1、本文通過野外調查取樣、室內分析測定、室內培養(yǎng)試驗、盆栽試驗和田間小區(qū)試驗，對湖南省主要成土母質發(fā)育的旱地土壤和稻田土壤固定態(tài)銨含量與最大固銨容量及其影響因素、土壤對銨的礦物固定及固定態(tài)銨釋放的動力學、土壤對銨的礦物固定對土壤保氮作用的貢獻以及作物生育期間土壤固定態(tài)銨的的動態(tài)變化與釋放進行了較為系統(tǒng)的研究。所得結果如下。 (1)由于成土母質的多樣性以及不同農業(yè)生產方式的影響，湖南主要類型耕地土壤的固定態(tài)銨含量差異甚大。水田耕層土壤

2、固定態(tài)含量變化于135.4±57.4mg/kg至412.8±32.4mg/kg之間，平均為304.7±96.7mg/kg，其大小順序是：湖潮泥＞黃泥田＞河沙泥＞紫泥田＞灰泥田＞紅黃泥＞麻沙泥；土壤固定態(tài)銨占土壤全氮的相對含量(％)變動在2.6％-25.7％之間，平均為14.0％±5.1％。旱地耕層土壤固定態(tài)銨含量最高為435.7mg/kg，最低值為59.4mg/kg，平均230.1±89.2mg/kg。不同類型土壤的大小順序是：耕型板巖

3、紅壤＞耕型湖潮土＞耕型紫色土＞耕型河潮土＞耕型砂巖紅壤＞耕型棕色石灰土＞耕型第四紀紅土紅壤＞耕型石灰?guī)r紅壤＞耕型花崗巖紅壤。土壤固定態(tài)銨占土壤全氮含量的比例最高為60.1％，最低值為4.6％，平均23.5±14.2％。(2)由于成土母質等因素的影響，不同類型耕地土壤剖面中固定態(tài)銨含量的垂直變化不同。水田土壤大致有三種變化模式：河沙泥土壤剖面中固定態(tài)銨含量隨剖面深度的增加而升高；灰泥田、紅黃泥和麻沙泥剖面中土壤固定態(tài)銨含量隨剖面深度的增加

4、而減少；黃泥田、紫泥田和湖潮泥亞表層固定態(tài)銨含量明顯增大或減少。土壤固定態(tài)銨占土壤全氮的相對含量均隨深度增加而增大：表層(0-20cm)平均為15.1％±6.6％，亞表層(20-40cm)為25.9％±11.7％，表下第三層(40-75cm)平均為34.6％±16.3％。旱地土壤有二種變化模式：大部分土壤剖面中固定態(tài)銨含量在0～40cm范圍內基本上無明顯變化，在40cm以下固定態(tài)銨含量明顯升高，如：耕型板巖紅壤、耕型石灰性紫色土、耕型棕

5、色石灰土、耕型河潮土和耕型第四紀紅土紅壤；另有少數(shù)土壤剖面中固定態(tài)銨含量無明顯的垂直變化，如耕型花崗巖紅壤和耕型湖潮土。土壤固定態(tài)銨占土壤全氮的比例也隨深度增加而增大：表層平均為20.6％；亞表層為32.4％；表下第三層為48.2％。但水田土壤剖面中土壤固定態(tài)銨含量的垂直變化要比旱地土壤剖面中固定態(tài)銨含量的垂直變化要大。 (3)不同類型耕地土壤的最大固銨容量也明顯不同。不同水田耕層土壤最大固銨容量的大小順序為：湖潮泥＞紫泥田＞黃

6、泥田＞河沙泥＞灰泥田＞紅黃泥＞麻沙泥。在土壤剖面中，最大固銨容量的垂直變化僅二種變化模式：黃泥田與紫泥田土壤剖面中最大固銨容量隨剖面深度的增加而升高；麻沙泥、紅黃泥、灰泥田、河沙泥和湖潮泥亞表層最大固銨容量均大于表層及表下第三層。同一土壤剖面中不同土層最大固銨容量的差異要小于其固定態(tài)銨含量的差異。旱地耕層土壤的最大固銨容量變化在206.6～533.9mg/kg之間，以耕型板巖紅壤最大，其次分別為耕型紫色土、耕型湖潮土、耕型河潮土、耕型棕

7、色石灰土、耕型砂巖紅壤、耕型第四紀紅土紅壤、耕型石灰?guī)r紅壤、耕型花崗巖紅壤。在土壤剖面中，最大固銨容量隨深度的變化無一定規(guī)律，但除耕型河潮土、耕型湖潮土和耕型棕色石灰土以外，其余土壤剖面中上下土層最大固銨容量的差異均較小，這與旱地土壤條件下水分的向下淋溶較弱有關。無論是水田土壤，還是旱地土壤，“新固定的”固定態(tài)銨占最大固銨容量的比例大部分在20％以下，這與供試土壤的肥力水平較高，大部分固銨位點已被銨飽和有關。 (4)土壤粘粒含量

8、和粘土礦物組成是土壤固定態(tài)銨含量及最大固銨容量的兩個主要影響因素。相關分析表明，供試水田土壤耕層固定態(tài)銨含量和最大固銨容量均與0.01-0.001mm粘粒含量呈極顯著正相關，但與有機質、全氮、堿解氮、CEC、緩效鉀和＜0.001mm粘粒含量的相關性均不顯著。研究表明，供試水田土壤＜0.02mm粘粒的2：1型粘土礦物以水云母為主，其中，0.02-0.002mm粘粒的水云母含量遠高于＜0.002mm粘粒的水云母含量。相關分析表明，水田土壤的

9、固定態(tài)銨含量和最大固銨容量與＜0.02mm粘粒的2：1型粘土礦物總量和水云母含量以及0.02-0.002mm粘粒的2：1型粘土礦物總量和水云母含量均呈極顯著或顯著正相關，但與＜0.002mm粘粒的2：1型粘土礦物總量和水云母含量的相關性不顯著，說明供試土壤的固銨基質主要是粘粒中的水云母礦物。 (5)供試土壤對外源添加銨的固定速度很快，尤其是在反應的開始12小時內，固定速度更快，12h后固定速度逐漸變慢，反應24小時以后，土壤對外

10、源銨的固定已基本達到平衡。其動力學曲線屬于高親和力的“L”型曲線。數(shù)學擬合結果表明，一級動力學方程和Elovich方程兩種動力學模型均能較好地擬合供試土壤對添加銨的礦物固定的動力學資料，拋物擴散方程也有較好的擬合效果，零級方程較差。一級動力學方程中的固銨動力學參數(shù)：理論最大固銨量(A)和反應速率常數(shù)(b)以及反應半時值明顯不同。除耕型石灰?guī)r紅壤以外，旱地土壤的理論最大固銨量和反應半時值均大于水田土壤，而反應速率常數(shù)卻小于水田土壤，而且差

11、異明顯。 (6)土壤對銨的表面吸附和土壤粘土礦物對銨的層間固定是供試土壤保氮作用的兩種主要機制，由這兩種保氮機制保持的氮量占土壤總保持氮量的90％以上，其中土壤對銨的表面吸附平均為62.1％，而粘土礦物對銨的層間固定平均為32.7％，微生物同化等其它形式保持的氮量不足10％。不同土壤對添加銨的礦物固定量對不同土壤保氮作用的貢獻明顯不同，以河沙泥最高，達51.5％，紅黃泥的最低，僅17.1％，其余土壤的大小順序依次是黃泥田(43.

12、7％)、湖潮泥(35.5％)、紫泥田(35.4％)、灰泥田(25.0％)麻砂泥(20.8％)。 (7)供試土壤固定態(tài)銨的釋放非常緩慢。供試水田土壤培養(yǎng)8周后，旱地土壤培養(yǎng)7周后均未達到最大釋放量，其累積釋放量隨著時間的延長而增加；除開始2天內固定態(tài)銨的釋放稍快外，整個培養(yǎng)期間土壤固定態(tài)銨的釋放基本保持恒定。其中，土壤“新固定的”固定態(tài)銨的釋放率遠遠大于“原有的”固定態(tài)銨。在供試水田土壤條件下，“新固定的”固定態(tài)銨經(jīng)培養(yǎng)8周后，可

13、釋放出“新固定的”固定態(tài)銨的58.0％-80.8％，而“原有的”固定態(tài)銨僅能釋放2.4％-8.8％。數(shù)學擬合結果表明，一級動力學方程和拋物擴散方程均能很好地擬合供試土壤固定態(tài)銨釋放的動力學資料，零級方程也有較好的擬合效果，但Elovich方程方程最差。試驗還表明，溶液中的陽離子種類會影響土壤固定態(tài)銨的釋放，Ca2+的存在較K+更有利于固定態(tài)銨的釋放。 (8)盆栽試驗表明，水稻生育期間稻田土壤固定態(tài)銨含量處于不斷變化之中。早稻生育

14、期間土壤固定態(tài)銨含量的變化較小，僅有“新固定的”固定態(tài)銨的釋放，其中，灰泥田、黃泥田和紫泥田的N和NPK處理土壤“新固定的”固定態(tài)銨分別釋放了75.7％和92.5％，56％和60.3％，以及18.8％和33.8％。晚稻生育期間土壤固定態(tài)銨含量的變化較大，土壤固定態(tài)銨釋放較多，其中，灰泥田各處理土壤“新固定的”固定態(tài)銨全部釋放，“原有的”固定銨也有14.5％-17.7％的釋放，黃泥田和紫泥田的N和NPK處理土壤“新固定的”固定態(tài)銨的釋放率

15、分別達71.1％和74.5％，79.7％和88.4％。無論是黃泥田還是紫泥田，NPK處理比N處理釋放率均高，說明施鉀肥并沒有阻礙固定態(tài)銨的釋放。 (9)田間小區(qū)試驗證明，在黃花菜生育的前、中期，由于氮肥的施用和土壤有機氮的礦化，導致銨離子被土壤粘土礦物晶層固定，各處理土壤固定態(tài)銨含量迅速上升；在黃花菜生長后期，由于作物對土壤有效氮的吸收，促進了土壤固定態(tài)銨的釋放，而使土壤固定態(tài)銨含量下降。在黃花菜生育期間，“新固定的”固定態(tài)銨幾

16、乎全部釋放，“原有的”固定態(tài)銨也有部分釋放，其中，CK、N、NP、NK、NPK處理土壤“原有的，，固定態(tài)銨的釋放率分別為12.8％、7.0％、4.0％、7.0％和7.4％；MNPK處理僅有“新固定的”固定態(tài)銨釋放，釋放量占“新固定的”固定態(tài)銨的84.3％，說明有機肥的施用可阻礙土壤“原有的”固定態(tài)銨的釋放。作物生育期間，土壤固定態(tài)銨與堿解氮的動態(tài)變化基本一致，說明土壤固定態(tài)銨直接參與了土壤對作物的供氮過程。黃花菜吸氮量和生物產量均與土壤