盐分对土壤氨挥发与反硝化速率的影响
2021-11-25史祯琦佘冬立陈心逸夏永秋
史祯琦,佘冬立①,陈心逸,夏永秋
(1.河海大学农业科学与工程学院,江苏 南京 210098;2.中国科学院南京土壤研究所/ 土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏 南京 210008)
海岸滩涂盐碱地是重要的土地后备资源。1985至2016年,我国东部沿海共围垦滩涂9 310.6 km2,对保障耕地占补平衡与国家粮食战略安全起到重要作用[1]。然而,海涂围垦区盐碱地土壤结构差、肥力水平低,农业生产对化肥依赖度高,肥料利用率远低于非盐碱地土壤;加之围垦区普遍采用大水灌溉洗盐压碱,土壤钠盐含量季节与年际变化明显[2],随着钠盐含量变化,围垦区土壤氮素生物地球化学循环过程也必然发生改变。
氨挥发与反硝化过程是农业土壤氮素消纳的重要途径,其速率在沿海生态系统和内陆生态系统之间差异明显。对分布在闽江口道庆州的淡水沼泽湿地和沿海鳝鱼滩沼泽湿地进行研究发现,淡水沼泽湿地反硝化速率〔(32.72±19.15) μmol·m-2·h-1,以N2计〕显著高于沿海沼泽湿地反硝化速率〔(4.97±2.64) μmol·m-2·h-1,以N2计〕(P<0.05)[3]。影响氨挥发和反硝化速率变异的因素众多,目前关于温度、pH、氧化还原电位(Eh)、有机碳与活化氮有效性等环境因素的影响已开展较多研究。其中,pH 是影响氨挥发的重要因素,环境中铵态氮浓度和氨挥发损失量均与pH呈正相关关系[4]。同时,陈巍等[5]对重盐土脱盐-返盐过程的研究表明,盐分变化对pH有显著影响。
关于盐分变化对氮素循环过程的影响规律及机制还有待深入研究[6-7]。随着上覆水或底泥中盐离子(如Cl-、Na+、SO42-、Mg2+)浓度增大,盐分含量增高,底泥反硝化速率表现出不同的响应规律[8]。有研究表明,盐分含量变化在0~36 g·kg-1范围的河口地区,底泥反硝化速率与盐分含量呈显著负相关关系[9];然而FEAR等[10]对美国Eutrophic Neuse河口区盐度梯度上反硝化的研究表明,反硝化速率与盐分含量并未呈现显著相关关系。李建兵等[11]通过室内恒温培养实验,发现盐分促进NH3挥发;……
