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浅论农业土壤中可溶性有机氮的研究

作者:原创论文网 时间:2017-07-29 14:54 加入收藏
  摘要:可溶性有机氮相对活跃,在维护生态平衡与氮素转化上都占据不可替代的位置。土壤溶液中的有机氮(SON)是农业生态系统氮素流失的主要形态,农作物可直接或间接吸收利用SON,因此,SON在农业生态系统氮素循环中占据重要地位。本文介绍了如何测定农业耕地土壤中可溶性有机氮,对其与氮循环的关系及作用进行了探究。
  
  关键词: 可溶性有机氮;土壤氮素;氮素转化
  
  引言
  
  农作物的生长需要大量的氮素,需要施用大量的化肥来增强农业土壤的氮素肥力,但是化肥氮不能长久地留存在土壤中,大量施用有机肥才是培育土壤氮素肥力的有效途径。目前,随着对农业生态问题的关注,可溶性有机氮在农业土壤中的作用已经备受重视,所以,研究农业土壤中SON的测定方法、在土壤氮素供应和转化中的作用,具有重要的理论和现实意义。
  
  1、SON的测定方法
  
  农业土壤中的可溶性氮可用水浸提,但水浸提会造成土壤扩散,导致难以获得精确的数据进行分析。部分盐溶液已用于氮的浸提,但盐浸提会破坏土表的吸收平衡而释放出有机氮,不利于溶解。农业土壤中的SON不能直接通过浸提测量,必须从总的可溶性N(TSN)浓度中排除矿质N的浓度进行判定。近几年,一些简易、快捷和自动化的测定方法已运用于TSN的常规分析,推动了SON的测定。在对农业土壤中的可溶性氮的测定中,可采用电超滤法(EUF),该方法不仅能提取矿质N(EUF-NO3)有机N(EUF-Norg),还能够判定营养释放的速率,相比其他方法更具优越性,但EUF法工作量较大、成本较高,并且与土壤浸提法相比存在结果差异。
  
  2、SON在N转化中的作用
  
  DON是有机氮的重要构成部分,因其具有流动性和有效性的特点,在氮的矿化、固定、淋溶、植物吸收等动态过程中具有不可替代的作用。
  
  2.1DON与矿化。矿化主要是研究土壤矿质N大小的变化,没有重视SON及其转化。然而,N的形态决定了它的利用价值,所以判定有机质是矿化成NH4+-N还是转化为SON是非常有必要的。DON含有许多难溶、难分解的物质,但其在氮的矿化过程中占据非常重要的位置。Mehgel和Appel指出CaC12浸提的SON量是砂质土中可矿化有机N库的确切指标,这是由于这个库与净N矿化量有关;Kielland指出极地冻土氮基酸的迅速换新造成高速率的总N矿化;Mengel研究了17块农田、1座森林、2片草原的土壤中氮矿化与土壤可溶性氮库之间的关系,他们发现氨基N与净N矿化之间的密切相关[1].
  
  2.2DON与固定。NH4+是被土壤微生物消化和固定的N的主要形式,经典的矿化作用,即固定作用理论(MIT)认为全部吸收的N都源于矿质N,但是,许多微生物能够直接利用低分子量的可溶性有机氮化合物,这表示经典的MIT理论可能不准确,而且所涵盖的信息太单一或简化。Barraclough实验发现,在冬小麦的土壤中,全部的氨基N都被土壤微生物群体直接吸收,这表示在矿质N固定的同时SON的浓度显着增加,改变了过去对土壤中N转化过于简单的观点[2].
  
  2.3DON与琳溶。农业土壤淋溶液中的DON的浓度超过矿质N的浓度,并且DON是淋溶到农业土壤中的主要N源,而有机态氮是氮素融入江河湖泊的主要形态,温带气候条件下农业土壤中的NO3--N是排水中的主要N源,其中一部分有机态氮来源于农作物有机生产系统,DON也是导致农业土壤中N流失的重要原因。Bergstrom等采取渗漏计法分析了有机肥的淋失状况,发现在使用等量氮素时,有机肥淋溶掉的N多于无机N,造成有机农业倡导使用有机肥,简单地以为施有机肥能够生产出无污染的绿色安全食品,其实实际情况并不是如此。土壤有机质会阻碍土壤矿物质的活性部分,使得淋溶的有机质的吸着力减弱,因此,应重视有机态养分在土壤中的移动和损耗,可溶性有机态氮在其中的影响需要进一步探究[3].
  
  2.4植物与徽生物对DON吸收的相互竞争。由SOM的矿化及植物残渣释放的N一直以来被认为是植物吸收的主要N源,植物可以直接吸收NO3--N,在某些特定环境下,可溶性有机氮是植物可吸收的主要氮源。土壤中的有机氮是不断变化的,植物以及微生物都能吸收利用土壤中的有机氮,因此,植物与微生物在对DON吸收方面存在对立关系。在农业土壤中,有机N化合物对植物根的有效性较小,但并不表示这部分不更新或者不向植物提供N,有关研究表明,植物与微生物能较快地主动吸收施入土壤中的氨基酸,但两者之间存在相互的竞争。Henry等的实验结果表明,微生物吸收的氮比植物高出许多倍,这表明微生物竞争N素养分能力比植物强,但Hodge等则认为,植物竞争N素养分能力比微生物强,所以需要进一步的研究才能确定浸提的SON中究竟有多大部分被植物吸收并利用。
  
  3、结语
  
  农业土壤中淋溶出的NO3--N影响了人类健康以及生存环境,及其在作物营养中的重要性已引起研究者的注意,但是农业土壤中的SON的转化和通过DON淋溶的流失却未能获得足够的重视。在未来的研究过程中,还需要进一步探究SON与其他形式N的有效性指数之间关系,以明确SON的最终去向。

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