對農業土壤中可溶性有機氮的成分研究論文
引言
農作物的生長需要大量的氮素,需要施用大量的化肥來增強農業土壤的氮素肥力,但是化肥氮不能長久地留存在土壤中,大量施用有機肥才是培育土壤氮素肥力的有效途徑。目前,隨著對農業生態問題的關注,可溶性有機氮在農業土壤中的作用已經備受重視,所以,研究農業土壤中SON的測定方法、在土壤氮素供應和轉化中的作用,具有重要的理論和現實意義。
1 SON的測定方法
農業土壤中的可溶性氮可用水浸提,但水浸提會造成土壤擴散,導致難以獲得精確的資料進行分析。部分鹽溶液已用於氮的浸提,但鹽浸提會破壞土表的吸收平衡而釋放出有機氮,不利於溶解。農業土壤中的SON不能直接透過浸提測量,必須從總的可溶性N(TSN)濃度中排除礦質N的濃度進行判定。近幾年,一些簡易、快捷和自動化的測定方法已運用於TSN的常規分析,推動了SON的測定。在對農業土壤中的`可溶性氮的測定中,可採用電超濾法(EUF),該方法不僅能提取礦質N(EUF-NO3)有機N(EUF-Norg),還能夠判定營養釋放的速率,相比其他方法更具優越性,但EUF法工作量較大、成本較高,並且與土壤浸提法相比存在結果差異。
2 SON在N轉化中的作用
DON是有機氮的重要構成部分,因其具有流動性和有效性的特點,在氮的礦化、固定、淋溶、植物吸收等動態過程中具有不可替代的作用。
2.1 DON與礦化
礦化主要是研究土壤礦質N大小的變化,沒有重視SON及其轉化。然而,N的形態決定了它的利用價值,所以判定有機質是礦化成NH4+-N還是轉化為SON是非常有必要的。DON含有許多難溶、難分解的物質,但其在氮的礦化過程中佔據非常重要的位置。Mehgel和Appel指出CaC12浸提的SON量是砂質土中可礦化有機N庫的確切指標,這是由於這個庫與淨N礦化量有關;Kielland指出極地凍土氮基酸的迅速換新造成高速率的總N礦化;Mengel研究了17塊農田、1座森林、2片草原的土壤中氮礦化與土壤可溶性氮庫之間的關係,他們發現氨基N與淨N礦化之間的密切相關[1]。
2.2 DON與固定
NH4+是被土壤微生物消化和固定的N的主要形式,經典的礦化作用,即固定作用理論(MIT)認為全部吸收的N都源於礦質N,但是,許多微生物能夠直接利用低分子量的可溶性有機氮化合物,這表示經典的MIT理論可能不準確,而且所涵蓋的資訊太單一或簡化。Barraclough實驗發現,在冬小麥的土壤中,全部的氨基N都被土壤微生物群體直接吸收,這表示在礦質N固定的同時SON的濃度顯著增加,改變了過去對土壤中N轉化過於簡單的觀點[2]。
2.3 DON與琳溶
農業土壤淋溶液中的DON的濃度超過礦質N的濃度,並且DON是淋溶到農業土壤中的主要N源,而有機態氮是氮素融入江河湖泊的主要形態,溫帶氣候條件下農業土壤中的NO3--N是排水中的主要N源,其中一部分有機態氮來源於農作物有機生產系統,DON也是導致農業土壤中N流失的重要原因。Bergstrom等採取滲漏計法分析了有機肥的淋失狀況,發現在使用等量氮素時,有機肥淋溶掉的N多於無機N,造成有機農業倡導使用有機肥,簡單地以為施有機肥能夠生產出無汙染的綠色安全食品,其實實際情況並不是如此。土壤有機質會阻礙土壤礦物質的活性部分,使得淋溶的有機質的吸著力減弱,因此,應重視有機態養分在土壤中的移動和損耗,可溶性有機態氮在其中的影響需要進一步探究[3]。
2.4 植物與徽生物對DON吸收的相互競爭
由SOM的礦化及植物殘渣釋放的N一直以來被認為是植物吸收的主要N源,植物可以直接吸收NO3--N,在某些特定環境下,可溶性有機氮是植物可吸收的主要氮源。土壤中的有機氮是不斷變化的,植物以及微生物都能吸收利用土壤中的有機氮,因此,植物與微生物在對DON吸收方面存在對立關係。在農業土壤中,有機N化合物對植物根的有效性較小,但並不表示這部分不更新或者不向植物提供N,有關研究表明,植物與微生物能較快地主動吸收施入土壤中的氨基酸,但兩者之間存在相互的競爭。Henry等的實驗結果表明,微生物吸收的氮比植物高出許多倍,這表明微生物競爭N素養分能力比植物強,但Hodge等則認為,植物競爭N素養分能力比微生物強,所以需要進一步的研究才能確定浸提的SON中究竟有多大部分被植物吸收並利用。
3 結語
農業土壤中淋溶出的NO3--N影響了人類健康以及生存環境,及其在作物營養中的重要性已引起研究者的注意,但是農業土壤中的SON的轉化和透過DON淋溶的流失卻未能獲得足夠的重視。在未來的研究過程中,還需要進一步探究SON與其他形式N的有效性指數之間關係,以明確SON的最終去向。
參考文獻
[1] 郭景恆,張逸,何騫.氮沉降影響下酸性森林土壤中水溶性有機氮的分佈特徵[J].環境化學,2011,30(06):1121-1124.
[2] 張彪,高人,楊玉盛.萬木林自然保護區不同林分土壤可溶性有機氮含量[J].應用生態學報,2010,21(07):1635-1640.
[3] 趙鵬,陳阜,李莉.秸稈還田對冬小麥農田土壤無機氮和土壤脲酶的影響[J].華北農學報,2010,25(03):165-169.