氮磷配施对土壤氨挥发的影响

氮磷配施对土壤氨挥发的影响

氨蒸发是氮肥的重要损失。它不仅降低了氮肥利用率,而且挥发排放的气体对大气环境造成重要影响。有研究表明,磷石膏与尿素和碳铵按一定比例混合施用后,具有降低氨挥发损失的显著效果。此外,钱承梁等的研究表明,粪肥中添加过磷酸钙也能减少氨的挥发。理论上,尿素和过磷酸钙混合可生成磷酸尿素、磷酸二钙和水,可以减少尿素在土壤中转化为氨而造成氮的损失。但有试验表明,在过磷酸钙作基肥、尿素作追肥的条件下,过磷酸钙明显促进了氨挥发。因此,有必要进一步探讨氮磷配施的氨挥发规律及机理。1材料和方法1.1肥的过磷酸钙pa田间试验在吉林农业大学教学试验场进行,土壤为黑土。玉米品种采用吉单180。氮肥采用尿素(含N46%),磷肥采用过磷酸钙(含P2O512%)。盆栽试验供试土壤采自吉林农业大学教学试验场,为黑土。采用塑料盆进行。土壤培养试验材料:将采自吉林农业大学教学试验场的土壤倒在塑料薄膜上,压碎土块,除去残根、杂物,铺成薄层,并经常翻动,在阴凉、洁净、无污染处自然风干,将风干土过2mm筛。土壤培养试验采用塑料瓶,每瓶装土100g。1.2方法1.2.1田间条施试验过磷酸钙作基肥,有5个施磷水平,施P2O5量分别为0、20、40、60、80kg/hm2,即P0、P20、P40、P60、P80共5个处理,重复3次,顺序排列。施入田间,播种,70cm行距,30cm株距。试验处理微区面积为2m2,处理区间间隔0.5m。一个半月后以条施方式追施尿素,施氮量为150kg/hm2。追肥后,在微区内用密闭法测定氨挥发量。1.2.2装盆、整地及培养过磷酸钙作基肥,有5个施磷水平,试验处理同田间试验,重复3次。将过磷酸钙与土壤混匀后装盆。每盆挖穴3个,呈等边三角形分布播种,每穴播种1粒,出苗后各盆保留长势一致的苗,留苗一株。一个半月后追施尿素,施氮量同田间试验。追施氮肥后3、7、12、30d时测定土壤中铵态氮和pH值。1.2.3土壤培养试验(1)试验2:磷量同田间试验将等量尿素和不同量过磷酸钙与土混匀后装瓶,施氮量同田间试验,有5个施磷水平,施磷量同田间试验,即NP0、NP20、NP40、NP60、NP80共5个处理,重复3次。培养过程中控制其绝对含水量在14%左右,置于30℃恒温培养箱中培养,培养期间采用定期补水的方法,氮磷同时施用后3d时测定土壤脲酶活性。(2)不同施量、不同浓度和土壤的尿素对试验过磷酸钙作基肥,有5个施磷水平,试验处理同田间试验,3次重复。将过磷酸钙与土壤混匀后装瓶。一个半月后追施尿素,施氮量同田间试验,使尿素与土壤混合均匀。追施氮肥后3d时测定土壤脲酶活性。1.2.4测试氨挥发测定采用密闭法;铵态氮测定采用纳氏试剂比色法;脲酶测定采用比色法。2结果与分析2.1不同浓度土壤中nh3aq的蒸发规律由图1可知,当等量尿素追施入不同施磷处理土壤后,氨的挥发速率出现规律变化。氨挥发速率都是先从小到大出现峰值,然后又降低。随着施磷量的增加,氨挥发速率峰值增高。其顺序为P0<P20<P40<P60<P80,其中P80处理最高,氨挥发速率峰值为2.36kg/(hm2·d),P0处理最低,氨挥发速率峰值为0.90kg/(hm2·d)。同时,施磷处理氨挥发速率高峰出现时间相同,均为施氮后第6～7天。这可能与土壤中铵态氮含量有关。尿素在土壤中被脲酶水解成NH4+后,NH4+在土壤中可发生下列平衡:该处[NH3(aq)]表示土壤溶液中NH3的浓度,逸失到大气中的NH3(g)可用NH3的分压PNH表示,其与NH3(aq)的关系为:式中,KH为Herry常数,KH=101.75)。可见,NH3从溶液中的挥发率直接与[NH3(aq)]和PNH有关,因为大气中PNH很低且为常数,故可以认为仅与[NH3(aq)]有关,它可以从溶液pH值和NH4+的浓度算出。因此,当土壤pH值一定时,底物铵浓度越高,氨挥发速率也越大。由图1还可以看出,未施磷处理其峰值不仅相比氮磷配施低,而且峰值出现在施氮后第7～8天,即单施氮处理的峰值出现时间略滞后于氮磷配施处理,这与以往研究结果相一致。2.2不同的土壤氨挥发油,土壤氨挥发油,nh3的相对浓度及其相对浓度由图2可知,在0、3、7、12、30d时,pH值随施磷量增加均无明显变化。有研究表明,氨挥发随着土壤pH值的升高而增大。pH值若从6分别升到7、8、9,则NH3的相对浓度分别从0.1%提高到1%、10%、50%,pH值>8.5的土壤氨挥发量比5.5<pH值<7.3的土壤高61%,比pH值≤5.5的土壤高80%;7.3<pH值<8.5的土壤氨挥发量比5.5<pH值<7.3的土壤高39%,比pH值≤5.5的土壤高55%。在该试验中,3d和7d时土壤pH值处于7.5～8.5,由于pH值很高,土壤中铵态氮易转化为氨的形态从土壤中挥发,因此测到了大量的挥发氨。2.3不同施磷量土壤铵态氮含量的差异由图3可知,0d和30d时,不同施磷处理铵态氮含量没有明显的变化趋势。3、7、12d时,随着施磷量的增加,铵态氮含量均呈增加趋势。同时,在7d时,各处理铵态氮含量最大。但3、7、12d时,pH值随施磷量增加无明显变化,因此氨挥发速率仅与底物铵浓度相关。可见,3、7、12d时,对于施磷土壤,土壤中铵态氮含量随施磷量的增加有明显增加的趋势,所以氨挥发强度也随施磷量增加有明显增强的趋势。同时,7d时各处理铵态氮含量最大,此时氨挥发强度也最大。不同施磷处理7、12d时氨挥发速率与土壤中铵态氮浓度相关分析结果表明(图4～5),氨挥发速率与土壤中铵态氮含量有较好的相关性,说明氨氮释放与土壤中铵态氮浓度密切相关。2.4不同磷量土壤酶活性变化2.4.1不同氮磷同时施入对蝽酶活性的影响由图6可知,在3d时,单施氮处理土壤脲酶活性相比氮磷同施处理高。对于氮磷同施处理,随着施磷量的增加,脲酶活性略有增加趋势。由于氮磷同时施入,尿素和过磷酸钙会生成磷酸尿素,使脲酶的底物尿素含量相比单施氮处理低,所以3d时,单施氮处理脲酶活性相比氮磷同时施入处理高。又因为脲酶活性与土壤中全磷速效磷含量正相关,所以随施磷量增加,氮磷同施处理脲酶活性略有增加趋势。2.4.2不同施磷量对土壤更新的影响由图6可知,土壤脲酶活性相比氮磷同施时增强。土壤脲酶的作用底物是尿素,磷作基肥,在土壤培养一个多月后,过磷酸钙已在土壤中发生转化,当追施尿素后,土壤中形成磷酸尿素的量相比氮磷同施时要少,脲酶作用底物尿素的含量较多,所以此时土壤脲酶活性相比氮磷同施时增强。另外,氮作追肥时随着施磷量的增加,脲酶活性呈明显增加趋势。这是因为脲酶活性与土壤全磷速效磷含量正相关,所以氮作追肥时脲酶活性随施磷量的增加显著提高。磷作基肥、氮作追肥单施氮肥处理,脲酶活性也达到了0.91mgN/g土壤,可能因为在30℃下土壤培养较长时间,温度适于脲酶生存,脲酶活性相比氮磷同施单施氮处理要高。2.4.3不同施磷量对土壤铵化的影响由图7可知,土壤脲酶活性与铵态氮含量有很好的相关性。所以,当磷作基肥氮作追肥时,随施磷量增加,土壤脲酶活性增强,尿素水解速率增加,尿素转化为铵速度加快,同时也使尿素随水分运动渗入深层土壤的机会减少,从而增加了土壤中铵态氮的含量,铵态氮含量又与氨挥发强度正相关,所以氨的挥发量随施磷量的增加而增加。3施肥量和施磷量对土壤铵态氮的影响(1)当磷作基肥氮以追肥方式施入土壤后,产生大量挥发氨。不同施磷处理氨挥发速率动态变化都是先从小到大出现峰值,然后降低。随施磷量增加,氨挥发速率峰值增高。(2)土壤pH值对氨挥发影响的研究结果表明,当追施氮肥后3、7d时,土壤pH值处于7.3～8.5,由于pH值很高,土壤中铵态氮易转化为氨的形态从土壤中挥发,因此测到了大量氨的挥发。(3)土壤铵态氮浓度与氨挥发速率有较好的相关性。在追施氮肥后3、7、12d时,随施磷量增加,