施氮對可變電荷土壤中硝酸根離子和鹽基離子耦合遷移的影響.pdf

1、氮肥是植物生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素,也是作物施肥三要素N、P、K之首,其作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的投入品之一,對我國農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收發(fā)揮著巨大的作用。然而,自上世紀七十年代以來,我國化肥施用量逐年增加,其中氮肥占化肥消費比重的60%左右,每年氮肥用量占全世界氮肥用量的35%以上。氮肥的過量施用不僅影響作物產(chǎn)量、降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、加重病蟲害、危害生態(tài)環(huán)境,而且對土壤容易造成永久性傷害,導(dǎo)致土壤板結(jié),進而引起土壤酸化等問題。因此,開展可變電荷土壤磚紅壤和

2、黃壤硝酸根離子與鹽基離子耦合淋失特征的研究,探明氮肥種類及施肥量對銨根離子、硝酸根離子以及鹽基離子淋溶特征的影響,預(yù)測鹽基離子與硝酸根離子的耦合遷移特征都具有重要意義。本文以重慶市武隆縣仙女山采集的黃壤和海南省?？谑杏^瀾湖采集的磚紅壤為研究對象,通過室內(nèi)土柱模擬試驗,采用間歇淋溶法對兩種可變電荷土壤黃壤和磚紅壤在不同氮肥種類和施用量下(尿素N0、N1、N2、N3、N4;硝酸銨N0、N1、N2、N3、N4;硫酸銨N0、N1、N2、N3、N

3、4)土壤陰離子及鹽基離子淋失特征進行研究,探討了不同氮肥種類及施用量下土壤陰離子和鹽基離子耦合淋失特征及土壤酸化的影響。主要結(jié)論如下:
　　 1.氮肥種類及施用量對土壤氮素淋溶特征的影響
　　 無論是磚紅壤還是黃壤,淋失量硝態(tài)氮均遠高于銨態(tài)氮,且黃壤的氮素淋失量較磚紅壤高。其中,磚紅壤、黃壤硝態(tài)氮的淋失特征分別為:硫酸銨＞硝酸銨＞尿素＞N0、硝酸銨＞尿素＞硫酸銨＞N0;NH4+淋失濃度分別為:硫酸銨＞硝酸銨＞尿素＞N0、

4、硫酸銨＞尿素＞硝酸銨＞N0。磚紅壤NO3--N累積淋溶量(y)與尿素、硝酸銨和硫酸銨施用量(x)之間分別滿足線性方程y=1.1064x+3190.8(R2=0.9395)、y=1.2324x+3673(R2=0.9209)和y=0.4972x+5092(R2=0.9977)。磚紅壤尿素、硝酸銨和硫酸銨處理NH4+平均淋失濃度均表現(xiàn)為N4＞N3＞N2＞N1＞N0。本試驗中尿素和硝酸銨銨態(tài)氮的淋失速率分別為0.42%和0.30%,而硫酸銨隨

5、著施肥量的增加,NH4+濃度增幅逐漸降低,當施肥量超過N3時,增幅為負。
　　 黃壤NO3--N累積淋溶量(y)與尿素、硝酸銨和硫酸銨施用量(x)之間分別滿足線性方程y=2.4756x+5560.9(R2=0.9887)、y=2.1125x+6470.3(R2=0.9909)和y=0.7207x+5320.1(R2=0.9854)。黃壤NH4+平均淋失濃度尿素處理:N3＞N4＞N2＞N1＞N0;硝酸銨處理N1、N2、N3、N4分

6、別是N0的1.11、1.41、2.74和3.51倍;硫酸銨處理表現(xiàn)為N3、N4、N2三個處理間差異不明顯,但卻都顯著大于N1和N0,且硫酸銨處理隨著施肥量的增加,NH4+濃度逐漸增加,當施肥量超過N2時,增幅減緩甚至為負。
　　 2.氮肥種類及施用量對土壤硝酸根離子與鹽基離子耦合遷移的影響
　　 磚紅壤鹽基離子淋溶總量:硫酸銨＞硝酸銨＞尿素＞N0,且各肥料種類整個淋溶過程的鹽基離子淋溶量均表現(xiàn)為:Ca2+＞Mg2+＞K+

7、＞Na+。本試驗中鹽基離子遷移速率隨著土壤pH的降低而增大,表現(xiàn)為:硫酸銨(26.28%)＞硝酸銨(13.37%)＞尿素(11.78%)。Ca2+的遷移在鹽基離子淋失中占優(yōu)勢地位,硫酸銨處理Ca2+遷移速率為26.32%,較尿素處理的11.46%和硝酸銨處理的13.69%分別高出14.86%和12.63%。本試驗中磚紅壤N1、N2、N3、N4處理鹽基離子的遷移速率分別為19.80%(R2=0.9293)、14.32%(R2=0.8696

8、)、14.63%(R2=0.8652)和17.72%(R2=0.9018)。磚紅壤硝態(tài)氮淋溶量(x)與鹽基離子Ca2+、Mg2+、K+、Na+淋失量(y)的擬合方程中,與Ca2+,Mg2+、K+、Na+的擬合程度變化趨勢分別為:N1＞N4＞N2＞N3、N4＞N2＞N1＞N3、N1＞N2＞N3＞N4和N1＞N4＞N2＞N3。
　　 鹽基離子淋失總量黃壤較磚紅壤所占比較更大,表現(xiàn)為:硫酸銨＞硝酸銨＞尿素＞N0,整個淋溶過程中尿素、硝

9、酸銨的鹽基離子淋溶量均表現(xiàn)為:Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+,而硫酸銨處理表現(xiàn)為:Ca2+＞K+＞Mg2+＞Na+。黃壤尿素硝態(tài)氮淋溶量與鹽基離子的耦合遷移程度表現(xiàn)為,Mg2+(R2=0.9548)最高,其次為Ca2+(R2=0.9195),然后K+(R2=0.6897),Na+方程擬合效果差。硝酸銨和硫酸銨處理硝態(tài)氮淋溶量與四種鹽基離子的耦合程度則表現(xiàn)為:Ca2+＞K+＞Mg2+＞Na+。鹽基離子的遷移量隨硝態(tài)氮淋溶量的增加而增大,

10、尿素處理鹽基離子的遷移速率為21.49%,較磚紅壤尿素處理鹽基離子的遷移速率11.78%,高出9.71%,而硝酸銨處理鹽基離子的遷移速率為21.56%,較尿素處理21.49%高出0.07%。黃壤Ca2+與硝態(tài)氮的耦合遷移程度高,尿素處理Ca2+的遷移速率為20.49%,硝酸銨處理中Ca2+遷移速率為20.25%,較尿素處理低0.24%。黃壤鹽基離子總量遷移速率N1、N2、N3和N4分別為22.67%(R2=0.9145),24.52%(

11、R2=0.9163),20.56%(R2=0.9094)22.90%(R2=0.8680)。N1、N2、N4硝態(tài)氮累積淋溶量(x)和鹽基離子遷移量(y)之間擬合效果均表現(xiàn)為Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+,而N3擬合效果則表現(xiàn)為Ca2+＞Mg2+＞Na+＞K+。
　　 3.氮肥種類及施用量對土壤酸化的影響
　　 磚紅壤和黃壤鹽基總量(E.B)均表現(xiàn)為:尿素＞硫酸銨＞硝酸銨。磚紅壤鹽基飽和度、表面電荷密度和表面電場強度分別

12、表現(xiàn)為:尿素＞硫酸銨＞硝酸銨、硫酸銨＞硝酸銨＞尿素和尿素＞硫酸銨＞硝酸銨。磚紅壤鹽基飽和度、表面電荷密度、表面電場強度分別表現(xiàn)為:尿素＞硝酸銨＞硫酸銨、尿素＞硝酸銨＞硫酸銨和硫酸銨＞硝酸銨＞尿素。磚紅壤理論表面電荷總量表現(xiàn)為:尿素＞硝酸銨＞硫酸銨,且SCN理介于93.91-112.23mmol/Kg之間;黃壤則表現(xiàn)為:硫酸銨＞硝酸銨＞尿素,且黃壤N0的理論表面電荷總量最低為30.49mmol/Kg,SCN理介于30.49-80.35mm