熏蒸对土壤氮素硝化、矿化作用及动力学特征的影响

【摘要】：随着我国高附加值经济作物种植面积的逐步扩大,土传病害泛滥的现象已经愈演愈烈。这也在一定程度上对我国农作物由粗放的大田种植向集约化、精细化种植模式发展提出了要求,因此,也给熏蒸剂的发展带来了广阔的空间。目前,在我国一些高附加值经济作物(草莓、蔬菜、药材等)种植大省,熏蒸剂(溴甲烷、氯化苦、棉隆等)已经为人们所熟知,土壤消毒行业得到了长足的发展。本研究的目的是：在评价各种熏蒸药剂对土传病害效果同时,明确不同药剂对氮素硝化、矿化作用的影响,进而探究不同熏蒸剂(氯化苦、二甲基二硫、棉隆等)对土壤氮素转化各个环节的具体影响机制,希望为熏蒸的保护地合理施肥提供一定的理论依据。通过本实验主要得到了以下主要结论： 1)不同熏蒸处理后,土壤微生物量碳氮均大幅下降,而与之对应的是土壤可溶性有机氮大幅度增加,这表明熏蒸过后土壤中被杀死的微生物细胞从微生物体内释放出来成为可溶性的有机物。熏蒸后7天,各处理土壤可溶性氨基酸含量明显高于对照：氯化苦处理组含量最高,为12.87mg·kg-1,其次为威百亩、二甲基二硫和1,3-二氯丙烯处理,分别达到10.56mg·kg-1、10.35mg·kg-1和9.54mg·kg-1,明显高于对照(5.74mg·kg-1)。 2)通过4种熏蒸剂(氯化苦、1,3-二氯丙烯、威百亩和二甲基二硫)室内熏蒸试验结果可知：熏蒸处理可以短期内促进土壤的矿化作用,导致铵态氮含量的积累,抑制氮素硝化作用。氯化苦和1,3-二氯丙烯对土壤氮素硝化作用的抑制较强,至少维持4周,二甲基二硫和威百亩抑制作用维持至少2周。熏蒸处理对土壤蛋白酶、谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶等氨化酶有强烈的影响：氯化苦熏蒸处理显著提高了土壤蛋白酶活性,而威百亩熏蒸处理显著降低蛋白酶活性,1,3-二氯丙烯对土壤蛋白酶的活性影响不大,熏蒸处理均在一定程度上降低谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶的活性,即使解除熏蒸,土壤部分酶活性仍然在一定时期内不能得到恢复。 3)尿素施肥后,添加一定量棉隆对土壤氮素径流流失有显著影响。常规施用尿素后,土壤中除存在大量铵态氮和硝态氮,还存在大量的亚硝态氮,占总无机氮的15.7%～18.2%。施用棉隆熏蒸组土壤亚硝态氮含量极低,并且可以使土壤中氮素主要以可以被土壤吸附的铵态氮形式存在并长期保留,降低了农田施氮肥对水环境造成的污染。 4)采用土壤硝化作用动力学模型,经过参数求解,得到了不同地区土壤熏蒸后的硝化动力学参数,从而明确了不同熏蒸剂对土壤氮素硝化抑制的差异。室内试验结果发现,熏蒸明显降低了土壤中铵态氮向硝态氮转化的速率,起到了一定的硝化抑制作用。由参数tmax可知,棉隆熏蒸对陕西土壤硝化抑制最强(tmax=8.78week),对北京土抑制最弱(tmax=4.87week)。熏蒸对硝化抑制作用的差异主要与土壤pH值、有机质含量和土壤粘度有关。 5)熏蒸处理后,短期内土壤中铵态氮和矿质氮含量与棉隆处理浓度之间呈正相关。棉隆剂量一定,土壤中施用氮肥越多,硝化抑制作用表现越显著。