河 南 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 2 0 2 2 5 1 1 0 1 8 J o u r n a l o f H e n a n A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s d o i 1 0 1 5 9 3 3 j c n k i 1 0 0 4 3 2 6 8 2 0 2 2 1 0 0 0 1 土 壤 改 良 劑 影 響 鹽 漬 土NH 3 揮 發(fā) 和 N 2 O 排 放 的 研 究 進(jìn) 展 高 攀 攀 1 李 國(guó) 瑜 2 劉 若 薇 1 位 宇 婧 1 馮 浩 杰 1 婁 燕 宏 1 王 會(huì) 1 楊 全 剛 1 諸 葛 玉 平 1 潘 紅 1 1 土 肥 高 效 利 用 國(guó) 家 工 程 研 究 中 心 山 東 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 資 源 與 環(huán) 境 學(xué) 院 山 東 泰 安 2 7 1 0 1 8 2 泰 安 市 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 山 東 泰 安 2 7 1 0 1 8 摘 要 土 壤 鹽 漬 化 影 響 氮 素 循 環(huán) 轉(zhuǎn) 化 制 約 氮 素 供 應(yīng) 影 響 作 物 產(chǎn) 量 添 加 改 良 劑 是 鹽 漬 土 壤 改 良 的 重 要 手 段 綜 述 了 生 物 炭 石 膏 有 機(jī) 物 料 3 種 鹽 漬 土 改 良 劑 的 作 用 原 理 及 其 對(duì) 鹽 漬 土 壤 N H 3 揮 發(fā) N 2 O 排 放 的 影 響 從 氮 素 轉(zhuǎn) 化 的 角 度 對(duì) 改 良 劑 的 施 用 提 出 建 議 并 對(duì) 改 良 劑 的 未 來 應(yīng) 用 研 究 作 出 展 望 以 期 對(duì) 鹽 漬 化 土 壤 的 高 產(chǎn) 高 效 利 用 提 供 理 論 參 考 關(guān) 鍵 詞 生 物 炭 石 膏 有 機(jī) 物 料 硝 化 反 硝 化 N H 3 揮 發(fā) N 2 O 排 放 鹽 漬 化 土 壤 中 圖 分 類 號(hào) S 1 5 6 4 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 A 文 章 編 號(hào) 1 0 0 4 3 2 6 8 2 0 2 2 1 0 0 0 0 1 0 8 收 稿 日 期 2 0 2 2 0 6 2 1 基 金 項(xiàng) 目 國(guó) 家 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計(jì) 劃 子 課 題 2 0 2 1 Y F D 1 9 0 0 9 0 1 0 1 山 東 省 重 大 科 技 創(chuàng) 新 工 程 項(xiàng) 目 2 0 1 9 J Z Z Y 0 1 0 7 2 3 作 者 簡(jiǎn) 介 高 攀 攀 1 9 9 9 男 山 東 濟(jì) 寧 人 在 讀 碩 士 研 究 生 研 究 方 向 鹽 漬 化 土 壤 改 良 E m a i l 1 7 8 6 1 5 0 8 3 2 7 1 6 3 c o m 通 信 作 者 諸 葛 玉 平 1 9 6 9 男 山 東 泰 安 人 教 授 博 士 主 要 從 事 退 化 土 壤 修 復(fù) 土 壤 生 態(tài) 過 程 與 機(jī) 制 研 究 E m a i l z h u g e y p s d a u e d u c n 潘 紅 1 9 9 0 女 山 東 泰 安 人 副 教 授 博 士 主 要 從 事 土 壤 分 子 微 生 物 生 態(tài) 學(xué) 研 究 E m a i l p a n h o n g 6 2 3 9 1 6 3 c o m E f f e c t s o f D i f f e r e n t M o d i f i e r s o n N H 3 V o l a t i l i z a t i o n a n d N 2 O E m i s s i o n i n S a l i n e S o i l s G A O P a n p a n 1 L I G u o y u 2 L I U R u o w e i 1 W E I Y u j i n g 1 F E N G H a o j i e 1 L O U Y a n h o n g 1 W A N G H u i 1 Y A N G Q u a n g a n g 1 Z H U G E Y u p i n g 1 P A N H o n g 1 1 N a t i o n a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r f o r E f f i c i e n t U t i l i z a t i o n o f S o i l a n d F e r t i l i z e r C o l l e g e o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t S h a n d o n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y T a i a n 2 7 1 0 1 8 C h i n a 2 T a i a n A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s T a i a n 2 7 1 0 1 8 C h i n a A b s t r a c t S o i l s a l i n i z a t i o n a f f e c t s n i t r o g e n c y c l e t r a n s f o r m a t i o n r e s t r i c t s n i t r o g e n s u p p l y a n d a f f e c t s c r o p y i e l d A d d i n g a m e n d m e n t s i s a n i m p o r t a n t m e a n s o f s a l i n e s o i l i m p r o v e m e n t T h e a c t i o n p r i n c i p l e s o f t h r e e s a l i n e s o i l c o n d i t i o n e r s b i o c h a r g y p s u m a n d o r g a n i c m a t e r i a l s a n d t h e i r e f f e c t s o n N H 3 v o l a t i l i z a t i o n a n d N 2 O e m i s s i o n i n s a l i n e s o i l s w e r e r e v i e w e d T h e a p p l i c a t i o n o f c o n d i t i o n e r s w a s s u g g e s t e d f r o m t h e p e r s p e c t i v e o f n i t r o g e n t r a n s f o r m a t i o n a n d t h e f u t u r e a p p l i c a t i o n s t u d y o f a m e n d m e n t s w a s p r o s p e c t e d i n o r d e r t o p r o v i d e t h e o r e t i c a l r e f e r e n c e f o r h i g h y i e l d a n d h i g h e f f i c i e n c y u t i l i z a t i o n o f s a l i n e s o i l K e y w o r d B i o c h a r G y p s u m O r g a n i c f e r t i l i z e r N i t r i f i c a t i o n D e n i t r i f i c a t i o n N H 3 v o l a t i l i z a t i o n N 2 O e m i s s i o n S a l i n e s o i l 我 國(guó) 人 口 眾 多 人 均 耕 地 不 足 糧 食 生 產(chǎn) 還 不 能 完 全 滿 足 人 口 內(nèi) 消 鹽 堿 地 是 寶 貴 的 耕 地 儲(chǔ) 備 資 源 我 國(guó) 鹽 堿 地 面 積 約 為 9 9 1 1 0 7 h m 2 約 占 全 世 界 鹽 堿 地 總 面 積 的 1 0 其 中 可 開 發(fā) 利 用 的 面 積 約河 南 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 第 5 1 卷 占 3 6 1 2 鹽 漬 化 一 方 面 會(huì) 影 響 土 壤 有 機(jī) 質(zhì) 水 分 有 效 性 和 養(yǎng) 分 轉(zhuǎn) 化 以 及 土 壤 微 生 物 群 落 組 成 另 一 方 面 高 鹽 土 壤 會(huì) 抑 制 植 物 生 長(zhǎng) 因 此 土 壤 鹽 漬 化 是 農(nóng) 業(yè) 生 態(tài) 系 統(tǒng) 的 主 要 制 約 因 素 之 一 威 脅 全 球 糧 食 安 全 3 施 用 土 壤 改 良 劑 是 鹽 漬 土 高 效 利 用 的 重 要 手 段 改 良 劑 主 要 包 括 有 機(jī) 和 無 機(jī) 改 良 劑 無 機(jī) 改 良 劑 主 要 包 括 石 膏 等 有 機(jī) 改 良 劑 主 要 有 生 物 炭 有 機(jī) 物 料 等 均 可 以 達(dá) 到 改 良 土 壤 理 化 性 質(zhì) 和 微 生 物 生 態(tài) 環(huán) 境 的 目 的 4 6 氮 是 制 約 作 物 品 質(zhì) 及 產(chǎn) 量 的 關(guān) 鍵 因 素 合 理 施 用 氮 肥 可 達(dá) 到 增 產(chǎn) 改 土 的 效 果 土 壤 中 氮 素 絕 大 部 分 以 有 機(jī) 氮 的 形 態(tài) 存 在 而 植 物 可 直 接 吸 收 利 用 的 氮 主 要 是 無 機(jī) 態(tài) 氮 5 氮 素 施 入 土 壤 后 通 常 會(huì) 發(fā) 生 揮 發(fā) 硝 化 與 反 硝 化 等 一 系 列 的 轉(zhuǎn) 化 與 反 應(yīng) 傳 統(tǒng) 硝 化 作 用 分 為 兩 步 氨 氣 N H 3 在 氨 氧 化 微 生 物 的 作 用 下 氧 化 為 亞 硝 酸 鹽 再 經(jīng) 亞 硝 酸 鹽 氧 化 菌 氧 化 為 硝 酸 鹽 氨 氧 化 過 程 是 硝 化 過 程 的 第 一 步 也 是 限 速 步 驟 由 編 碼 氨 單 加 氧 酶 基 因 a m o A 基 因 的 氨 氧 化 細(xì) 菌 A O B 和 氨 氧 化 古 菌 A O A 完 成 7 8 土 壤 反 硝 化 作 用 是 硝 態(tài) 氮 N O 3 N 在 厭 氧 條 件 下 逐 步 還 原 為 亞 硝 態(tài) 氮 N O 2 N 一 氧 化 氮 N O 和 氧 化 亞 氮 N 2 O 最 終 還 原 為 氮 氣 N 2 的 生 物 化 學(xué) 過 程 N 2 O 還 原 為 N 2 的 過 程 是 由 編 碼 氧 化 亞 氮 還 原 酶 基 因 n o s Z 基 因 的 細(xì) 菌 完 成 由 于 有 些 反 硝 化 細(xì) 菌 缺 少 該 基 因 致 使 N 2 O 成 為 反 硝 化 過 程 的 終 產(chǎn) 物 9 在 氮 素 轉(zhuǎn) 化 過 程 中 還 會(huì) 有 部 分 氮 素 可 能 會(huì) 通 過 徑 流 淋 溶 N H 3 揮 發(fā) 等 進(jìn) 入 水 體 和 大 氣 導(dǎo) 致 農(nóng) 田 氮 肥 利 用 率 降 低 4 土 壤 鹽 漬 化 會(huì) 通 過 影 響 土 壤 氮 素 的 轉(zhuǎn) 化 規(guī) 律 和 動(dòng) 態(tài) 遷 移 改 變 各 形 態(tài) 氮 的 比 例 和 含 量 進(jìn) 而 加 重 氮 素 損 失 降 低 作 物 吸 收 效 率 李 紅 強(qiáng) 等 3 認(rèn) 為 土 壤 鹽 分 對(duì) 硝 化 過 程 的 影 響 因 土 壤 鹽 分 離 子 組 成 p H 值 N H 4 N 與 N O 3 N 比 值 微 生 物 豐 度 與 活 性 等 因 素 而 異 同 時(shí) 提 出 土 壤 鹽 分 過 高 會(huì) 增 加 N H 3 揮 發(fā) 抑 制 氮 素 礦 化 硝 化 反 硝 化 我 國(guó) 十 四 五 全 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 綠 色 發(fā) 展 規(guī) 劃 提 出 加 強(qiáng) 耕 地 質(zhì) 量 建 設(shè) 加 強(qiáng) 退 化 耕 地 治 理 的 時(shí) 代 要 求 如 何 利 用 改 良 劑 提 高 鹽 漬 土 壤 氮 素 利 用 效 率 提 高 農(nóng) 產(chǎn) 品 有 效 供 給 成 為 當(dāng) 前 熱 點(diǎn) 問 題 3 因 此 擬 就 鹽 漬 化 土 壤 常 用 改 良 劑 生 物 炭 石 膏 有 機(jī) 物 料 的 添 加 對(duì) N H 3 揮 發(fā) N 2 O 排 放 以 及 相 關(guān) 功 能 微 生 物 的 影 響 方 面 展 開 論 述 以 期 為 鹽 漬 土 壤 生 態(tài) 系 統(tǒng) 中 氮 肥 可 持 續(xù) 管 理 提 供 理 論 依 據(jù) 1 生 物 炭 對(duì) 鹽 漬 土 壤 N H 3 揮 發(fā) 和 N 2 O 排 放 的 影 響 生 物 炭 又 名 生 物 質(zhì) 炭 指 的 是 生 物 質(zhì) 在 高 溫 7 0 0 和 厭 氧 條 件 下 生 成 的 一 類 結(jié) 構(gòu) 性 質(zhì) 穩(wěn) 定 的 富 炭 產(chǎn) 物 7 在 物 理 性 質(zhì) 上 生 物 炭 表 面 具 有 較 高 的 比 表 面 積 孔 隙 度 表 面 電 荷 持 水 性 8 在 化 學(xué) 性 質(zhì) 上 生 物 炭 表 面 具 有 大 量 的 官 能 團(tuán) 鹽 基 離 子 且 本 身 具 有 較 高 的 灰 分 含 量 9 此 外 生 物 炭 進(jìn) 入 土 壤 后 會(huì) 耦 合 很 多 生 物 化 學(xué) 物 理 過 程 從 而 形 成 新 型 的 土 壤 生 態(tài) 位 這 一 過 程 被 稱 為 炭 際 效 應(yīng) 該 過 程 能 改 善 土 壤 結(jié) 構(gòu) 增 加 土 壤 保 水 透 氣 性 吸 附 截 留 有 機(jī) 污 染 物 和 重 金 屬 增 加 養(yǎng) 分 固 持 提 高 微 生 物 活 性 促 進(jìn) 作 物 生 長(zhǎng) 在 環(huán) 境 修 復(fù) 和 土 壤 改 良 方 面 效 果 明 顯 1 0 1 3 生 物 炭 對(duì) 鹽 漬 土 硝 化 作 用 的 影 響 因 氣 候 帶 和 土 壤 類 型 不 同 表 現(xiàn) 出 促 進(jìn) 1 4 或 抑 制 1 5 效 應(yīng) P R O M M E R 等 1 4 通 過 在 奧 地 利 酸 性 土 壤 上 復(fù) 配 施 用 氮 肥 和 生 物 炭 發(fā) 現(xiàn) 生 物 炭 刺 激 了 硝 化 作 用 該 結(jié) 果 與 之 前 B A L L 等 1 3 對(duì) 森 林 土 壤 的 研 究 一 致 其 認(rèn) 為 在 森 林 土 壤 中 添 加 生 物 炭 會(huì) 刺 激 硝 化 作 用 而 在 鹽 漬 化 土 壤 中 Y A O 等 1 6 通 過 研 究 改 良 劑 和 土 壤 鹽 分 對(duì) 土 壤 尿 素 水 解 和 凈 硝 化 速 率 的 交 互 作 用 發(fā) 現(xiàn) 生 物 炭 抑 制 硝 化 作 用 而 且 抑 制 效 果 隨 生 物 炭 施 用 量 的 增 加 而 加 劇 這 可 能 是 生 物 炭 和 氮 肥 聯(lián) 合 施 用 降 低 了 鹽 漬 土 壤 硝 化 潛 能 和 潛 在 硝 化 速 率 延 長(zhǎng) 了 硝 化 持 續(xù) 時(shí) 間 1 6 1 8 推 測(cè) 生 物 炭 對(duì) 硝 化 作 用 的 抑 制 機(jī) 制 1 生 物 炭 通 過 提 高 土 壤 p H 值 促 進(jìn) N H 3 揮 發(fā) 降 低 N H 4 N 的 生 物 有 效 性 來 延 緩 硝 化 作 用 1 9 2 生 物 炭 表 面 的 反 應(yīng) 性 官 能 團(tuán) C O O 和 O 以 及 自 由 基 降 低 了 驅(qū) 動(dòng) 氨 和 亞 硝 酸 鹽 氧 化 過 程 的 A O B 和 亞 硝 酸 鹽 氧 化 菌 N O B 的 豐 度 2 0 此 外 生 物 炭 顯 著 增 加 鹽 漬 土 中 n i f H 基 因 固 氮 基 因 和 固 氮 菌 豐 度 1 5 1 6 因 此 從 氮 素 周 轉(zhuǎn) 的 角 度 講 適 量 施 用 生 物 炭 可 以 維 持 土 壤 微 生 物 活 性 促 進(jìn) 氮 素 形 態(tài) 周 轉(zhuǎn) 減 緩 N O 3 N 形 成 降 低 氮 素 淋 失 風(fēng) 險(xiǎn) 有 利 于 鹽 漬 化 土 壤 氮 肥 的 可 持 續(xù) 管 理 1 9 2 2 石 玉 龍 2 3 等 通 過 對(duì) 濱 海 鹽 漬 土 添 加 生 物 炭 發(fā) 現(xiàn) 生 物 炭 的 施 加 水 平 在 5 t h m 2 a 和 1 0 t h m 2 a 時(shí) 能 夠 降 低 鹽 漬 土 N 2 O 排 放 量 生 物 炭 減 少 N 2 O 排 放 的 機(jī) 制 生 物 炭 具 有 吸 附 性 能 吸 附 硝 化 和 反 硝 化 底 物 抑 制 硝 化 和 反 硝 化 的 進(jìn) 行 減 少 N 2 O 排 放 2 3 生 物 炭 能 促 進(jìn) 基 因 轉(zhuǎn) 錄 產(chǎn) 生 更 多 的 氧 化 亞 氮 還 原 酶 使 得 N 2 O 還 原 成 分 子 氮 7 生 物 炭 表 面 含 有 大 量 含 氧 官 能 團(tuán) 為 反 硝 化 作 用 提 供 電 子 受 體 使 2第 1 0 期 得 反 硝 化 作 用 能 夠 進(jìn) 行 完 全 但 也 有 學(xué) 者 研 究 發(fā) 現(xiàn) 生 物 炭 可 增 加 N 2 O 的 排 放 例 如 陳 晨 2 0 等 的 研 究 發(fā) 現(xiàn) 生 物 炭 能 促 進(jìn) 土 壤 氮 素 礦 化 形 成 氨 態(tài) 氮 增 加 硝 化 作 用 的 底 物 進(jìn) 而 促 進(jìn) 硝 化 和 反 硝 化 刺 激 N 2 O 的 排 放 王 月 玲 等 2 1 通 過 在 塿 土 土 壤 添 加 果 樹 枝 條 生 物 炭 發(fā) 現(xiàn) 較 少 的 生 物 炭 2 0 4 0 t h m 2 添 加 能 降 低 N 2 O 的 排 放 而 施 用 相 對(duì) 較 多 的 生 物 炭 6 0 8 0 t h m 2 則 會(huì) 增 加 N 2 O 的 排 放 這 可 能 是 由 于 土 壤 中 施 用 大 量 生 物 炭 后 生 物 炭 本 身 養(yǎng) 分 及 其 疏 松 的 結(jié) 構(gòu) 使 得 好 氧 細(xì) 菌 大 量 繁 殖 形 成 厭 氧 環(huán) 境 加 之 生 物 炭 吸 附 的 硝 態(tài) 氮 刺 激 了 反 硝 化 作 用 使 得 N 2 O 排 放 增 加 2 1 2 2 由 此 可 見 生 物 炭 對(duì) 鹽 漬 土 壤 N 2 O 排 放 的 刺 激 或 抑 制 與 其 添 加 量 有 關(guān) 因 此 選 擇 合 適 的 炭 用 量 可 能 對(duì) 鹽 漬 化 土 壤 溫 室 氣 體 N 2 O 減 排 至 關(guān) 重 要 生 物 炭 的 高 陽 離 子 交 換 量 C E C 特 性 使 其 可 以 吸 收 大 量 的 陽 離 子 為 補(bǔ) 償 電 荷 平 衡 導(dǎo) 致 H 釋 放 出 來 同 時(shí) 也 將 鹽 漬 土 壤 中 的 鹽 基 離 子 置 換 出 來 從 而 降 低 土 壤 p H 值 2 1 2 3 但 由 于 生 物 炭 本 身 p H 值 較 高 2 4 因 此 一 直 以 來 研 究 者 對(duì) 于 生 物 炭 的 研 究 主 要 集 中 于 酸 性 土 的 改 良 此 外 大 量 的 生 物 炭 施 入 土 壤 可 能 會(huì) 吸 附 土 壤 團(tuán) 粒 進(jìn) 而 破 壞 土 壤 結(jié) 構(gòu) 2 5 Z H A N G 等 2 6 也 發(fā) 現(xiàn) 隨 著 生 物 炭 施 用 量 增 加 微 生 物 的 數(shù) 量 和 豐 度 呈 現(xiàn) 負(fù) 響 應(yīng) 過 量 的 生 物 炭 會(huì) 抑 制 土 壤 微 生 物 多 樣 性 生 物 炭 在 生 產(chǎn) 過 程 中 經(jīng) 過 高 溫 熱 解 會(huì) 產(chǎn) 生 有 毒 物 質(zhì) 同 時(shí) 也 會(huì) 吸 附 土 壤 中 的 污 染 物 和 重 金 屬 離 子 從 而 影 響 土 壤 結(jié) 構(gòu) 抑 制 微 生 物 活 性 和 植 物 生 長(zhǎng) 2 7 在 與 磷 肥 共 同 施 入 土 壤 后 生 物 炭 會(huì) 降 低 磷 的 有 效 性 從 而 影 響 植 物 產(chǎn) 量 2 8 過 量 生 物 炭 還 會(huì) 抑 制 鹽 分 脅 迫 下 作 物 的 抗 氧 化 系 統(tǒng) 使 幼 苗 表 現(xiàn) 出 生 理 損 傷 2 9 綜 上 所 述 國(guó) 內(nèi) 外 將 生 物 炭 作 為 改 良 劑 施 入 鹽 漬 土 壤 中 對(duì) 氮 素 影 響 的 研 究 雖 然 取 得 一 定 進(jìn) 展 但 相 關(guān) 結(jié) 果 依 然 存 在 爭(zhēng) 議 其 潛 在 影 響 機(jī) 制 尚 不 明 確 鑒 于 生 物 炭 作 為 鹽 漬 土 改 良 劑 仍 存 在 爭(zhēng) 議 且 生 物 炭 調(diào) 控 鹽 漬 土 氮 素 轉(zhuǎn) 化 的 影 響 因 素 復(fù) 雜 多 樣 鹽 漬 化 程 度 土 壤 鹽 基 離 子 類 型 土 壤 肥 力 生 物 炭 用 量 生 物 炭 種 類 土 層 深 度 施 用 時(shí) 間 長(zhǎng) 短 等 因 此 生 物 炭 對(duì) 鹽 漬 土 壤 氮 素 轉(zhuǎn) 化 的 影 響 還 需 要 進(jìn) 一 步 研 究 2 石 膏 對(duì) 鹽 漬 土 壤 N H 3 揮 發(fā) 和 N 2 O 排 放 的 影 響 脫 硫 石 膏 改 良 鹽 堿 土 技 術(shù) 原 理 主 要 包 括 鹽 類 轉(zhuǎn) 化 和 離 子 置 換 2 種 類 型 化 學(xué) 反 應(yīng) 其 中 鹽 類 轉(zhuǎn) 化 是 將 土 壤 中 對(duì) 植 物 毒 害 較 大 的 碳 酸 鹽 和 重 碳 酸 鹽 轉(zhuǎn) 化 為 毒 害 相 對(duì) 較 小 的 硫 酸 鹽 離 子 置 換 是 將 土 壤 交 換 性 離 子 N a K 和 M g 2 轉(zhuǎn) 化 為 水 溶 性 離 子 再 通 過 灌 排 措 施 將 鹽 分 離 子 從 土 壤 表 層 淋 洗 至 底 層 或 排 出 土 體 從 而 實(shí) 現(xiàn) 土 壤 降 堿 和 脫 鹽 由 于 成 本 低 產(chǎn) 量 高 石 膏 被 廣 泛 用 作 鹽 堿 土 壤 改 良 劑 3 0 施 用 石 膏 可 降 低 土 壤 鹽 分 堿 化 度 E S P 和 p H 值 改 善 土 壤 的 物 理 性 質(zhì) 增 加 作 物 產(chǎn) 量 此 外 石 膏 作 為 鈣 硫 和 鎂 的 肥 料 來 源 有 利 于 植 物 生 長(zhǎng) 3 1 3 5 鹽 堿 土 壤 中 施 用 石 膏 其 含 有 的 鈣 離 子 與 銨 根 離 子 發(fā) 生 置 換 減 少 了 氨 揮 發(fā) 損 失 3 6 同 樣 Z I A 等 3 7 通 過 比 較 施 用 石 膏 和 不 施 用 石 膏 處 理 下 土 壤 N H 3 揮 發(fā) 量 發(fā) 現(xiàn) 施 用 石 膏 顯 著 減 少 了 N H 3 揮 發(fā) 損 失 石 膏 減 少 鹽 漬 土 N H 3 揮 發(fā) 的 原 因 可 能 在 于 石 膏 較 低 的 p H 值 減 少 了 土 壤 中 的 堿 性 基 團(tuán) 3 7 3 8 Z H U 等 3 8 通 過 在 不 同 鹽 漬 化 程 度 土 壤 中 添 加 石 膏 也 發(fā) 現(xiàn) 石 膏 可 降 低 土 壤 p H 值 p H 值 降 低 會(huì) 減 少 N H 4 向 N H 3 的 轉(zhuǎn) 化 從 而 減 少 N H 3 揮 發(fā) 石 膏 含 有 大 量 的 硫 酸 鹽 施 入 土 壤 能 顯 著 增 加 土 壤 的 電 導(dǎo) 率 E C 含 鹽 量 的 增 加 會(huì) 加 重 鹽 分 對(duì) 硝 化 作 用 的 抑 制 3 9 L I 等 4 0 報(bào) 道 了 添 加 石 膏 顯 著 降 低 硝 化 功 能 基 因 的 拷 貝 數(shù) 這 與 Z H U 等 3 8 在 石 膏 處 理 中 發(fā) 現(xiàn) 較 低 的 N O 3 N 和 較 高 的 N H 4 N 結(jié) 果 一 致 石 膏 對(duì) N H 3 揮 發(fā) 的 影 響 取 決 于 降 低 p H 值 和 抑 制 硝 化 作 用 之 間 的 凈 作 用 曾 東 萍 4 1 研 究 發(fā) 現(xiàn) 施 加 石 膏 渣 會(huì) 對(duì) 稻 田 N 2 O 排 放 產(chǎn) 生 明 顯 抑 制 這 可 能 是 石 膏 增 大 了 土 壤 硫 氮 比 緩 解 了 不 同 氮 還 原 酶 之 間 的 電 子 競(jìng) 爭(zhēng) 降 低 了 生 成 N 2 O 的 底 物 濃 度 從 而 降 低 了 N 2 O 積 累 4 2 也 有 研 究 者 發(fā) 現(xiàn) 在 熱 帶 酸 性 土 中 石 膏 和 石 灰 復(fù) 混 施 用 能 降 低 牧 草 根 際 和 非 根 際 土 壤 中 n i r K 亞 硝 酸 還 原 酶 基 因 和 n o s Z 基 因 的 豐 度 減 少 N 2 O 排 放 4 3 S U N 等 4 4 通 過 田 間 試 驗(yàn) 發(fā) 現(xiàn) 只 添 加 石 膏 對(duì) N 2 O 排 放 的 影 響 并 不 顯 著 但 石 膏 與 腐 植 酸 和 氮 肥 復(fù) 配 施 用 顯 著 降 低 了 N 2 O 排 放 這 說 明 石 膏 與 其 他 物 料 配 施 可 大 幅 度 優(yōu) 化 施 用 效 果 相 反 有 研 究 者 發(fā) 現(xiàn) 大 量 石 膏 可 能 刺 激 N 2 O 排 放 賀 坤 等 4 5 發(fā) 現(xiàn) 施 用 量 大 于 4 5 t h m 2 時(shí) 能 顯 著 降 低 土 壤 p H 值 局 部 土 壤 酸 化 會(huì) 導(dǎo) 致 更 多 的 土 壤 氮 素 轉(zhuǎn) 化 為 N 2 O 4 6 同 時(shí) 大 量 的 石 膏 施 用 也 會(huì) 破 壞 土 壤 結(jié) 構(gòu) 惡 化 土 壤 性 質(zhì) 影 響 土 壤 氮 素 轉(zhuǎn) 化 降 低 土 壤 氮 素 有 效 性 4 7 此 外 石 膏 含 有 大 量 作 為 第 二 信 使 的 C a 2 能 改 變 堿 性 土 壤 微 生 物 細(xì) 胞 質(zhì) C a 2 分 布 和 增 大 A T P 酶 活 性 為 植 物 和 微 生 物 的 各 種 生 物 化 學(xué) 過 程 提 供 能 量 增 高 攀 攀 等 土 壤 改 良 劑 影 響 鹽 漬 土 N H 3 揮 發(fā) 和 N 2 O 排 放 的 研 究 進(jìn) 展 3河 南 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 第 5 1 卷 加 N 2 O 排 放 潛 力 4 8 就 目 前 研 究 來 看 石 膏 對(duì) 鹽 漬 土 壤 氮 素 轉(zhuǎn) 化 主 要 是 通 過 影 響 土 壤 酸 堿 度 和 鹽 基 離 子 進(jìn) 而 間 接 作 用 于 氮 素 轉(zhuǎn) 化 過 程 鹽 漬 程 度 土 壤 類 型 農(nóng) 田 用 途 和 作 物 種 植 的 差 異 也 會(huì) 對(duì) 氮 素 轉(zhuǎn) 化 帶 來 影 響 此 外 大 量 的 石 膏 施 用 不 利 于 鹽 漬 土 改 良 和 土 壤 氮 素 利 用 且 石 膏 的 單 一 施 用 效 果 并 不 顯 著 3 8 3 9 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 中 應(yīng) 該 選 擇 合 適 的 用 量 和 搭 配 組 分 才 能 達(dá) 到 預(yù) 期 效 果 3 有 機(jī) 物 料 對(duì) 鹽 漬 土 壤 N H 3 揮 發(fā) 和 N 2 O 排 放 的 影 響 有 機(jī) 物 料 不 僅 能 為 土 壤 微 生 物 提 供 豐 富 的 養(yǎng) 分 增 加 微 生 物 數(shù) 量 還 能 改 善 土 壤 結(jié) 構(gòu) 和 環(huán) 境 增 強(qiáng) 土 壤 保 肥 保 水 性 與 有 機(jī) 物 料 相 比 無 機(jī) 肥 可 在 短 期 內(nèi) 提 高 作 物 產(chǎn) 量 但 礦 物 鹽 的 長(zhǎng) 期 積 累 會(huì) 加 劇 土 壤 鹽 堿 化 降 低 土 壤 質(zhì) 量 和 作 物 產(chǎn) 量 污 染 環(huán) 境 有 機(jī) 物 料 腐 解 產(chǎn) 生 的 酸 性 物 質(zhì) 和 酸 性 基 團(tuán) 可 有 效 降 低 鹽 堿 土 壤 p H 值 同 時(shí) 促 進(jìn) 土 壤 保 水 和 鹽 分 脫 離 綠 色 可 持 續(xù) 發(fā) 展 農(nóng) 業(yè) 要 求 減 少 無 機(jī) 肥 的 用 量 采 用 有 機(jī) 和 微 生 物 肥 料 部 分 代 替 化 肥 以 改 良 沿 海 鹽 漬 土 增 強(qiáng) 土 壤 微 生 物 系 統(tǒng) 的 抗 性 和 復(fù) 原 力 而 不 影 響 環(huán) 境 因 此 鹽 漬 土 施 用 有 機(jī) 物 料 可 達(dá) 到 修 復(fù) 土 壤 提 高 資 源 利 用 效 率 的 目 的 有 機(jī) 物 料 與 化 肥 相 比 可 以 持 續(xù) 釋 放 養(yǎng) 分 被 認(rèn) 為 是 無 機(jī) 肥 的 有 效 替 代 品 4 9 5 1 在 土 壤 全 鹽 量 為 1 7 3 7 9 g k g 時(shí) 鹽 漬 土 壤 N H 3 揮 發(fā) 會(huì) 隨 著 土 壤 含 鹽 量 增 加 而 加 劇 5 2 周 慧 等 5 3 通 過 探 究 有 機(jī) 肥 替 代 部 分 無 機(jī) 肥 對(duì) 田 間 土 壤 N H 3 揮 發(fā) 的 影 響 發(fā) 現(xiàn) 土 壤 電 導(dǎo) 率 在 0 4 5 1 4 0 d S m 時(shí) 有 機(jī) 肥 替 代 無 機(jī) 肥 大 于 5 0 時(shí) 有 機(jī) 肥 會(huì) 增 加 土 壤 鹽 分 進(jìn) 而 促 進(jìn) 土 壤 N H 3 揮 發(fā) 損 失 但 在 S H I 等 1 8 的 報(bào) 道 中 加 入 有 機(jī) 肥 降 低 了 鹽 漬 土 的 p H 值 使 得 A O B 數(shù) 量 增 加 加 速 了 氨 氧 化 過 程 導(dǎo) 致 有 機(jī) 肥 抑 制 N H 3 揮 發(fā) 有 機(jī) 肥 對(duì) 農(nóng) 田 土 壤 N 2 O 排 放 是 刺 激 或 抑 制 目 前 尚 有 異 議 L I U 等 5 4 研 究 發(fā) 現(xiàn) 施 用 有 機(jī) 物 料 后 土 壤 N 2 O 排 放 量 明 顯 高 于 施 用 化 學(xué) 肥 料 這 可 能 是 因 為 有 機(jī) 物 料 除 為 作 物 提 供 大 量 養(yǎng) 分 外 還 為 土 壤 硝 化 細(xì) 菌 和 反 硝 化 細(xì) 菌 增 加 底 物 濃 度 刺 激 了 N 2 O 排 放 5 5 S H I 等 1 8 研 究 發(fā) 現(xiàn) 有 機(jī) 肥 施 用 1 2 d 后 顯 著 提 高 了 A O B a m o A 和 n i r K 基 因 的 拷 貝 數(shù) 這 可 能 是 N 2 O 排 放 通 量 顯 著 增 加 的 主 要 原 因 有 機(jī) 物 料 也 可 能 通 過 增 加 土 壤 中 N H 4 濃 度 和 微 生 物 數(shù) 量 刺 激 硝 化 作 用 進(jìn) 而 產(chǎn) 生 N 2 O 5 6 5 7 據(jù) 此 推 測(cè) 有 機(jī) 物 料 促 進(jìn) N 2 O 排 放 的 機(jī) 制 1 有 機(jī) 物 料 含 有 豐 富 的 養(yǎng) 分 為 硝 化 和 反 硝 化 提 供 大 量 底 物 促 進(jìn) 了 硝 化 和 反 硝 化 產(chǎn) 生 N 2 O 同 時(shí) 有 機(jī) 物 料 中 的 酸 類 物 質(zhì) 能 降 低 鹽 漬 土 的 p H 值 還 為 微 生 物 提 供 充 足 的 養(yǎng) 分 和 適 宜 的 生 活 環(huán) 境 導(dǎo) 致 微 生 物 大 量 繁 殖 爭(zhēng) 奪 氧 氣 產(chǎn) 生 厭 氧 環(huán) 境 促 進(jìn) 反 硝 化 作 用 5 8 6 0 2 有 機(jī) 物 料 能 提 高 A O B a m o A 和 n i r K 基 因 的 拷 貝 數(shù) 促 進(jìn) 硝 化 和 反 硝 化 以 及 硝 化 細(xì) 菌 的 反 硝 化 等 過 程 的 發(fā) 生 6 1 相 反 關(guān) 于 有 機(jī) 物 料 施 用 降 低 N 2 O 排 放 的 研 究 則 認(rèn) 為 生 物 炭 配 施 有 機(jī) 物 料 導(dǎo) 致 n i r S 基 因 拷 貝 數(shù) 的 減 少 和 n o s Z 拷 貝 數(shù) 的 增 加 使 N 2 O 排 放 減 少 1 4 土 壤 水 分 也 是 影 響 N 2 O 排 放 的 重 要 因 素 當(dāng) 施 入 有 機(jī) 物 料 后 鹽 漬 土 的 保 水 能 力 增 強(qiáng) 水 分 過 多 導(dǎo) 致 嫌 氣 環(huán) 境 的 形 成 和 擴(kuò) 散 條 件 的 減 弱 延 長(zhǎng) 了 N 2 O 在 土 壤 中 的 存 留 時(shí) 間 進(jìn) 一 步 促 進(jìn) N 2 O 向 N 2 的 轉(zhuǎn) 化 使 其 排 放 減 弱 6 0 另 外 有 機(jī) 物 料 施 用 對(duì) 氮 素 轉(zhuǎn) 化 及 N 2 O 排 放 的 影 響 與 有 機(jī) 肥 自 身 的 C N 和 土 壤 條 件 有 關(guān) 高 C N 條 件 下 施 用 有 機(jī) 物 料 后 有 機(jī) 質(zhì) 分 解 慢 分 解 微 生 物 與 氮 素 轉(zhuǎn) 化 微 生 物 爭(zhēng) 奪 氮 素 導(dǎo) 致 土 壤 硝 化 反 硝 化 的 底 物 減 少 造 成 N 2 O 排 放 減 少 6 2 鹽 漬 土 中 有 機(jī) 物 料 對(duì) N 2 O 排 放 的 影 響 還 要 考 慮 鹽 漬 程 度 周 慧 等 5 3 通 過 研 究 有 機(jī) 無 機(jī) 肥 配 施 對(duì) N 2 O 排 放 的 影 響 發(fā) 現(xiàn) 輕 度 鹽 漬 土 上 1 2 0 k g h m 2 化 肥 配 施 1 2 0 k g h m 2 有 機(jī) 肥 中 度 鹽 漬 土 施 用 2 4 0 k g h m 2 有 機(jī) 肥 N 2 O 排 放 最 少 作 物 的 產(chǎn) 量 最 高 究 其 原 因 在 較 小 含 鹽 量 時(shí) 施 入 適 量 的 有 機(jī) 物 料 能 顯 著 改 善 微 生 物 生 存 環(huán) 境 有 利 于 土 壤 微 生 物 對(duì) 氮 的 固 持 同 時(shí) 促 進(jìn) 了 完 全 反 硝 化 反 應(yīng) 的 進(jìn) 行 使 N 2 O 排 放 降 低 6 3 鹽 含 量 較 高 時(shí) 鹽 分 抑 制 了 N O B 的 活 性 使 硝 化 過 程 受 阻 增 加 了 硝 化 過 程 產(chǎn) 生 N 2 O 的 可 能 同 時(shí) 高 鹽 分 抑 制 了 n o s Z 活 性 加 大 了 N 2 O 排 放 因 此 需 施 入 高 量 有 機(jī) 物 料 有 利 于 減 少 異 養(yǎng) 反 硝 化 過 程 N 2 O 排 放 鹽 漬 化 土 壤 施 用 有 機(jī) 物 料 既 要 考 慮 本 身 的 C N 還 要 綜 合 考 慮 土 壤 性 質(zhì) 從 減 少 氮 素 損 失 增 加 作 物 產(chǎn) 量 的 角 度 講 鹽 漬 化 程 度 是 確 定 有 機(jī) 物 料 用 量 的 重 要 依 據(jù) 之 一 4 研 究 展 望 鹽 漬 土 是 我 國(guó) 寶 貴 的 耕 地 儲(chǔ) 備 資 源 開 發(fā) 和 合 理 利 用 鹽 漬 土 是 人 類 可 持 續(xù) 發(fā) 展 的 重 要 保 障 鹽 漬 化 是 周 期 性 動(dòng) 態(tài) 變 化 的 過 程 對(duì) 鹽 漬 土 改 良 材 料 進(jìn) 行 研 究 和 提 高 鹽 漬 土 產(chǎn) 能 是 當(dāng) 前 的 熱 點(diǎn) 目 前 針 對(duì) 生 物 炭 石 膏 和 有 機(jī) 物 料 等 改 良 材 料 對(duì) 鹽 漬 土 4第 1 0 期 壤 氮 素 轉(zhuǎn) 化 的 研 究 已 經(jīng) 取 得 一 定 的 進(jìn) 展 后 續(xù) 對(duì) 改 良 材 料 的 選 擇 優(yōu) 化 和 規(guī) 模 化 推 廣 等 方 面 還 需 要 進(jìn) 一 步 探 究 1 生 物 炭 的 多 孔 結(jié) 構(gòu) 并 不 具 有 特 異 選 擇 性 過 量 的 生 物 炭 施 入 土 壤 除 能 吸 附 土 壤 污 染 物 外 也 能 吸 收 土 壤 本 身 養(yǎng) 分 加 重 土 壤 負(fù) 荷 生 物 炭 是 高 溫 裂 解 的 產(chǎn) 物 在 高 溫 生 產(chǎn) 中 會(huì) 產(chǎn) 生 一 些 有 毒 物 質(zhì) 過 量 施 用 可 能 會(huì) 導(dǎo) 致 有 毒 物 質(zhì) 積 累 另 外 生 物 炭 屬 于 高 溫 產(chǎn) 生 的 惰 性 穩(wěn) 定 產(chǎn) 物 其 在 土 壤 中 調(diào) 控 氮 素 轉(zhuǎn) 化 的 機(jī) 制 需 要 長(zhǎng) 期 試 驗(yàn) 探 索 這 導(dǎo) 致 了 很 多 短 期 試 驗(yàn) 結(jié) 果 有 偏 差 且 國(guó) 內(nèi) 外 大 量 文 獻(xiàn) 多 注 重 生 物 炭 對(duì) 微 生 物 群 落 豐 度 的 影 響 而 忽 視 對(duì) 氮 素 轉(zhuǎn) 化 的 功 能 微 生 物 和 功 能 基 因 的 探 究 未 來 應(yīng) 深 入 研 究 功 能 基 因 的 表 達(dá) 機(jī) 制 和 功 能 微 生 物 的 響 應(yīng) 機(jī) 制 不 同 材 料 和 不 同 溫 度 燒 制 的 生 物 炭 性 質(zhì) 和 功 能 上 也 有 差 異 因 此 應(yīng) 對(duì) 生 物 炭 進(jìn) 行 全 方 位 多 方 面 深 層 次 的 研 究 同 時(shí) 對(duì) 其 生 產(chǎn) 和 用 途 制 定 相 關(guān) 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 2 石 膏 因 成 本 低 富 含 C a 2 已 被 廣 泛 應(yīng) 用 于 鹽 漬 土 改 良 目 前 大 多 數(shù) 研 究 認(rèn) 為 石 膏 對(duì) 鹽 漬 土 壤 氮 素 轉(zhuǎn) 化 主 要 是 通 過 影 響 p H 值 和 交 換 性 鹽 基 離 子 間 接 對(duì) 土 壤 氮 素 有 效 性 和 微 生 物