PDF《尿素和 KNO3 对水稻土无机氮转化 过程和产物的影响*》

* 国家重点基础研究发展规划项目( G1999011805) 收稿日期: 2002- 04- 25;

收到修改稿日期: 2002- 06-

27 尿素和 KNO3 对水稻土无机氮转化 过程和产物的影响* I 无机氮转化过程 蔡祖聪(中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008) 摘要用15N 分别标记尿素和 KNO3, 研究了淹水条件下, 黄泥土和 红壤性水稻土的 无机氮转化过 程及尿素和 KNO3 对氮素转化过程的影响.

结果表明, 淹水条件下, 土 壤中存在15 NH+

4 的成对 硝化和反硝化 过程.红壤性水稻土15NH+ 4硝化只检测到15NO-

2 , 但有反硝化产物15N2 生成, 因此, 很可能存在 着好气反硝化 过程.15 NO-

3 浓度的下降符合一级反应方程, 黄泥土的速率常数几乎是红壤性水稻土的

10 倍.反硝化过程 和DNRA 过程共同参与15 NO-

3 的还原.加入尿素 提高土壤 pH, 增加黄 泥土 DNRA 过程 对反硝化 过程的基 质竞争能力, 但反硝化过程仍占绝对优势.加入尿素 或KNO3 改变土 壤pH 是导致对无 机氮转化 影响有所 不同的主要原因, 浓度的作用较为次要. 关键词 水稻土, 硝化, 反硝化,DNRA, 好气反硝化 中图分类号 S156 化肥氮在稻田的利用率一般低于旱地土壤.平均而言, 旱地土壤氮肥利用率为 40% ~ 60% , 但稻 田土壤仅为 20% ~ 40% [ 1] .反硝化是稻田土壤主要的氮素损失途径[ 2] .施入稻田的氮肥几乎均为铵 态氮肥或产生铵态氮的氮肥( 如尿素) .在水土界面或水稻根际等氧化微区, 铵态氮在硝化微生物作用 下, 硝化而成为 NO-

3 ;

硝化生成的 NO-

3 通过扩散等过程进入到厌气区域时, 发生反硝化作用, 生成 N

2、 N2O 和其它氮氧化物气体逸出土壤, 进入大气圈.因此, 硝化过程是稻田土壤发生氮素反硝化损失的前 提, 通常将这一相继进行的硝化和反硝化过程称为成对硝化和反硝化过程( Coupled nitrification and den- i trification) .土壤科学者已经对成对硝化和反硝化过程在水稻土中发生的微域及影响因素进行了大量的 研究[ 2~ 4] , 实验结果证明了根际和水土界面土壤对硝化作用的贡献[ 5~ 9] .通过 NH+

4 和NO-

3 在土壤中扩 散速率的计算, Reddy 和Patrick[ 2] 认为 NH+

4 扩散和硝化速率是成对硝化反硝化强度的控制过程.但是, 水稻土中实际发生的无机氮素转化过程远较成对硝化和反硝化复杂.已经发现, 水稻土还普遍存在着 硝态氮的异化还原成铵过程( DNRA) [10] , 甚至还可能存在铵态氮的好气反硝化( Aerobic denitrification) 生 成气态氮的过程[6, 11] . 在我国绝大部分稻田冬季处于排水好气状态, 如果冬季好气休闲, 淹水移栽水稻前土壤中可能积累 起相当数量的硝态氮.尿素是水稻土中最常用的含氮肥料, 常作为基肥施用.因此, 在水稻移栽前后, 硝态氮和尿素( 或水解生成的铵态氮) 共存应是一种普遍的现象.但是, 未见它们对无机氮转化过程及 其产物影响的研究报道.本文研究尿素水解后的铵态氮和硝态氮共存条件对无机氮转化过程的影响.

1 材料和方法

1 1 供试土壤 供试土壤分别采取江苏无锡和江西鹰潭水稻土.采自无锡的水稻土为黄泥土, 采自江西鹰潭的为 第40 卷第2期土壤学报Vol 40, No

2 2003 年3月ACTA PEDOLOGICA SINICA Mar. ,

2003 第四纪红土发育的红壤性水稻土.供试土壤的有关性质见表 1.土样采集后, 风干、 磨细过