态铵。在水田土壤条件下，“新固定的”固定态铵经培养8周后，可释放出“新固定的”固定态铵的58.0%80.8%，而“原有的”固定态铵仅能释放2.4%8.8%。数学拟合结果表明，一级动力学方程和抛物扩散方程均能很好地拟合供试土壤固定态铵释放的动力学资料，零级方程也有较好的拟合效果，但Elovich方程较差。研究还表明，溶液中的阳离子种类会影响土壤固定态铵的释放，Ca2+的存在较K+更有利于固定态铵的释放。 耕地土壤；固定态铵的释放；动力学；湖南中图分类号：S153 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）0-0994-06表1 供试土壤的基本情况和基本性质 Table 1 Basic conditions and properties of the tested soils 土壤编号 土壤名称 成土母质 pH(H2O) 有机质(g·kg-1) 全氮(g·kg-1) 碱解氮(mg·kg-1) CEC/(cmol·kg-1) 0431 灰泥田 石灰岩风化物 - 54.8 2.6 200.4 18.7 0432 黄泥田 板页岩风化物 - 36.8 2.2 168.0 9.4 0433 紫泥田 紫色砂页岩风化物 - 29.8 1.8 148.9 17.3 0429 湖潮泥 湖积物 - 40.9 2.6 204.2 13.9 0212 耕型酸性紫色土 紫色砂砾岩风化物 5.6 17.4 1.2 87.0 18.5 0220 耕型河潮土 河流冲积物 5.5 26.3 1.6 139.0 10.1 自从1917年McBeth[1]首次发现土壤对铵离子的矿物固定现象之后，国内外学者对土壤固定态铵含量及其有效性进行了大量研究[2-20]，而对土壤固定态铵释放的动力学特征的研究则少见报道 [21-24]，特别是关于我国亚热带地区各种耕地土壤固定态铵的释放动力学的系统研究则更少见报道[24]。对土壤固定态铵释放的研究有助于揭示土壤固定态铵的释放特征和土壤对作物的供氮机制，定量评价土壤固定态铵的释放对作物氮素营养的贡献，为科学合理地施用氮肥和进行农田氮素管理提供科学依据。本文采用好气培养—间歇淋洗法[22]对湖南省几种代表性耕地土壤固定态铵释放的动力学特性进行了初步探讨，并用Elovich方程、一级动力学方程、抛物扩散率方程和零级动力学方程对供试土壤固定态铵释放的动力学资料进行拟合，以期为该地区的农业生产实践提供指导。 供试土样为湖南省几种主要母质发育的旱地土壤（耕型酸性紫色土和耕型河潮土）和水田土壤（灰泥田、黄泥田、紫泥田和湖潮泥），是该地区有代表性的耕地土壤类型(表1)。用多点取样法采取供试土壤的耕层混合土样，采样深度水田土壤为15 cm，旱地土壤为20 cm，将采回的土样带回实验室，摊开，去除植物残体及其它侵入体后，让其自然风干，然后分别制成过10目、60目和100目筛，供研究用。其基本性状如表1所示。 旱地土壤固定态铵释放的研究：分别称取1.000 g过100目筛的各供试土样54份，分别置于54个100 m塑料离心管中，用1 mol -1NH4Cl溶液浸泡土样使其固定饱和后，去除多余的铵离子，50 ℃下烘干。然后，在上述处理过的土样中加入无N、K营养液0.4 ml和葡萄糖0.025 g，并调节水分至饱和含水量，置于37±1 ℃恒温培养箱中培养，分别于培养后0.5、1、2、4、8、16、24、32、42各取6支离心管，分别在每3支离心管各加入40 ml 0.005 mol·-1KCl(交换剂A)和40 m0.005 mol L-1 CaCl2 (交换剂B)，振荡3 min后，离心并倾弃上清液，如此重复2次后，加蒸馏水40 ml振荡3 min后离心，倾弃上清液，50 ℃下烘干，测定土样的固定态铵含量，培养后与培养前土样的固定态铵含量之差即为释铵量。（继续培养的土样每7取1次样用以上方法进行淋洗后，再加入等量的无N、K营养液和葡萄糖，同上条件继续培养