不同水分和不同溫度對土壤硝化作用的影響

氮素是限制各種生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力高低的主要因子之一，土壤有機(jī)態(tài)氮須經(jīng)土壤微生物作用轉(zhuǎn)化為可被植物吸收利用的無機(jī)態(tài)氮,這一過程被稱為氮礦化。研究表明,溫度、水分等因素影響土壤氮礦化的過程。

從礦化氮的組成看,硝態(tài)氮的含量顯著增加,而銨態(tài)氮含量減少,這可能是在硝化進(jìn)程中,即NH4-N快速氧化成為NO2--N,再進(jìn)一步氧化成為NO3--N,NO3--N濃度持續(xù)增加的結(jié)果,從而抑制了反硝化菌的生長,進(jìn)一步抑制了NO2--N向NO3--N的轉(zhuǎn)化,在硝化過程中可能有一部分N2O釋放而損失掉,在森林土壤中,還觀察到氨的釋放;研究表明,最大凈礦化速率通常出現(xiàn)在25~35℃,典型草原土壤氮最適礦化率在15~35℃,且隨溫度的增加而增加。張樹蘭等的研究認(rèn)為20℃能延緩硝化作用,而速率降低,30℃則是陜西地區(qū)最適合的土壤硝化溫度,溫帶森林土壤中微生物活性的臨界點(diǎn)在20℃左右。說明硝化作用在礦化過程占主導(dǎo)的情形下,礦化適宜溫度范圍隨土壤類型而異是硝化微生物進(jìn)化適應(yīng)的表現(xiàn)。其中溫度可以用溫濕度自記儀測出。

本研究發(fā)現(xiàn)在相同水分條件下,最大凈礦化速率出現(xiàn)在25℃,5和15℃凈礦化速率顯著低于25℃,表明凈礦化速率在15℃出現(xiàn)了拐點(diǎn),說明25℃有利于黑壚土的硝化作用,秋季紫花苜蓿草地土壤發(fā)生硝化作用的臨界溫度為15℃左右。自記式溫濕度計(jì)用于測定最大凈礦化速率出現(xiàn)時(shí)的溫度，能夠一直跟蹤溫度的變化并記錄。低溫下2個(gè)年齡苜蓿都表現(xiàn)為氮凈固持,低溫條件下,氮礦化主要累計(jì)NH4+-N,表現(xiàn)為氮固持,這是因?yàn)榈蜏叵?硝化作用進(jìn)程減慢,硝化細(xì)菌比氨化微生物要花費(fèi)更長的時(shí)間來適應(yīng)寒冷環(huán)境,隨著培養(yǎng)溫度的逐漸降低,微生物氮和總氮固持率也會(huì)因?yàn)橛羞m宜的微生物種群生長而增加。硝化菌屬好氣性微生物,其活性受土壤中氮分壓的強(qiáng)烈影響,后者又受土壤含水量的影響,一般來說,隨土壤含水量增加,土壤氮礦化速率隨之增加,硝化作用進(jìn)行的最佳水分含量范圍為田間最大持水量的50%~70%,也有研究認(rèn)為,在15~30℃的條件下,砂壤土相對土壤含水量30%~60%下的硝化速率接近,表明硝化作用對土壤含水量不敏感。