酸化及冻融对氨氮在黑土中迁移活性的影响

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近年来,由于人口急剧增长和工业迅猛发展,人们过度追求GDP的高速增长,土壤正面临着“严重透支”。土壤酸化会使土壤肥力逐渐下降,进而发生板结、退化,影响作物的品质和产量。氮素是作物生长发育的必要营养元素,与作物产量和品质之间的关系是非常密切的。然而氨氮利用率低不仅造成经济损失,还会造成严重的环境问题。因此,了解土壤酸化后氨氮的吸附特性和垂向迁移规律对提高氮肥的利用率、减少环境污染是非常必要的。本文选取土壤中氨氮作为研究指标,探讨在不同的实验条件下土壤酸化对氨氮吸附及垂向迁移变化的影响,结果表明:(1)采用震荡平衡法和纳氏试剂法分光光度法对对照土壤和酸化土壤吸附氨氮的行为进行研究。结果表明:两种土壤对氨氮的吸附经历了快速吸附、减速吸附、平衡吸附3个阶段;对照土壤和酸化土壤吸附平衡时吸附量为1324mg/kg和1194mg/kg;低温会增强土壤对氨氮的吸附作用,并且酸化土壤吸附量受温度的影响比对照土壤明显;随氨氮溶液pH值升高,两组土壤对氨氮的吸附量也随之增加,并且酸化土壤对氨氮的吸附作用更容易受外界pH变化的影响;吸附量随着土壤有机质含量的降低而减少;随着冻融周期的增加,土壤对氨氮的吸附量逐渐减少,两种土壤对氨氮吸附的差别呈现出先增加后减小的趋势,土壤冻融5周期时吸附差别最大,当冻融周期达到8周期时,两条曲线重合,说明当达到8周期后,冻融作用对土壤吸附氨氮的影响降到最小;冻结时间对土壤吸附氨氮的影响不明显;随着着冻前含水率的增加,两组土壤对氨氮吸附的差别逐渐减少,当冻前含水率达到35%时,土壤对氨氮吸附的差别最大,吸附量由大到小排列为:15%>25%>35%。两种土壤对氨氮的吸附过程能较好地用Langmuir方程拟合。土壤酸化会降低土壤对氨氮的吸附作用。(2)采用原状土柱淋溶的方法对对照土壤和酸化土壤中氨氮的垂向迁移规律进行研究。结果表明:两种土壤淋出液中氨氮浓度均呈现出先升高后降低最后趋于平衡的变化趋势;随着淋溶液pH值的增加,淋出液氨氮浓度逐渐减少;土壤中的有机质对氨氮的垂向迁移有抑制作用,土壤有机质含量越多,淋出液中氨氮浓度越少;随着冻融周期的增加,淋出液中氨氮累积量呈现出先上升后下降最后趋于平稳的变化趋势,酸化土壤在冻融3周期时淋出液中氨氮浓度峰值最高为179.1mg/L,对照土壤在冻融5周期时氨氮浓度峰值最高为106.1mg/L;冻结时间对两组土壤中氨氮垂向迁移规律有一定影响,随着冻结时间的增加,淋出液中氨氮累积量逐渐增加;随着冻前含水率的增加,淋出液中氨氮浓度逐渐减少;酸化土壤淋出液中氨氮浓度均高于同条件下的对照土壤。土壤酸化会促进土壤中氨氮垂向迁移作用,增加淋失风险。
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