氮磷配施對土壤氨揮發(fā)的影響

氨蒸發(fā)是氮肥的重要損失。它不僅降低了氮肥利用率,而且揮發(fā)排放的氣體對大氣環(huán)境造成重要影響。有研究表明,磷石膏與尿素和碳銨按一定比例混合施用后,具有降低氨揮發(fā)損失的顯著效果。此外,錢承梁等的研究表明,糞肥中添加過磷酸鈣也能減少氨的揮發(fā)。理論上,尿素和過磷酸鈣混合可生成磷酸尿素、磷酸二鈣和水,可以減少尿素在土壤中轉(zhuǎn)化為氨而造成氮的損失。但有試驗(yàn)表明,在過磷酸鈣作基肥、尿素作追肥的條件下,過磷酸鈣明顯促進(jìn)了氨揮發(fā)。因此,有必要進(jìn)一步探討氮磷配施的氨揮發(fā)規(guī)律及機(jī)理。1材料和方法1.1肥的過磷酸鈣pa田間試驗(yàn)在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)場進(jìn)行,土壤為黑土。玉米品種采用吉單180。氮肥采用尿素(含N46%),磷肥采用過磷酸鈣(含P2O512%)。盆栽試驗(yàn)供試土壤采自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)場,為黑土。采用塑料盆進(jìn)行。土壤培養(yǎng)試驗(yàn)材料:將采自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)場的土壤倒在塑料薄膜上,壓碎土塊,除去殘根、雜物,鋪成薄層,并經(jīng)常翻動(dòng),在陰涼、潔凈、無污染處自然風(fēng)干,將風(fēng)干土過2mm篩。土壤培養(yǎng)試驗(yàn)采用塑料瓶,每瓶裝土100g。1.2方法1.2.1田間條施試驗(yàn)過磷酸鈣作基肥,有5個(gè)施磷水平,施P2O5量分別為0、20、40、60、80kg/hm2,即P0、P20、P40、P60、P80共5個(gè)處理,重復(fù)3次,順序排列。施入田間,播種,70cm行距,30cm株距。試驗(yàn)處理微區(qū)面積為2m2,處理區(qū)間間隔0.5m。一個(gè)半月后以條施方式追施尿素,施氮量為150kg/hm2。追肥后,在微區(qū)內(nèi)用密閉法測定氨揮發(fā)量。1.2.2裝盆、整地及培養(yǎng)過磷酸鈣作基肥,有5個(gè)施磷水平,試驗(yàn)處理同田間試驗(yàn),重復(fù)3次。將過磷酸鈣與土壤混勻后裝盆。每盆挖穴3個(gè),呈等邊三角形分布播種,每穴播種1粒,出苗后各盆保留長勢一致的苗,留苗一株。一個(gè)半月后追施尿素,施氮量同田間試驗(yàn)。追施氮肥后3、7、12、30d時(shí)測定土壤中銨態(tài)氮和pH值。1.2.3土壤培養(yǎng)試驗(yàn)(1)試驗(yàn)2:磷量同田間試驗(yàn)將等量尿素和不同量過磷酸鈣與土混勻后裝瓶,施氮量同田間試驗(yàn),有5個(gè)施磷水平,施磷量同田間試驗(yàn),即NP0、NP20、NP40、NP60、NP80共5個(gè)處理,重復(fù)3次。培養(yǎng)過程中控制其絕對含水量在14%左右,置于30℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),培養(yǎng)期間采用定期補(bǔ)水的方法,氮磷同時(shí)施用后3d時(shí)測定土壤脲酶活性。(2)不同施量、不同濃度和土壤的尿素對試驗(yàn)過磷酸鈣作基肥,有5個(gè)施磷水平,試驗(yàn)處理同田間試驗(yàn),3次重復(fù)。將過磷酸鈣與土壤混勻后裝瓶。一個(gè)半月后追施尿素,施氮量同田間試驗(yàn),使尿素與土壤混合均勻。追施氮肥后3d時(shí)測定土壤脲酶活性。1.2.4測試氨揮發(fā)測定采用密閉法;銨態(tài)氮測定采用納氏試劑比色法;脲酶測定采用比色法。2結(jié)果與分析2.1不同濃度土壤中nh3aq的蒸發(fā)規(guī)律由圖1可知,當(dāng)?shù)攘磕蛩刈肥┤氩煌┝滋幚硗寥篮?氨的揮發(fā)速率出現(xiàn)規(guī)律變化。氨揮發(fā)速率都是先從小到大出現(xiàn)峰值,然后又降低。隨著施磷量的增加,氨揮發(fā)速率峰值增高。其順序?yàn)镻0<P20<P40<P60<P80,其中P80處理最高,氨揮發(fā)速率峰值為2.36kg/(hm2·d),P0處理最低,氨揮發(fā)速率峰值為0.90kg/(hm2·d)。同時(shí),施磷處理氨揮發(fā)速率高峰出現(xiàn)時(shí)間相同,均為施氮后第6～7天。這可能與土壤中銨態(tài)氮含量有關(guān)。尿素在土壤中被脲酶水解成NH4+后,NH4+在土壤中可發(fā)生下列平衡:該處[NH3(aq)]表示土壤溶液中NH3的濃度,逸失到大氣中的NH3(g)可用NH3的分壓PNH表示,其與NH3(aq)的關(guān)系為:式中,KH為Herry常數(shù),KH=101.75)。可見,NH3從溶液中的揮發(fā)率直接與[NH3(aq)]和PNH有關(guān),因?yàn)榇髿庵蠵NH很低且為常數(shù),故可以認(rèn)為僅與[NH3(aq)]有關(guān),它可以從溶液pH值和NH4+的濃度算出。因此,當(dāng)土壤pH值一定時(shí),底物銨濃度越高,氨揮發(fā)速率也越大。由圖1還可以看出,未施磷處理其峰值不僅相比氮磷配施低,而且峰值出現(xiàn)在施氮后第7～8天,即單施氮處理的峰值出現(xiàn)時(shí)間略滯后于氮磷配施處理,這與以往研究結(jié)果相一致。2.2不同的土壤氨揮發(fā)油,土壤氨揮發(fā)油,nh3的相對濃度及其相對濃度由圖2可知,在0、3、7、12、30d時(shí),pH值隨施磷量增加均無明顯變化。有研究表明,氨揮發(fā)隨著土壤pH值的升高而增大。pH值若從6分別升到7、8、9,則NH3的相對濃度分別從0.1%提高到1%、10%、50%,pH值>8.5的土壤氨揮發(fā)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的土壤氨揮發(fā)量比5.5<pH值<7.3的土壤高39%,比pH值≤5.5的土壤高55%。在該試驗(yàn)中,3d和7d時(shí)土壤pH值處于7.5～8.5,由于pH值很高,土壤中銨態(tài)氮易轉(zhuǎn)化為氨的形態(tài)從土壤中揮發(fā),因此測到了大量的揮發(fā)氨。2.3不同施磷量土壤銨態(tài)氮含量的差異由圖3可知,0d和30d時(shí),不同施磷處理銨態(tài)氮含量沒有明顯的變化趨勢。3、7、12d時(shí),隨著施磷量的增加,銨態(tài)氮含量均呈增加趨勢。同時(shí),在7d時(shí),各處理銨態(tài)氮含量最大。但3、7、12d時(shí),pH值隨施磷量增加無明顯變化,因此氨揮發(fā)速率僅與底物銨濃度相關(guān)。可見,3、7、12d時(shí),對于施磷土壤,土壤中銨態(tài)氮含量隨施磷量的增加有明顯增加的趨勢,所以氨揮發(fā)強(qiáng)度也隨施磷量增加有明顯增強(qiáng)的趨勢。同時(shí),7d時(shí)各處理銨態(tài)氮含量最大,此時(shí)氨揮發(fā)強(qiáng)度也最大。不同施磷處理7、12d時(shí)氨揮發(fā)速率與土壤中銨態(tài)氮濃度相關(guān)分析結(jié)果表明(圖4～5),氨揮發(fā)速率與土壤中銨態(tài)氮含量有較好的相關(guān)性,說明氨氮釋放與土壤中銨態(tài)氮濃度密切相關(guān)。2.4不同磷量土壤酶活性變化2.4.1不同氮磷同時(shí)施入對蝽酶活性的影響由圖6可知,在3d時(shí),單施氮處理土壤脲酶活性相比氮磷同施處理高。對于氮磷同施處理,隨著施磷量的增加,脲酶活性略有增加趨勢。由于氮磷同時(shí)施入,尿素和過磷酸鈣會(huì)生成磷酸尿素,使脲酶的底物尿素含量相比單施氮處理低,所以3d時(shí),單施氮處理脲酶活性相比氮磷同時(shí)施入處理高。又因?yàn)殡迕富钚耘c土壤中全磷速效磷含量正相關(guān),所以隨施磷量增加,氮磷同施處理脲酶活性略有增加趨勢。2.4.2不同施磷量對土壤更新的影響由圖6可知,土壤脲酶活性相比氮磷同施時(shí)增強(qiáng)。土壤脲酶的作用底物是尿素,磷作基肥,在土壤培養(yǎng)一個(gè)多月后,過磷酸鈣已在土壤中發(fā)生轉(zhuǎn)化,當(dāng)追施尿素后,土壤中形成磷酸尿素的量相比氮磷同施時(shí)要少,脲酶作用底物尿素的含量較多,所以此時(shí)土壤脲酶活性相比氮磷同施時(shí)增強(qiáng)。另外,氮作追肥時(shí)隨著施磷量的增加,脲酶活性呈明顯增加趨勢。這是因?yàn)殡迕富钚耘c土壤全磷速效磷含量正相關(guān),所以氮作追肥時(shí)脲酶活性隨施磷量的增加顯著提高。磷作基肥、氮作追肥單施氮肥處理,脲酶活性也達(dá)到了0.91mgN/g土壤,可能因?yàn)樵?0℃下土壤培養(yǎng)較長時(shí)間,溫度適于脲酶生存,脲酶活性相比氮磷同施單施氮處理要高。2.4.3不同施磷量對土壤銨化的影響由圖7可知,土壤脲酶活性與銨態(tài)氮含量有很好的相關(guān)性。所以,當(dāng)磷作基肥氮作追肥時(shí),隨施磷量增加,土壤脲酶活性增強(qiáng),尿素水解速率增加,尿素轉(zhuǎn)化為銨速度加快,同時(shí)也使尿素隨水分運(yùn)動(dòng)滲入深層土壤的機(jī)會(huì)減少,從而增加了土壤中銨態(tài)氮的含量,銨態(tài)氮含量又與氨揮發(fā)強(qiáng)度正相關(guān),所以氨的揮發(fā)量隨施磷量的增加而增加。3施肥量和施磷量對土壤銨態(tài)氮的影響(1)當(dāng)磷作基肥氮以追肥方式施入土壤后,產(chǎn)生大量揮發(fā)氨。不同施磷處理氨揮發(fā)速率動(dòng)態(tài)變化都是先從小到大出現(xiàn)峰值,然后降低。隨施磷量增加,氨揮發(fā)速率峰值增高。(2)土壤pH值對氨揮發(fā)影響的研究結(jié)果表明,當(dāng)追施氮肥后3、7d時(shí),土壤pH值處于7.3～8.5,由于pH值很高,土壤中銨態(tài)氮易轉(zhuǎn)化為氨的形態(tài)從土壤中揮發(fā),因此測到了大量氨的揮發(fā)。(3)土壤銨態(tài)氮濃度與氨揮發(fā)速率有較好的相關(guān)性。在追施氮肥后3、7、12d時(shí),隨施磷量增加,