土壤顆粒表面電場對(duì)酸性土壤硝化作用的影響.pdf

1、土壤中廣泛存在著硝化作用，硝化作用是土壤N素循環(huán)的一個(gè)重要過程，其將NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO3--N，該過程形成的NO3--N較容易被植物利用，但是同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致NO3--N的大量積累，NO3-N在淋融作用下會(huì)進(jìn)入地下水，導(dǎo)致地下水的污染加劇。如何有效的利用NH4+-N和NO3-N成為現(xiàn)階段的一個(gè)熱門話題。
　　 酸性土壤占有我國很大的面積，在我國南方地區(qū)分布著包含磚紅壤、紅壤、黃壤等主要酸性土壤。這些酸性土壤基本的特點(diǎn)都是：酸性高

2、、土壤粘、肥力較低，因此如何提高紅壤地區(qū)的N素肥料利用率以及如何有效的防治地下水的污染成為了酸性地區(qū)研究硝化作用的重點(diǎn)。
　　 早期的研究表明：硝化作用在堿性土壤中廣泛的存在且活性很強(qiáng)，酸性土壤中幾乎不存在硝化作用。但是隨著研究人員的不斷探索，很多的證據(jù)證明了酸性土壤中同樣存在硝化作用，且在某些特定的酸性土壤中，其硝化作用甚至很強(qiáng)烈。由于以上原因，酸性土壤的硝化作用越來越受到研究人員的重視。國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)酸性土壤硝化作用的影響

3、因素以及機(jī)理均做了詳細(xì)的研究。
　　 酸性土壤是一種鹽基不飽和土壤，也就導(dǎo)致了酸性土壤是一種可變電荷土壤。由于土壤具有很大的比表面積，且分布著大量的可變電荷。這些電荷必然會(huì)對(duì)使土壤的性質(zhì)發(fā)生改變，這樣的條件下，土壤中的硝化作用也會(huì)大受影響。因此在這樣的前提下，表面電化學(xué)性質(zhì)的改變對(duì)酸性土壤的硝化活性會(huì)有什么影響，有多大的影響成為了本研究的重點(diǎn)。對(duì)土壤表面電化學(xué)性質(zhì)的研究由來已久，但是到現(xiàn)在為止傳統(tǒng)的方法不能夠很準(zhǔn)確的反應(yīng)土壤中真

4、正的表面電化學(xué)性質(zhì)，李航(2002)提出的恒流法解決了這個(gè)難題，因此為本研究提供了最為基礎(chǔ)的理論依據(jù)和測(cè)定方法，使得本研究能真正的從表面電話學(xué)性質(zhì)改變的角度去分析和解決土壤中硝化作用變化的原因。
　　 本研究使用了人為因素影響相對(duì)較小的縉云山馬尾松林酸性黃壤(pH=5.2)為研究對(duì)象，添加不同質(zhì)量比高純度Ca基蒙脫石來改變土壤的表面電化學(xué)性質(zhì)。為了消除不同含量蒙脫石pH的變化對(duì)硝化作用的影響，在實(shí)驗(yàn)之前根據(jù)原樣土壤的pH調(diào)節(jié)各個(gè)

5、pH和原樣土壤一致。本實(shí)驗(yàn)對(duì)土壤電化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定表明：土壤的電化學(xué)性質(zhì)在加入蒙脫石后會(huì)有改變，但是在8％蒙脫石含量之前，土壤的電化學(xué)性質(zhì)改變相對(duì)較小，但是隨著蒙脫石的進(jìn)一步增加，土壤的表面電場，表面電位，表面電荷密度，表面電荷數(shù)量，比表面積均有顯著的增加，且明顯存在了電化學(xué)性質(zhì)的改變，為進(jìn)一步區(qū)分不同表面電化學(xué)性質(zhì)的樣品奠定了基礎(chǔ)，從而可以從電化學(xué)性質(zhì)改變的角度去分析土壤中的硝化活性變化特點(diǎn)。
　　 本實(shí)驗(yàn)中同時(shí)也對(duì)不同pH的土

6、壤樣品(分別對(duì)應(yīng)添加不同質(zhì)量比蒙脫石后測(cè)定的土壤pH)進(jìn)行了對(duì)比研究，從而從pH的改變角度分析土壤中硝化作用的變化情況。
　　 研究結(jié)果顯示，不管是不同表面電化學(xué)性質(zhì)樣品還是不同pH樣品土壤中均存在硝化作用，且硝化作用強(qiáng)度也較高，土壤中硝化過程進(jìn)行不完全，NO2--N存在積累現(xiàn)象。土壤培養(yǎng)過程中，由于土壤微生物產(chǎn)生酸性物質(zhì)影響，pH在不斷的下降，土壤表面電場對(duì)pH的變化沒有影響；但是不同pH的土壤樣品隨著pH的降低，土壤培養(yǎng)的過

7、程中pH下降的幅度也同時(shí)降低。對(duì)不同表面電話學(xué)性質(zhì)的硝化作用研究表明：隨著土壤表面電化學(xué)性質(zhì)的升高，土壤中的NH4+-的積累量下降，NO3--N和NO2--N含量卻顯著上升，土壤中的凈硝化率也同時(shí)發(fā)生了顯著變化，土壤表面電化學(xué)性質(zhì)高的土壤樣品其土壤凈硝化率也明顯較高。對(duì)不同pH樣品的硝化作用活性的研究結(jié)果表明：土壤pH對(duì)土壤硝化作用的影響和不同表面電場的對(duì)硝化作用的影響不盡相同。
　　 綜上所述，改變土壤的表面電化學(xué)性質(zhì)會(huì)使土壤