氨在土壤中的释放

出处：按学科分类—农业科学 农业出版社《化肥手册》第122页（2720字）

1．硝化作用 氨被吸持在土壤中以后，就经受一系列细菌的作用，即所谓硝化作用，将铵(NH₄⁺)转变为硝酸盐(NO₃^－)(图17．8)。土壤中的硝态氮可为作物利用，或者通过淋洗或反硝化作用等引起间接损失。

图17．8 硝化作用过程的图解

这几个过程不需要氧，因此即使在很潮湿的土壤中也能进行。

这几个步骤需要氧，在很潮湿的土壤中不能进行，因此在潮湿地区往往表现出氮素不足。

氨在土壤中的吸持和分布模式及其对土壤的某些影响，使硝化作用开始只限于在铵带边缘进行，随着pH的降低，硝化作用渐渐向铵带中心推进。

大多数作物能吸收和同化相当一部分它们所需要的铵态氮(NH₄⁺)。

植物根系围绕肥料带生长，到植物开始迅速吸收氮素时，实际上所有的铵态氮都已被硝化，因此大部分植物吸收的多数为硝态氮。水稻例外，它将在本章稍后些讨论。

硝化作用包括氧添加到铵中，于是NH₄⁺转变为NO₃^－。这个过程的铵离子有几方面的来源。

硝化作用分二步进行，由二种不同类型的细菌参与。这在某些碱性土壤中，会有着重要的意义。

2．硝化作用的速率 对正在生长的作物，赋与土壤和肥料中氮素有效释放特性的主要标志是硝化速率。

NH₄⁺到NO₃^－的转变是细菌作用的过程，其模式与微生物活动模式相同。几个因素影响这个过程，其中土壤温度则是主要的。

(1)温度 温度与细菌活性之间的关系由图17．9说明。

图17．9 在新南威尔士州内陆15厘米的非耕地中接近于月平均的土温和有关的细菌活性

每公顷施用60公斤氮素的氨，施肥间距为75厘米，在土壤温度为20－25℃和适宜的水分条件下，大部分铵于两个星期内被硝化。而在15℃时，就要近4个星期，如在10℃，可能要8星期，要是10℃以下，在温暖环境恢复之前只能产生少量的NO₃^－。

土层浅，土温波动范围大。而在环境还处于比较冷的地方，土层较深，土温变化就小。

波动的温度有利于细菌的活动。秋天和春天比起其它时期，硝化作用更快，特别是在10厘米的土壤表层。

(2)水分 正常有机质分解和硝化作用要在田间持水量和凋萎点之间的土壤含水量下进行。在此含水量以外，硝化作用大大地受到抑制。

如同温度的情况一样，当土壤水分含量不稳，但只在适宜的水分范围内波动，这样的环境对于硝化作用最为有利。这正是适于耕种的土壤条件。

秋雨季节，土壤温度一般比较理想，有机物质的腐烂和硝化作用也加剧。

(3)氨的浓度 铵的浓度大约在1500ppm以上，就可以抑制硝化细菌。有关土壤吸持铵的数量和高浓度铵态氮的变化，可参见图17．7。在某些土壤中，1500ppmNH₄－N的点应接近于pH8．5的那条线(见图17．7)。

图17．7 与氨注射到土壤后扩散模式有关的pH轮廓线

(a)施用后的当时 (b)施用后8星期

铵带内的硝化作用由外向内推进。当这个过程减慢时该区域NH₄－N的浓度就增加。使用者根据这个作用可以灵活调节液氨施用量，也使作物对氮需要的模式和硝态氮的有效性一致。

(4)施用深度 液氨施得比较深，效果往往比较好。这可能是由于克服了土壤环境使硝化速率减低之故。

(5)土壤pH pH对微生物活性总的影响(见图14．2)，是专性硝化细菌最适pH的范围最狭窄，由图17．10所示。

图17．10 pH对硝化细菌活性的影响

图17．10表明，各类中性土壤(pH6－8之间)硝化作用比较快。亚硝酸盐的氧化者——硝化杆菌属比亚硝化单胞菌属较容易受到抑制。pH8．0以上，亚硝酸盐可能积累。这些亚硝酸盐在几星期之内消失，其中有些氮素以亚硝酸的形式损失。酸性土壤不会发生亚硝酸盐的积累。

土壤酸度减低硝化作用的速率，但是较低pH对于这个过程的抑制，主要依据土壤质地不同而略有变化。

硝化作用过程中的这两大步骤都会增加土壤酸度。并且使土壤pH保持在彼此能适合的范围内。

3．硝化作用和土壤pH 由于硝化作用的结果，施肥带附近的土壤可变得很酸，尽管多数土壤没有受到影响。在硝化作用区域，已测定出来的pH值为4．5至5．5，由此所产生的影响说明于图17．11。

图17．11 硝化作用和土壤pH

这部分地说明了根系有围绕良好pH的肥料带而生长的倾向，并从养分富足区域吸取养料。

施用每公顷200公斤氮素的氨，当完全被硝化时，即可产生相当于每公顷700公斤左右硫酸的酸度。由于多数土壤具有缓冲能力，能较容易地吸收相当数量的酸，以致没有多大的影响。但氨和其它铵态氮肥连续施用，土壤会变酸，这在第七章已作了阐述。在新南威尔士州多数灌溉区不存在这个问题，因为在灌溉水中加了足量的盐基化合物(碳酸盐和碳酸氢盐)，以中和一部分酸。土壤酸性，灌溉水中碳酸盐和次碳酸盐含量又低的地方，要施用石灰。而在碱性土壤中，酸化作用一般能使土壤养分有效性提高。