土壤颗粒表面电场对酸性土壤硝化作用影响的初步的研究.pdf

两南大。’≥帧l‘学化论逻 摘嘤 土壤颗粒表面电场对酸性土壤硝化作用 影响的初步研究 土壤学专业硕士研究生施占领 指导教师谢德体教授 蒋先军教授 摘要 土壤硝化作用作为全球氮素循环的核心环节，它影响土壤中NH4+和No。—永平以及土壤的 肥力水平。由于土壤颗粒表面带有大量的负电荷，在土粒表面及附近溶液中形成一个“连续” 分布的强大电场，对H+、NH。+和硝化细菌(带有负电荷)都产生影响，从而对硝化过程产生 影响。在以前的研究中，人们较少考虑土壤颗粒表面电场的作用，本文从土壤颗粒表面不同 电场强度的角度来探讨土壤的硝化活性。 4．1)，在土样中加入5％和10％浓 本实验选用了重庆缙云山马尾松林土壤(酸性黄壤pH 度蒙脱石处理，经超声粉碎均匀混合，风干、碾碎过O．25nHn筛后待用。通过测定子样品的颗 粒表面电荷性质、微生物活性、硝化活性，取得了如下实验结果。 根据恒流法测得2：1型电解质中：酸性黄壤的表面电荷密度为．5．46×10．2C．m-2，而在酸 o．1C．m．2、 ．1．13 性黄壤中加入5％和10％浓度的蒙脱石后，颗粒表面电荷密度分别为．1．08×1 ×10‘1 C．m之，比未加入蒙脱石的土样高一个数量级；对照士样表面电位为一0．1162V，而加入 5％和10％浓度的蒙脱石处理土样的表面电位则为一0．1338V和．0．1349V；颗粒表面电场强度分 x107 别为：cK为．6．81 J．m～．C～，加5％蒙脱石处理为一1．35×108J皿一．C一。加10％蒙脱石处理为 ．1．41×108 J．m一．C1。因此在土壤中加入蒙脱石后，土壤的表面电荷性质均有明显提高，加入 5％和10％浓度蒙脱石土样的表面电荷性质有增大趋势，但增加的不明显。 土壤颗粒不同表面电场强度十样中H+、NH。+活度的变化。CK、加5％蒙脱行处理、加10％ 蒙脱石处理土样pH分别为4．4、5．5和6．O，随着颗粒表面电场强度的增大，土样中一活度降 壤颗粒表面电场强度对对十壤中的刚离子(H+、NH4+等)势必产生吸附，降低了阳离子在七 壤中的活度，造成在十壤颗粒不同表面电场强度的十壤硝化能力的差异。 土壤颗粒表面不同电场强度7卜．十壤微生物活性变化：十壤硝化细菌数量变化，随着十壤颗 两南Jj导’顺I。学伊论丈 捅要 粒表面电场的增大，土壤硝化细菌数量均明显减少。由于土壤硝化细菌的人小在10．1000nm 之间，与-十壤胶体颗粒相当并带一定负电荷，它们和土壤表面，士壤胶体颗粒间必然存在范 德华作用力和静电作用力，所以硝化细菌的活性也受土壤颗粒表面电场影响较大。随着土壤 颗粒表面电场强度的增大，对土壤硝化细菌产生一定的排斥作用，会造成土壤中硝化细菌数 量的减少。另外，土壤硝化细菌总量与土壤硝化强度之间没有明显相关性，可能是由于硝化 细菌和其他微生物一起【司定了相当数量的NH4+．N而导致土壤硝化率发生变化； 土壤微生物量N含量变化。三种不同的处理土样中的微生物量N含量为：未加蒙脱石土样 加5％蒙脱石处理加10％蒙脱石处理，土壤颗粒表面电场强度增大后，对土壤微生物产生 排斥作用，导致土壤微生物数量的减少。另外，在制备子样品过程中，超声波粉碎机的作用， 时大量十壤微生物死亡，破坏了微生物群落结构。由于土壤微生物受环境因素影响较为复杂， 由于实验条件的限制，可能会造成误差偏大。本文测定的土壤微生物量N与_十壤硝化强度呈 线性负相关(r=．o．448)； 土壤呼吸强度的变化。三种处理土样的土壤呼吸强度大小为：未加蒙脱石土样加5％蒙 脱石处理加10％蒙脱石处理，土样中加入蒙脱石后，土壤呼吸强度很微弱，其中可能的原 因是由于土样在制备的过程中经过了超声波粉碎，造成大量微生物死亡；土壤颗粒表面电场 对土壤微生