有机物质对土壤硝化作用的调控研究

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硝化作用在全球陆地和水体生态系统氮素循环中起着重要的作用,研究各种生态因素对硝化作用的调控,对于提高氮肥利用率,减少硝化作用中间产物如亚硝酸盐和氮氧化合物对环境的负面影响有着重要的意义。过去对土壤中硝化作用的调控研究主要集中在底物浓度、O2的供应、温度和pH高低等因素上,而对有机物质对硝化的调控作用缺乏具体的研究。本文分别对在农业生产中广泛使用的两种商品有机肥、从有机肥料中提取的水溶性有机质(DOM)和对土壤污染严重的两种有机化合物苯胺和苯酚对硝化作用的影响进行了研究,结果表明: 在3个氮水平下,潮土硝化强度随着施氮量的增加而增强,无论单独施用无机氮肥硫酸铵、有机肥还是无机、有机肥混合施用都会造成亚硝酸盐和硝酸盐在土壤中的大量积累,积累量随着施氮量的增加而增加;潮土硝化作用表现出对两种有机肥的不同响应,施加高C/N比有机肥OF1的两个处理都强烈抑制硝化作用的进行,并显著降低了土壤中NO2--N、NO3--N的浓度,低C/N比的有机肥OF2与硫酸铵等氮量混施的处理没有表现出对硝化作用的抑制,单施OF2的处理在一定程度上抑制了硝化作用,对NO2--N、NO3--N的积累也有一定降低作用,但抑制作用没有施加OF1的处理强烈。动态监测试验表明,单施硫酸铵和施加低C/N比有机肥OF2处理土壤中NO2--N积累时间都超过两周,NO2--N通过渗漏进入水体所带来的潜在危害应引起足够重视。 在土壤中添加DOM表现出对硝化过程的抑制作用,抑制效应随着DOM添加量的增加而增强。培养过程中DOM的添加显著增加了培养过程中亚硝酸盐的积累,延长了NO2--N转化为NO3--N的时间,表现出NO3--N生成速率的降低。为排除因DOM添加带来外源氮所引起的影响所进行的相同初始氮量下添加DOM与单施(NH42SO4对硝化作用影响的比较试验,结果同样表现出亚硝酸盐积累量的增加和NO3--N的生成速率的降低,表明除氮之外,DOM中所含的有机碳及小分子化合物也是影响硝化作用的重要因素。有机肥是土壤中DOM的重要来源,因此农田土壤在有充足的化肥氮供应情况下,增施有机肥有增加土壤中亚硝酸盐积累的风险。 随工业废水和农药使用进入土壤的两种有机污染物苯胺和苯酚强烈抑制了土壤的硝化活性,苯胺对NO2--N转化的抑制效果强于苯酚,导致土壤中长时间的NO2--N残留。苯胺和苯酚在低浓度水平下对硝化菌群的抑制作用不强烈,但随着添加浓度的
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