酸性氯酸钾处理-水浴加热全自动凯氏定氮仪测定土壤矿物中的固定态铵

固定态铵作为一种重要的潜在氮源,准确测定其含量,对于认识土壤肥力的形成机理、生态系统氮循环和保障国家粮食安全具有十分重要的意义。测定固定态铵最常用的方法是Silva-Bremner法,但该方法试剂配制要求严苛,前处理过程操作繁琐、费时。为了快速、准确、安全地测定土壤固定态铵的含量,对前处理过程进行研究,用酸性氯酸钾溶液处理土壤样品,用水浴代替振荡,并与Silva-Bremner法的结果进行了对比。通过对自动凯氏定氮仪工作参数、酸性氯酸钾的浓度和用量、水浴加热的温度和时间,确定了测定土壤固定态铵的最佳条件。结果表明,称取1 g样品加入20 mL氯酸钾(30 g/L)-盐酸(10%)混合溶液预处理,用0.5 mol/L氯化钾溶液交换、洗涤,残渣加入5 mL氢氟酸(5 mol/L)-盐酸(1 mol/L)溶液,在沸水浴加热1.5~2 h,用自动凯氏定氮仪蒸馏滴定。对5种类型土壤固定态铵7次测定的结果进行了数据分析,相对标准偏差(RSD)均小于3.9%,最大G值1.49,最大F检验值4.12,最大t检验值0.72,均小于临界值,两种方法测定结果无显著差异。方法操作安全性和分析效率得到大幅提高,方法的精密度、准确度满足要求。

长期不同施氮量对黑土农田土壤固定态铵含量和最大固铵能力的影响

土壤固定态铵作为重要的氮素形态,在土壤保氮和供氮方面发挥着关键作用。为了探究化肥长期施用条件下,不同施氮量对土壤固定态铵含量和最大固铵能力的影响,依托中国科学院海伦市前进乡胜利村20年化肥不同施氮量试验,以不施肥作为对照处理(N0P0K0),设置了100 kg(N)·hm^(-2)(N1)、160 kg(N)·hm^(-2)(N2)、220 kg(N)·hm^(-2)(N3)和280 kg(N)·hm^(-2)(N4)4个施氮量处理,系统研究了化肥施用20年后,不同施氮量对秋季土壤固定态铵含量的影响;同时对田间土壤样品进行3天室内培养试验,定量分析了不同施肥处理土壤的最大固铵能力。结果表明,化肥施用20年后,不同施氮量对土壤固定态铵含量、最大固铵能力和固铵容量的影响均不显著,但不同土层间秋季土壤的固定态铵含量、最大固铵能力和固铵容量明显不同。0~20 cm土层秋季土壤固定态铵含量显著高于20~100 cm各土层固定态铵含量,不同处理土壤的最大固定态铵含量和固铵容量均随着土层深度的加深而显著增加;秋季土壤固定态铵占全氮的比例变化在11.8%~23.2%之间,土壤固铵容量占全氮的比例变化在24.5%~74.5%之间,说明东北黑土农田土壤具有较高的固定态铵含量和固铵容量,土壤固定态铵作为重要的“潜在有效氮素过渡库”,其在黑土农田土壤保氮和供氮中的作用不容忽视。

土壤对铵的矿物固定及固定态铵释放的研究进展

概述了近年来国内外学者在土壤对铵的矿物固定与土壤固定态铵的释放研究方面的进展情况,包括土壤固定态铵的含量、土壤对铵的矿物固定机制、土壤对铵的矿物固定及其释放的动力学与其影响因素,并对今后的进一步研究进行了展望。

长江中下游浅水湖泊沉积物总氮、可交换态氮与固定态铵的赋存特征

研究了长江中下游浅水湖泊沉积物总氮、可交换态氮与固定态铵的赋存特征.结果表明:①14个沉积物的总氮(TN)含量为768.5～5190.6mg.kg-1之间,以月湖沉积物TN含量最高,是其它各湖泊沉积物TN含量的2～7倍;可交换态氮(EN)含量为150.92～341.98mg.kg-1,占TN的6.29%～19.64%;固定态铵(F-NH4)含量变化在186.5～462.5mg.kg-1,占TN的8.40%～35.02%.②EN以NH4+-N为主,NO3--N其次,NO2--N最低,分别占EN的74.61%～85.85%、13.93%～25.15%和0.17%～0.27%.③EN、NH4+-N、NO3--N及NO2--N之间在α=0.01时互为显著正相关,F-NH4与EN、NH4+-N在α=0.05时显著正相关,而与NO3--N、NO2--N不相关.④在α=0.01或α=0.05时,EN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和F-NH4分别与总氮(TN)、总磷(TP)、有机碳(TOC)、阳离子代换量(CEC)、粉沙粒(Silt)及粘粒(Clay)含量有显著正相关关系,与粗砂粒(Sand)含量有显著负相关关系.除此之外,F-NH4与CaO、Fe2O3和Al2O3均有显著正相关关系.

长期施肥对土壤固定态铵含量及其有效性影响

棕壤连续13年定位试验表明，长期施用化肥或低量有机肥对土壤固定态接含量均无显著影响;而施用高量有机肥区固定态接含量比试验前平均增加30.2％。这部分增加的固定态按主要来自土壤有机氮矿化补充。施肥后固定态铵的净增加量超过作物施氮量是土壤激发效应的结果。土壤原有固定态铵含量在113～116mg／kg，对作物无效，而新固定态按时作物有效。生长季耕层土壤固定态铵总释放量（N）对照区为43kg／hm2，化肥区平均为110kg／hm2;有机肥与化肥配合区平均为165kg／hm2。施钾对固定态铵的释放有一定抑制作用。

施用有机、无机肥后土壤微生物量、固定态铵的变化及其有效性研究

利用15N示踪技术和盆栽试验研究了施用有机、无机肥料后，土壤微生物量C、N和土壤固定态铵的变化及其生物有效性。结果表明:土壤微生物量C在小麦三叶期时较高，之后随着外界温度的下降，生物量C逐渐下降;小麦返青后又上升，至开花前后达到最高值，为554.9～794.4mg／kg。并以施用稻草和猪粪处理的最高，单施硫铵的最低，以后逐渐降低直至收获。土壤微生物量N的变化与C的变化不太一致，土壤微生物量N在小麦三叶期最高，为40.8～79.0mg／kg，并以施猪粪和稻草处理的最高，对照处理中最低;随着小麦的生长逐渐下降，到小麦开花前后下降到最低点，但至成熟时又有所上升。土壤固定态铵的变化趋势与土壤微生物N的变化趋势相似。施肥后被固定在微生物体内和粘土矿物中的N，在小麦生长期间有很大部分仍能被小麦吸收利用。被固定在微生物体内的硫铵N、稻草N和猪粪N的最大释放率分别为64.7％～84.3％、60.4％～77.1％、59.3％～685％;被固定在粘土矿物中硫铵N的最大释放率为59.5％～76.2％。

土壤固定态铵的影响因素

本文研究了有机质、全氮、有机氮、粘粒、CEC、溶液中铵浓度、水分、温度等影响土壤固定态铵含量的因素。结果表明,固定态铵与<0.01lmm的粘粒呈显著正相关,但与<0.00lmm的粘粒、有机质、全氮、有机氮、CEC相关性很差。通过拟合Langmuir方程可知河沙泥的最大固铵量为357.2mgN/kg,这与359mgN/kg相近。无论是潮沙泥还是紫泥田,固定态铵含量均有:30oC>20oC,30oC>40oC。除了黄泥田外,紫泥田,河沙泥和潮沙泥三种土壤的固定态铵含量均有:长期淹水>干湿交替8次>长期干燥。

我国土壤中的固定态铵

叙述了全国除高山土带和亚高山土带外各主带土壤中固定态锭的绝对含量和相对含量以及各主要土壤的固按能力，讨论了固定态钦的来源、影响固定态按含量和土壤固按能力的因素，以及镇的固定和释放在土壤氮索内循环中的意义。以土带为单位，各土带中，黄棕壤带内的土壤的固定态按含量最高，为257mg／kg，砖红壤带内的土壤最低，仅为48mg／kg。耕地土壤0～20cm主体中，固定态铁的储量全国平均约为全氮储量的15％。各土壤中固有的固定态锁的有效性，主要决定于土壤母宕（质）的种类和土壤的风化程度，一般变动在3％～20％间。各土带中，黄棕壤带的土壤的固接容量最大，砖红壤带、赤红壤带、灰棕漠土带和棕漠上带的土壤以及红壤带的部分土壤则不具有固定加入铵的能力。根据固定态镇的绝对含量、它对土壤N库的贡献以及表土固按能力大小等的不同，将全国除高山上带和亚高山土带外分成了10个土区。

盆栽条件下红黄泥微生物量氮和固定态铵的动态变化

目的研究盆栽条件下红黄泥微生物和晶格对有机、无机氮源的固定以及土壤微生物量氮(SMBN)和固定态铵的动态变化。方法采用15N示踪技术对有机无、机氮源交叉标记进行盆栽试验,设置单施尿素(15NU)、标记尿素与稻草配施(15NU-S)和标记稻草与尿素配施(15NS-U)3个处理。结果在水稻生育期内,SMBN和固定态铵占全氮比例分别为2.20%～4.00%和4.77%～8.37%;SMBN在孕穗期出现最低值,各处理固定态铵在分蘖期出现最低值。水稻成熟时,SMBN和固定态铵各处理间差异不显著。微生物和晶格固定的尿素氮分别为4.01～15.14和0.47～4.82 mg.kg-1,占施用尿素氮的1.76%～8.83%和0.28%～2.11%;固定的秸秆氮分别为0.97～2.85和0.09～0.50 mg.kg-1,占施用秸秆氮的1.69%～4.98%和0.15%～0.87%。有机无机肥配施促进了微生物对尿素氮的固定,降低了晶格的固定。单施尿素处理和有机无机肥配施处理SMBN的最大释放率为66.04%和69.15%,固定态铵最大释放率为87.75%和87.64%。结论盆栽水稻条件下,土壤微生物和矿物晶格对外源氮的固定和释放是一个动态的过程,有机无机肥配施对SMBN和固定态铵有明显影响。

湖南稻田土壤固定态铵含量的季节变化及生物有效性

以湖南省3种固定态铵含量较高的稻田土壤为供试土壤,通过盆栽试验,研究了稻田土壤固定态铵在植稻期间的动态变化及其生物有效性.结果表明,稻田土壤的固定态铵含量处于不断的变化之中,施氮肥和有机肥使土壤固定态铵含量升高,而水稻吸收氮则使土壤固定态铵含量降低,其变化趋势与土壤碱解氮含量变化相似.“新固定的”固定态铵基本对当季水稻全部有效,而“原有的”固定态铵对当季作物和后季作物部分有效.就供试土壤而言,在水稻生育期间,土壤固定态铵的释放量是潮沙泥>紫泥田>河沙泥;就不同水稻而言,早稻生育期间土壤固定态铵的释放量大于晚稻生育期间土壤固定态铵的释放量.

稻鸭共作生态系统稻田土壤固定态铵含量及有效性

通过田间试验研究了稻鸭共作生态系统土壤固定态铵的动态及有效性和温度、土壤pH、土壤交换性铵及土壤质地对土壤固定态铵的影响。研究结果表明：（1）在水稻生育期间，土壤固定态铵含量处于不断变化之中，施肥促进土壤对铵的固定，水稻的吸收促进土壤固定态铵的释放；其中在固定态铵释放过程之中，新固定的肥料铵几乎完全释放，而原有固定态铵没有释放。（2）较之常规稻作，稻鸭共作显著地提高了土壤固定态铵含量，其平均含量高出常规稻作的7％。（3）土壤交换性NH；含量和pH与土壤固定态铵含量呈显著正相关（p〈0．01）；土壤温度（5cm土层）与土壤固定态铵含量间不相关；土壤固定态铵含量与〉0．2mm的砂粒含量和〈0．002mm的粘粒含量呈显著或极显著相关，而与0．02-0．2mm和0．002-0．02mm粘粒含量不相关。

湖南主要类型稻田土壤固定态铵含量及其影响因素

通过野外调查取样和室内培养试验 ,应用Silva和Bremner方法 ,研究了湖南省主要类型稻田土壤的固定态铵含量及其影响因素 .结果表明 ,该省主要类型稻田土壤固定态铵含量为 141～ 35 3mg·kg-1,平均为 2 72± 6 7mg·kg-1,占土壤全N的 11.2 % ,高于湖南省以北各地区土壤和本地区地带性土壤———红壤的固定态铵含量 .其含量的顺序为河沙泥 >紫泥田 >潮沙泥 >黄泥田 >红黄泥 .在土壤剖面中 ,固定态铵含量随剖面深度的变化有 4种情况 :在 1m深度范围内随深度增加而增加 ;随深度增加而减少 ;随深度增加而无明显变化 ;土壤剖面中某一土层固定态铵含量明显增加或减少 .土壤固定态铵含量占土壤全N百分比随深度增加而恒增大 .土壤对NH+ 4的固定作用在 30℃下最强 ,高于 2 0℃和 40℃ ;长期淹水有利于潮沙泥、紫泥田和河沙泥对NH+ 4的固定作用 ,但干湿交替有利于黄泥田对NH+ 4的固定作用 .相关分析表明 ,土壤固定态铵含量仅与 <0 .0 1mm粘粒含量呈P0 .0 5水平的显著正相关 ,与有机质、全N、有机N和 <0 .0 0

土壤微生物量和土壤固定态铵的变化及水稻对残留N的利用

在小麦盆栽试验后的１５Ｎ标记土壤上，研究了水稻生长过程中土壤微生物量Ｃ、Ｎ和土壤固定态铵的变化及其有机无机肥料残留Ｎ的有效性。结果表明，土壤微生物量Ｃ随着水稻生长而逐渐增加，到收获时达到１３７８．６～１７９０．５ｍｇ／ｋｇ土；土壤微生物量Ｎ的变化与水稻吸收Ｎ素有关，开始时由于淹水使得土壤微生物量Ｎ有所下降，但随后又有所增加；随着水稻对Ｎ的吸收增加，生物量Ｎ又下降，直到水稻成熟期又有所恢复。在整个水稻生长季节中，土壤固定态铵的含量变化不大，但其中的一些１５Ｎ仍与外界土壤中矿质Ｎ发生了交换，表明这些固定态铵对水稻仍有较高的有效性。

固定态TiO_2薄膜制备及光催化氧化性能研究

以TAI钛合金为原料,在不同的成膜电压及电流密度下,用阳极氧化法在基体表面原位生长TiO_2薄膜,应用于光催化氧化及光电催化氧化反应体系降解水中的罗丹明B.采用X射线衍射法和扫描电镜对薄膜的粒径、物相进行了表征。结果表明:当成膜电压为160V,电流密度为160mA/cm^2时,薄膜中二氧化钛晶型以锐钛矿型为主,粒径45～50nm;在光催化氧化水中罗丹明B的实验中,90min去除率达到93.5％,该薄膜表现了很好的光催化活性;同时,外加一定的偏压,在降解的最初60min时,外加偏压0.6V比未加偏压(0V)的薄膜电极罗丹明B的去除率提高了33.4％,表明外加偏压可以提高光催化氧化的效率。

长江中下游浅水湖泊沉积物固定态铵特征及影响因素

研究了长江中下游浅水湖泊10个沉积物对氨氮固定的动力学和热力学特征,沉积物固定态铵含量与其理化参数的相关关系.结果表明：①湖泊沉积物对氨氮的固定具有相似的变化趋势,总体上均具有快反应和慢反应2个过程.在0～10 min内,各沉积物对氨氮的固定量均较大,快反应主要发生在前10 min内.而在10 min之后,沉积物对氨氮的固定量逐渐减小,12 h后基本达到平衡.②湖泊沉积物对氨氮固定的热力学等温线符合Langmuir方程.10个沉积物的本底固定态铵含量（w（NFN））、最大固铵量（Qmax）和固铵容量（w（NFN）＋Qmax）分别为157.73～462.74,35.58～348.45和201.17～748.94 mg/kg.③湖泊沉积物的本底固定态铵含量、最大固铵量均与固铵容量有极显著正相关关系.本底固定态铵含量与TN,TP,TOC,粘粒,Fe2O3含量及CEC有显著或极显著正相关关系;固铵容量与TN,TP,TOC含量和CEC有显著正相关关系;最大固铵速率与Fe2O3含量有显著正相关关系;最大固铵量与沉积物理化性质相关性较差.

湖南主要耕地土壤的固定态铵含量与最大固铵容量

【目的】了解湖南耕地土壤的固定态铵状况及其在土壤供氮中的作用。【方法】通过野外采样、室内培养和分析测定等手段,研究了湖南省主要母质发育的耕地土壤固定态铵含量与最大固铵容量及其影响因素。【结果】(1)由于成土母质的多样性以及不同农业生产方式的影响,不同类型耕地土壤固定态铵含量差异甚大。水田土壤变化于(135.4±57.4)～(412.8±32.4)mg·kg-1之间,平均为(304.7±96.7)mg·kg-1;旱地土壤变化于(85.6±25.4)mg·kg-1至435.7mg·kg-1之间;平均为(230.1±89.2)mg·kg-1。不论旱地土壤还是水田土壤,固定态铵的绝对含量主要受成土母质的影响。由湖积物和板页岩风化物发育的土壤固定态铵含量最高,而由花岗岩风化物发育的土壤固定态铵含量最低;但是旱地土壤固定态铵占土壤全氮含量的百分数要高于水田土壤,水田土壤固定态铵占土壤全氮含量的百分数变动在(6.1±3.6)%～(16.6±4.6)%之间,平均为(14.0±5.1)%,旱地土壤固定态铵占土壤全氮含量的百分比变动在(5.8±2.0)%～(40.1±17.8)%,平均为(23.5±14.2)%。(2)不同土壤最大固铵容量的大小顺序与固定态铵含量基本相同,但供试土壤“新固定的”固定态铵占最大固铵容量的比例大部分在20%以下,这与供试土壤的肥力水平较高,土壤的大部分固铵位点已被铵饱和有关。(3)土壤粘粒含量和粘土矿物组成是决定土壤固定态铵含量及最大固铵容量的两个主要因素。研究表明,水田土壤<0.02mm粘粒中2﹕1型粘土矿物以水云母为主,其中,0.02～0.002mm粘粒中水云母含量远高于<0.002mm粘粒中水云母含量。相关分析表明,水田土壤的固定态铵含量(y1)和最大固铵容量(y2)与<0.02mm粘粒中2﹕1型粘土矿物总量(x1)和水云母含量(x2)以及0.02～0.002mm粘粒中2﹕1型粘土矿物总量(x3)和水云母含量(x4)均呈极显著或显著正相关,但与<0.002mm粘粒中2﹕1型粘土矿物总量和水云母含量的相关性不显著,说明供试土壤的固铵基质主要是<0.02mm粘粒的水云母矿物。【结论】以上结果表明,固定态铵是湖南耕地土壤的主要氮素形态和氮素资源,特别是旱地土壤固定态铵占土壤全氮含量的百分数高于水田土壤。所以,在土壤对作物的氮素营养,尤其是对旱地作物的氮素营养中有着重要作用,值得进一步研究。

湖南省主要稻田土壤的固定态铵含量与最大固铵容量

应用Silva-Bremner法,研究了湖南省7种主要母质发育的稻田土壤的固定态铵含量和最大固铵容量.研究结果表明:①供试耕层土壤固定态铵含量变动在69.2～457.5 mg/kg之间,平均为304.7 mg/kg±96.7mg/kg,占土壤全N的2.6%～25.7%,平均为14.0%±5.1%,是该地区一项重要的土壤N素资源.7种不同母质发育的稻田耕层土壤固定态铵含量的大小顺序为:湖潮泥＞黄泥田＞河沙泥＞紫泥田＞灰泥田＞红黄泥＞麻沙泥.②在土壤剖面中,土壤固定态铵含量随剖面深度的变化因土壤类型不同而不同,但其相对含量随深度增加而恒增大:表层平均为15.1%±6.6%,亚表层为25.9%±11.7%,表下第3层平均为34.6%±16.3%.③供试耕层土壤的最大固铵容量以湖潮泥最高,达658.7 mg/kg,以麻沙泥最低,为97.6 mg/kg.④相关分析表明,土壤耕层固定态铵含量与0.01～0.001 mm黏粒含量呈极显著正相关(r=0.698**,n=28),与有机质、全N、碱解N、CEC、缓效K和＜0.001 mm黏粒含量的相关性均不显著.耕层土壤最大固铵容量与固定态铵量呈极显著正相关(r=0.841**,n=32),与0.01～0.001mm黏粒含量呈极显著正相关(r=0.659**,n=28).

土壤碱解氮测定中固定态铵的释放

对采自江苏省镇江市的下蜀黄土母质发育的土样进行氢氧化钠和氢氧化钾碱解氮的测定比较、土壤固定态校的测定，以及玉米幼苗盆栽试验，得到如下结果：碱解氮不仅包括水溶性氮、交换性氮和易水解性有机氮，还应包括部分固定态铵；作物生长过程中氮素营养包括碱解中来自固定态铵的部分，尤其在土壤碱解氮被大量耗蝎后这部分固定态铵的释放意义更大。

塿土固定态铵容量及蓄氮供氮能力的研究

确定了土娄土各自然层的固定态铵容量 ,覆盖层、粘化层和黄土母质层分别为( 4 82 .2± 1 0 .4) mg N/kg、( 1 1 34.9± 4.0 ) mg N/kg和 ( 553.0± 1 1 .3) mg N/kg土。估算了土娄土覆盖层和粘化层的最大蓄氮量 ,分别为 5692 .5kg N/hm2 和 8475.0 kg N/hm2 ;并估算出土娄土覆盖层和粘化层在耕作及栽培条件下的最大蓄氮量 ,它们分别为 32 70 .0 kg N/hm2 和6975.0 kg N/hm2 。15N标记试验结果表明 :土娄土“新”固定态铵中有 62 .1 %～ 78.9%的 NH+ 4来自肥料 NH+ 4 。盆栽试验结果表明 :土娄土覆盖层和黄土母质层中“新”固定态铵的释放率分别为 98.32 %和 95.0 9%