不同利用方式紅壤氮素礦化、硝化和反硝化特征及參數(shù)估算.pdf

1、土壤氮循環(huán)是陸地生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)的重要組成部分。土壤理化性質(zhì)和利用方式會影響到土壤礦化、硝化和反硝化作用過程，從而影響到土壤的供氮能力與溫室氣體排放。因此土壤氮素的礦化作用、硝化作用和反硝化作用過程、影響因素及其模擬、預(yù)測，歷來是土壤科學(xué)和環(huán)境科學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。比較分析不同利用方式土壤的礦化、硝化和反硝化作用，準(zhǔn)確定量模擬土壤氮素礦化過程，探討其影響機(jī)理，研究其預(yù)測方程，有助于分析土壤氮素轉(zhuǎn)化效率和預(yù)測土壤溫室氣體排放，對于提高土壤氮

2、素管理水平具有重要意義。
　　以亞熱帶典型紅壤區(qū)湖南省金井鎮(zhèn)小流域?yàn)檠芯繉ο?，在研究比較五種不同利用方式（菜地、稻田、荒地、林地和茶園）土壤氮素狀況的基礎(chǔ)上，采用淹水培養(yǎng)法研究了不同利用方式土壤的礦化、硝化和反硝化作用特征及影響機(jī)理;并分別利用動(dòng)力學(xué)模型擬合比較，通過多元回歸建立了土壤基本理化性質(zhì)與擬合參數(shù)的估算方程。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用連續(xù)淹水培養(yǎng)法研究了不同利用方式土壤氮素礦化特征。研究表明，不

3、同利用方式土壤的礦化氮累積量差異較大，稻田＞菜地＞荒地＞林地＞茶園，其中稻田土壤的礦化氮累積量最高（219.27 mg/kg），是其他利用方式土壤的2-6倍;且氮素快速礦化主要在培養(yǎng)前7天，之后逐漸平緩，并在28天趨于穩(wěn)定。應(yīng)用氮礦化模型對氮礦化作用進(jìn)行了擬合。結(jié)果表明，單氮庫和雙氮庫模型均能較好擬合氮礦化作用，擬合效果差異不明顯。應(yīng)用兩種模型擬合的氮礦化勢都與土壤全氮、土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮、pH、堿解氮有顯著相關(guān)性;

4、僅利用土壤微生物生物量碳及pH兩變量就能較好地預(yù)測氮礦化勢，且土壤微生物生物量碳相對pH對氮素礦化動(dòng)力學(xué)參數(shù)估算具有更關(guān)鍵作用。
　　(2)采用連續(xù)淹水培養(yǎng)法研究了不同利用方式土壤氮素硝化特征。研究表明，不同利用方式土壤硝化氮累積量差異顯著，菜地＞茶園＞荒地＞稻田＞林地，其中菜地土壤的硝化氮累積量最高，為其他利用方式的10-60倍;不同利用方式土壤的硝化速率大小與硝化氮累積量一致，菜田土壤最快，林地土壤最慢;且硝化氮前五天累積速率

5、緩慢，而后快速增長，可能由于土壤pH值較低的緣故，直到培養(yǎng)結(jié)束土壤硝化作用也未曾趨于平穩(wěn)。應(yīng)用零級動(dòng)力學(xué)模型能很好的擬合土壤硝化氮累積速率，擬合的氮硝化氮累積速率與土壤微生物生物量磷、pH有顯著相關(guān)性;利用土壤微生物生物量磷及pH兩變量能較好地預(yù)測氮礦化勢和礦化速率常數(shù)。
　　(3)采用連續(xù)淹水培養(yǎng)法研究了不同利用方式土壤氮素反硝化特征。研究表明，不同利用方式土壤的反硝化氮累積量差異明顯，其大小依次為稻田土壤＞菜地土壤＞荒地土壤＞

6、林地土壤＞茶園土壤，其中稻田土壤的反硝化氮累積量最高(330.83mg/kg)，是其他利用方式土壤的3-8倍;且氮素快速反硝化主要在培養(yǎng)前7天，之后逐漸平緩，并在28天趨于穩(wěn)定。應(yīng)用一級動(dòng)力學(xué)模型能較好的擬合氮反硝化作用。應(yīng)用一級動(dòng)力學(xué)模型擬合的氮反硝化勢與土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮、堿解氮有顯著相關(guān)性;氮反硝化速率常數(shù)與土壤微生物生物量磷有顯著相關(guān)性;僅利用土壤微生物生物量碳就能很好地預(yù)測氮反硝化勢，利用