土壤顆粒表面電場對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)的一個重要過程，其將NH4+-N轉化為NO3--N，該過程形成的NO3--N較容易被植物利用，但是同時也會導致NO3--N的大量積累，NO3-N在淋融作用下會進入地下水，導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。
　　 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，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)外許多學者對酸性土壤硝化作用的影響

3、因素以及機理均做了詳細的研究。
　　 酸性土壤是一種鹽基不飽和土壤，也就導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。這些電荷必然會對使土壤的性質發(fā)生改變，這樣的條件下，土壤中的硝化作用也會大受影響。因此在這樣的前提下，表面電化學性質的改變對酸性土壤的硝化活性會有什么影響，有多大的影響成為了本研究的重點。對土壤表面電化學性質的研究由來已久，但是到現(xiàn)在為止傳統(tǒng)的方法不能夠很準確的反應土壤中真

4、正的表面電化學性質，李航(2002)提出的恒流法解決了這個難題，因此為本研究提供了最為基礎的理論依據(jù)和測定方法，使得本研究能真正的從表面電話學性質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較小的縉云山馬尾松林酸性黃壤(pH=5.2)為研究對象，添加不同質量比高純度Ca基蒙脫石來改變土壤的表面電化學性質。為了消除不同含量蒙脫石pH的變化對硝化作用的影響，在實驗之前根據(jù)原樣土壤的pH調(diào)節(jié)各個

5、pH和原樣土壤一致。本實驗對土壤電化學性質的測定表明：土壤的電化學性質在加入蒙脫石后會有改變，但是在8％蒙脫石含量之前，土壤的電化學性質改變相對較小，但是隨著蒙脫石的進一步增加，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性質的改變，為進一步區(qū)分不同表面電化學性質的樣品奠定了基礎，從而可以從電化學性質改變的角度去分析土壤中的硝化活性變化特點。
　　 本實驗中同時也對不同pH的土

6、壤樣品(分別對應添加不同質量比蒙脫石后測定的土壤pH)進行了對比研究，從而從pH的改變角度分析土壤中硝化作用的變化情況。
　　 研究結果顯示，不管是不同表面電化學性質樣品還是不同pH樣品土壤中均存在硝化作用，且硝化作用強度也較高，土壤中硝化過程進行不完全，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)生酸性物質影響，pH在不斷的下降，土壤表面電場對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下降的幅度也同時降低。對不同表面電話學性質的硝化作用研究表明：隨著土壤表面電化學性質的升高，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發(fā)生了顯著變化，土壤表面電化學性質高的土壤樣品其土壤凈硝化率也明顯較高。對不同pH樣品的硝化作用活性的研究結果表明：土壤pH對土壤硝化作用的影響和不同表面電場的對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性質會使土壤