不同深度土壤中氮的释放实验研究

储晓红

摘要：探讨了不同深度土壤中氮的释放规律，分析了氨氮释放的影响因素。释放实验表明：在振荡扰动下，氨氮逐渐向水体释放，土壤对NH+4-N的释放是一个复杂动态过程，各采样点不同深度土壤中的氮释放量都较小，说明土壤未被氮营养元素污染。振荡扰动时间对于氮的释放量有较大影响，各土样基本在振荡3～4 d时释放量达最大。

关键词：土壤；不同深度；氨氮；释放

中图分类号：S153.6

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）16007303

1绪论

1.1氮元素的释放机理

土壤中氮素的形态可分为有机态氮和无机态氮两大类。土壤中的氮绝大部分以有机态存在，无机态氮一般只占总氮量的1%～2%，常以NH+4-N和NO-3-N形态存在[1]。土壤氮素容易在生物化学、物理化学、物理、化学等作用下发生形态转化，具体地说，土壤氮素转化作用包括氮素矿化—生物固持作用、硝化作用、反硝化作用、铵的粘土矿物固定—释放作用、铵的吸附—解吸作用、铵—氨平衡以及氨挥发等过程。

土壤对氮的释放指的是土壤固相表面吸附的铵自土壤固相表面进入液相的过程。氮的释放主要包括生物释放（细菌释放、大型水生植物的释放和底栖生物的消化道释放）、物理释放（溶解性氮的浓度梯度所产生的扩散作用、扰动引起的再悬浮）。土壤氮的释放一般在风力扰动、温度升高、pH值改变、动植物的分解作用等情况下发生，释放量主要取决于溶解氧的含量水平。

1.2研究内容及技术路线

1.2.1实验准备工作

（1）在基础资料收集的基础上，对采样点周边进行现场调查，制定具体详实的采样计划。

（2）采样点布设。取一定数量土壤监测点，均匀布点。每隔100～200 m设一个点。采样时采集表层0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土壤，以分析氮元素在土壤垂向的分布规律。项目共设2个土壤采样点，采集了6个土壤样品。

（3）样品预处理：土壤样品采集后通常需要一定的处理，主要包括干燥、磨细、过筛。干燥采用风干法，磨细前要把岩屑、侵入体及粗有机物拣除，并把岩屑部分称重，细土部分用研钵磨细。磨细后土样过20目筛制成待测土样，分装贮存。

（4）称取土样。释放实验将每份待测土样称取11份，每份0.3 g，分装入50 mL离心管中。

1.2.2实验步骤

（1）释放实验。实验中分别向装有0.3g土样的各离心管加入30 mL蒸馏水，分别按一时间序列进行振荡之后进行离心，取上清液过0.45 μm微孔滤膜抽滤。对滤液适当稀释至比色管，采用纳氏试剂比色法测定土样中氨氮的含量。

（2）释放实验的同时要进行全过程空白实验。

（3）标准曲线的绘制。吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.0 mL铵标准使用液分别于50mL比色管中，加水至标线，加1.0 mL酒石酸钾钠溶液，混匀。加1.5 mL钠氏试剂，混匀。放置显色10 min后，在波长420 nm处，用光程10 mm比色皿，以蒸馏水为参比，测定吸光度。由测得的吸光度，减去零浓度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨氮含量（mg）对校正吸光度的标准曲线：

y=4.1209x+0.0045，R2=0.999。

2不同深度土壤中氮的释放实验研究

2.1释放实验步骤

实验中分别向装有0.3 g土样的各离心管加入30 mL蒸馏水，使土壤与水样按1∶100的体积进行，试验开始后，分别按一时间序列0 h、0.25 h、0.5 h、1 h、2 h、5 h、10 h、24 h、36 h、48 h、72 h进行振荡，之后取出离心管在4500 r/min转速下离心5 min以达到模拟静置的效果，取上清液过0.45 μm微孔滤膜抽滤以消除微生物的影响，对滤液适当稀释至比色管中，加入1.0 mL酒石酸钾钠溶液、1.5 mL纳氏试剂，充分摇晃，静置10 min显色，测定土样中氨氮含量。

2.2释放实验数据处理

由水样测得的吸光度减去空白实验的吸光度后，从标准曲线上查得氨氮量（mg），按下式计算溶液中的氨氮浓度（即为由土壤释放出的氨氮浓度）：

氨氮（N，mg/L）=m/V×1000（1）

式（1）中：m为由标准曲线查得的氨氮量，mg； V为测定水样体积，mL。

氨氮释放量的表示有多种方式：释放浓度（mg/L）、释放量（mg）、释放强度（mg/kg）、释放速率[mg/（kg·h）]。实验中待测溶液均由0.3 g左右重的土样、30 mL蒸馏水组成，所以采用以上几种方式表示均可以。不过精确起见，处理时可将土壤重量考虑进去，即采用释放强度表示。

2.3释放实验数据分析

1～20点位土样氮的释放量在振荡前15 min缓慢下降，在第30 min达最大值0.144 mg/kg，之后氮释放迅速减慢，振荡1h后溶液中氮浓度趋于平衡，直到振荡达24 h，36 h时释放量达最大值0.183 mg/kg，之后又呈现下降态势（图1）。

1～40点位土样氮的释放在前5 h内升降幅度均不大，在5 h时降至波谷后上升，10 h处增至较大值再次出现转折到24 h达到最小值，释放36 h时出现最大幅度的上升趋势并达到最大值，之后释放强度继续下降（图2）。

1～60点位土样氮的释放在前1 h内忽升忽降，总体还是呈现下降的趋势。之后一直到24 h，释放强度始终呈下降态势，在36 h时迅速上升达最大值，这时达到了充分扰动，释放量最大，之后土壤中氮含量减少，释放量下降（图3）。

2～20点位氮的释放量开始较大，0.5 h处降至第一次波谷，1 h处有所回升，2 h处降至第二次波谷——最小值。在24 h、36 h处的变化也呈现出与前面1号点位相同的规律，24 h时最小，36 h时最大（图4）。

2017年8月绿色科技第16期

2～40点位氮的释放量開始时的规律同一号点位，变化幅度不大，在2 h时降至波谷，5 h稍有回升，10 h释放量稍有下降后激增，24 h释放量达0.420 mg/kg，是一般情况下的两倍，之后又迅速下降（图5）。

2～60点位氮的释放量在前15 min持平，释放30 min时释放量激增，1 h处又降到较小值，之后均保持在较小值，始终在0.06 mg/kg以下。相对而言，10 h与36 h处的值较大（图6）。

3结论

氮的释放实验研究表明，土壤对NH+4-N的释放是一个复杂动态过程，总体来说，除少量释放强度较大情况，各采样点各深度处土样的氮释放量都较小，基本保持在1.0mg/kg以下，说明土壤未被氮营养元素污染。振荡扰动时间对于氮的释放量有较大影响，各土样基本在振荡3～4 d后扰动达到最充分的状态，释放量最大，之后土壤中氮含量减小，释放量下降。

参考文献：

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