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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 土壤礦質(zhì)氮的化學(xué)浸提方法探討
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 近些年土壤礦質(zhì)氮逐漸成為反應(yīng)土壤供氮能力，評(píng)價(jià)土壤肥力的必測指標(biāo)。在旱地，土壤礦質(zhì)氮以硝態(tài)氮和銨態(tài)氮為主要形態(tài)，且硝態(tài)氮易于測定，能較靈敏地在反映旱地土壤供氮水平及供氮潛力，有著實(shí)際應(yīng)用的前景。 我們小組通過電郵的方式對(duì)國內(nèi)11個(gè)省份，包括華東、華中、華南、華北、東北、東南、西北地區(qū)在內(nèi)的植物營養(yǎng)研究單位進(jìn)行調(diào)查（附表1）以及借助與美國未來農(nóng)民聯(lián)合會(huì)（FFA）、美國普渡大學(xué)、美國德克薩斯洲以及以色列農(nóng)業(yè)組織活動(dòng)交流的機(jī)會(huì)對(duì)最新的土壤礦質(zhì)氮的浸提方法以及存在的問題進(jìn)行全面調(diào)查，發(fā)現(xiàn)各地區(qū)之間的土壤礦質(zhì)氮浸提方法存在較大差異，僅同一地區(qū)范圍內(nèi)，浸提方法差異也很大。將差異總結(jié)為主要來源于鮮、干土，土樣過篩孔徑、浸提劑提前加入、浸提劑種類及濃度、水土比、振蕩時(shí)間、濾紙、浸提液保存溫度以及保存時(shí)間等9方面因素?；趯?duì)各地區(qū)的測定方法比較、總結(jié)后，對(duì)影響的土壤礦質(zhì)氮化學(xué)浸提方法的以上主要影響因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，最終對(duì)土壤礦質(zhì)氮的有效浸提方法進(jìn)行完善和改進(jìn)，探究了一條較為準(zhǔn)確、可靠的礦質(zhì)氮浸提途徑。
- 詳細(xì)介紹：
- 土壤礦質(zhì)氮是土壤肥力的重要組成部分和作物氮素營養(yǎng)的主要來源。Harmsen 和Van Schreven認(rèn)為土壤全氮因土壤類型而變化，對(duì)土壤供氮容量幾乎不能給出說明。有機(jī)質(zhì)作為土壤供氮指標(biāo)有明顯的缺點(diǎn)：變動(dòng)范圍較小,靈敏性不高,難以在實(shí)際中應(yīng)用中反映不同土壤供氮能力的差別。土壤礦質(zhì)氮逐漸成為研究土壤供氮能力的必測指標(biāo)。在旱地,土壤礦質(zhì)氮以硝態(tài)氮和銨態(tài)氮為主要形態(tài), 起始銨態(tài)氮和作物吸氮量之間雖有一定關(guān)系,且不穩(wěn)定，而硝態(tài)氮易于測定,能較靈敏地反映旱地土壤供氮水平及供氮潛力,有著實(shí)際應(yīng)用的前景。 國內(nèi)外應(yīng)用較多和有應(yīng)用前景的土壤供氮能力測試方法,主要為兩類:化學(xué)方法和生物方法。生物方法過程復(fù)雜,在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中難于廣泛應(yīng)用；化學(xué)方法是在生物方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的土壤氮素測定方法,既簡單、方便,又能反映土壤的供氮能力。20 世紀(jì)50年代，Livens提出以沸水浸取土壤礦質(zhì)氮的簡易方法，用沸水、中性鹽等浸取劑不像酸、堿等會(huì)在浸取過程中引起土壤性質(zhì)的巨大變化，可更好地反映土壤礦質(zhì)氮的實(shí)際情況。目前,在國內(nèi)外研究領(lǐng)域應(yīng)用較廣的還是由Glanell和Bremner提出的2mol?L-1 KCl 煮沸浸取土壤4 小時(shí)和Whitehead提出的1mol?L-1 KCl煮沸浸取土壤1小時(shí)，近些年，除KCl外，K2SO4、CaCl2 溶液也逐漸被用來作為土壤礦質(zhì)氮浸提劑，尤其是0.01 mol?L-1CaCl2的使用日益廣泛，由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，傳統(tǒng)的浸提方法普遍存在著前處理誤差較大，試劑浪費(fèi)嚴(yán)重，礦質(zhì)氮浸提不完全等缺點(diǎn)，流動(dòng)分析儀的礦質(zhì)氮的測定結(jié)果常有負(fù)值出現(xiàn)，影響了測定結(jié)果準(zhǔn)確性，同時(shí)也嚴(yán)重影響了植物營養(yǎng)和土壤工作者對(duì)土壤可供氮素營養(yǎng)的認(rèn)識(shí)、研究進(jìn)程。據(jù)我們對(duì)國內(nèi)外礦質(zhì)氮浸提方法的調(diào)查顯示，在實(shí)際操作中，從土壤前處理過程所選用土壤篩孔直徑到所用浸提劑種類、濃度、振蕩時(shí)間、濾紙類型，以及對(duì)浸提液的保藏溫度、時(shí)間等可能的影響因素各地區(qū)及不同研究者之間存在較大差異，沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)。本研究旨在對(duì)土壤礦質(zhì)氮的有效浸提方法進(jìn)行規(guī)范和完善，提高土壤礦質(zhì)氮測定的準(zhǔn)確度，在真實(shí)反映土壤氮素營養(yǎng)特性的同時(shí)，為優(yōu)化礦質(zhì)氮研究技術(shù)提供依據(jù)。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 國內(nèi)外礦質(zhì)氮浸提方法均沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，存在前處理誤差大，礦質(zhì)氮浸提不完全等缺點(diǎn)，流動(dòng)分析儀的測定結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值，影響測定結(jié)果準(zhǔn)確性，也影響對(duì)土壤供氮的認(rèn)識(shí)、研究進(jìn)程。調(diào)查顯示，從土壤篩孔直徑到所用浸提劑種類、濃度、振蕩時(shí)間、濾紙類型，及浸提液的保藏溫度、時(shí)間等影響因素各地區(qū)存在較大差異。本研究旨在對(duì)土壤礦質(zhì)氮有效浸提方法進(jìn)行規(guī)范和完善，提高準(zhǔn)確度，為優(yōu)化礦質(zhì)氮研究技術(shù)提供依據(jù)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 通過電郵對(duì)國內(nèi)11個(gè)省份的植物營養(yǎng)研究單位調(diào)查以及借助與美國未來農(nóng)民聯(lián)合會(huì)（FFA）、美國普渡大學(xué)、美國德克薩斯洲等交流的機(jī)會(huì)對(duì)最新的土壤礦質(zhì)氮的浸提方法進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)存在較大差異，差異來源于鮮、干土，土樣過篩孔徑、浸提劑提前加入、浸提劑種類、濃度、水土比、振蕩時(shí)間、濾紙、浸提液保存溫度及時(shí)間等9方面因素。基于各種比較，對(duì)土壤礦質(zhì)氮的有效浸提方法進(jìn)行完善和改進(jìn)，探究了一條較為準(zhǔn)確、可靠的浸提途徑。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 我們對(duì)現(xiàn)階段礦質(zhì)氮浸提情況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)浸提方法有較大差異。所用浸提劑濃度、液土比、振蕩時(shí)間等各不相同，沒有一定標(biāo)準(zhǔn)。在土樣前處理過程中，所選用土樣篩孔直徑也各不相同。雖然用化學(xué)方法測定土壤礦質(zhì)氮含量準(zhǔn)確、簡便，但土樣數(shù)量過多，采回的土樣往往不能立刻處理、浸提、分析測定，需要將土樣、浸提液保存一定時(shí)間。然而如何保存、保存多久，才不會(huì)影響待測液中硝、銨態(tài)氮測定結(jié)果呢？尚未見系統(tǒng)報(bào)道。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本研究分別在秋、春季節(jié)采取不同土樣，對(duì)可能影響礦質(zhì)氮浸提結(jié)果的土壤風(fēng)干與否、過篩孔徑、浸提劑、水土比等9種因素進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明：1）新鮮土樣立即測定能更好地反映田間真實(shí)狀況。2）使用通過3mm篩的土壤，有較好的浸提效果。3）以及10:1的水土比振蕩浸提60min對(duì)土壤硝態(tài)氮的浸提可以達(dá)到較好的效果。4）浸提液可離心取上清液，或購買同批次生產(chǎn)的定量濾紙。5）在樣品或處理較多時(shí)，可以采用一次配制大量浸提劑的方法減小試劑誤差；建議使用0.01mol?L-1 CaCl2 作為土壤礦質(zhì)氮的浸提劑，0.5mol?L-1 KCl與2mol?L-1 KCl對(duì)礦質(zhì)氮浸提差異不顯著，因此可用0.5mol?L-1 KCl。6）浸提劑以當(dāng)天加入為宜，如確為實(shí)驗(yàn)需要，可提前1天加入浸提劑，但不適宜長期浸泡。7）浸提液在-18℃～25℃受溫度影響不顯著，可直接在室溫下進(jìn)行保存。8）KCl在礦質(zhì)氮浸提上表現(xiàn)出相對(duì)較好的回收效果，適宜礦質(zhì)氮中硝、銨態(tài)氮的同時(shí)測定，CaCl2和K2SO4對(duì)硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的回收率分別達(dá)到97.0%-104.5%與95.5%-110.4%，適宜硝銨氮的分別測定。
獲獎(jiǎng)情況
鑒定結(jié)果
參考文獻(xiàn)
- [1]金發(fā)會(huì),李世清,盧紅玲,李生秀.石灰性土壤供氮能力幾種化學(xué)測定方法的評(píng)價(jià)研究.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2007,13(6): 1040- 1048. [2]巨曉棠，李生秀.旱地土壤供氮能力研究的發(fā)展.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，1993,11:43-48. [3]Dou,H.,Alva, A.K.,and Appel.T.(2000) An eval- uation of plant- available soil nitrogen in selected sandy soils by electro-ultra filtration, KCl, and CaCl2 extraction methods. Biol Fertil Soils,30:328-332. [4]Peter,Motavalli,Serita, D.Fery.,and Neal,A.Scott. (1995) Effect of filter type and extraction efficiency on nitrogen mineralization measurements using the aerobic leaching soil incubation method, Boil Fertile Soils, 20:197-204. [5]Smith,K.A.,and Li,S.X.(1993) Estimation of Potentially mineralisable nitrogen in soil by KCl extraction. Plant and Soil,157:167-174[8]Gianello C, Bremner J M.(1986) A simple method of assessing potentially available organic nitrogen in soils.Commn. In Soil Sci. Plant.Anal,17:195-214.
同類課題研究水平概述
- 目前，雖然對(duì)土壤氮素浸提的方法多種多樣，但國內(nèi)最常用的還是KCl、K2SO4和CaCl2浸提。Selmer - Olsen等提出2mol/L KCl與土壤在80℃的恒溫下靜置20 小時(shí)的方法,浸取的氮素和通氣培養(yǎng)法的測定值密切相關(guān),也與盆栽作物吸氮量和大田作物對(duì)氮肥的反應(yīng)有良好的關(guān)系。現(xiàn)應(yīng)用較多的是由Glanello和Bremner提出的2mol/L KCl煮沸浸取土壤4小時(shí)和Whitehead提出的1mol/L KCl煮沸浸取土壤1小時(shí)方法。Mctaggart和Smith在蘇格蘭東部的田間試驗(yàn)表明,2mol/L KCl煮沸4小時(shí)法比1mol/L KCl煮沸1小時(shí)與作物吸氮量之間的相關(guān)性要好。Stanford于1968 年提出0.01mol /L CaCl2 加熱提取法以及高溫高壓提取法,結(jié)果與2 周、4 周、6周培養(yǎng)結(jié)果相關(guān)性極顯著,相關(guān)系數(shù)大于0. 944以上。李生秀對(duì)1mol/L KCl煮沸法的研究表明,對(duì)12種酸性土壤,該法結(jié)果與作物吸氮量關(guān)系非常密切,密切程度比間歇淋洗培養(yǎng)法好。但是,該法卻不能直接應(yīng)用于石灰性土壤,因?yàn)槭倚酝寥缿?yīng)用這一方法時(shí),浸取液顯堿性,煮沸過程中會(huì)有氨態(tài)氮的大量揮發(fā),因而測定石銨態(tài)氮結(jié)果偏低。李生秀在楊陵用12種土壤的盆栽試驗(yàn)表明,避免了銨態(tài)氮的揮發(fā)后,2mol/L KCl煮沸4小時(shí)法比1mol/L KCl煮沸浸取銨態(tài)氮與盆栽小麥吸氮量密切相關(guān),可分別解釋作物全部吸收氮素的76%和61%。這些研究結(jié)果表明,KCl煮沸浸取出的銨態(tài)氮能較好的反映酸性土壤供氮能力,可以作為酸性的土壤供氮能力指標(biāo),而能否作為石灰性土壤上的供氮能力指標(biāo),還有待進(jìn)一步研究。之后，李生秀等又用12種肥力不同的土壤,對(duì)EUF法、KCl和水浸取法3種方法浸取出的氮素進(jìn)行比較研究表明, EUF析濾的硝態(tài)氮與KCl和水浸取出的大致接近,并沒有使土壤中易礦化的有機(jī)氮氧化成硝態(tài)氮而浸出;析濾出的銨態(tài)氮仍是土壤中可代換銨,既沒有固定銨釋放的信息,也沒有易礦化有機(jī)氮分解的信息。雖然3種方法浸取出的氮素與黑麥草吸氮量都密切相關(guān),但KCl浸取出的硝態(tài)氮與黑麥草吸氮量的關(guān)系比EUF 析濾出的硝態(tài)氮更為密切,而且前者浸取方法簡單、方便。
