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土壤硫化氫氣體產生與氮元素的關系

來源:原創論文網 添加時間:2020-02-24

  摘    要: 硫酸鹽類型鹽堿地釋放出的硫化氫氣體,危害地上植物生長,抑制或消除硫化氫生成是治理這類鹽堿地的有效途徑。土壤中水溶性無機硫在好氣微生物自養作用下轉化為硫化氫氣體,硫化氫氣體的產生與土壤溫度、土壤濕度、空氣溫度、空氣濕度、太陽光強度、土壤質地、土壤肥力、土壤pH值等因素有關,監測土壤硫化氫氣體產生與氮元素之間的關系,對硫酸鹽類型鹽堿地的綜合利用及施肥決策提供依據有十分重要的意義。

  關鍵詞: 硫化氫; 影響因素; 關系;

  硫酸鹽類型鹽堿地在土默川平原鹽堿地中占有比較大的比例,硫酸鹽鹽堿地俗稱馬尿堿,其無機態硫有相當一部分是以SO42-的形式存在[1,2,3],SO42-在礦質化過程中,由于好氣微生物自養作用,在缺氧條件下被還原成硫化氫釋放到大氣中,當其濃度達到一定值時就會對地上農作物產生危害。

  實踐證明,土默川平原硫酸鹽鹽堿地硫化氫氣體產生主要集中在每年的5月中下旬—8月中下旬,此期間光照充足,氣溫與土壤溫度較高,雨季到來土壤與空氣濕度較高,說明這些因素對土壤硫化氫的產生有一定關系,同時也證明這些因素與土壤好氧微生物的數量有關。

  1、 測定地點、方法與儀器

  1.1、 測定地點

  測定地點位于土默川平原上游的土右旗海子鄉南八份村蒙特利養殖有限公司黃河故道的農田,該農田連續多年耕作,以種植玉米、油葵、大豆為主。土壤總含鹽量在4‰左右,p H值7.1,是典型的硫酸鹽土壤,硫酸鹽以斑狀分布,占總面積的70%~95%;地下水埋深在0.8~1.2m,土壤有機質含量<1.02%;周圍無樹木灌木生長。

  1.2、 測定方法與儀器

  1.2.1、 供試范圍與圍擋

  選擇面積為4m×4m的正方形土地,沿著周長線每隔1m用高1.3m,直徑5cm的圓木棍做立柱,立柱入土30cm深,用寬1.2m的大棚透明塑料薄膜將四周圍擋,圍高1m,底部用土將10cm塑料壓實。

  1.2.2、 使用儀器

  HC-TSY土壤水分監測記錄儀;PG-120/SW土壤溫度記錄儀;TR-72Ui空氣溫濕度記錄儀;TYQ-SSX手持式風速風向儀;JA908-IV氣體檢測儀。
 

土壤硫化氫氣體產生與氮元素的關系
 

  1.2.3 、測定內容與方法

  選擇晴天測定,首先在地塊中央距離地面50cm高度豎立風速計,當風速﹤0.3~1.5m/s(1級)時測定(2級風、風速﹥1.6m/s時土壤產生的硫化氫氣體消散速度快,基本不會對農作物產生不利影響)。用JA908-IV氣體檢測儀檢測一定空氣溫濕度、土壤溫濕度下,硫化氫氣體在地表、距地表30cm、60cm、90cm、120cm處空氣中的含量。

  2 、結果與分析

  2.1 、土壤類型分析

  采集選定范圍地塊所在土地表層土(0~15cm),所取土樣的農田連續多年施用化肥和農家有機肥,化肥(硫銨)的施用量為每年25kg/667m2。土壤總碳和總氮含量用C、N自動分析儀(PrimacsSNC-100)測定,有機碳含量用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定[5],土壤pH值用雷磁PHS-3C型酸度計測定(水土比為5∶1),測定結果見表1。

  表1 土壤性質
表1 土壤性質

  2.2 、氣溫與硫化氫的關系

  實際測定過程中發現,從每年5月中下旬氣溫接近20℃開始,硫化氫氣體逐漸活躍,氣溫低于15℃基本不會產生硫化氫氣體,氣溫接近30℃時達到極值,當地氣溫達到30℃以上一般出現在7月中下旬—8月,此時由于地上作物對地表的遮蓋,硫化氫氣體的產量有所下降。用TYQ-SSX手持式風速風向儀測定風速﹤0.3~1.5m/s(1級)時測定硫化氫氣體的產量,氣溫用TR-72Ui空氣溫濕度記錄儀測定,硫化氫氣體用JA908-IV氣體檢測儀檢測,結果見表2(均為2a內5—8月份多次測定的平均值
  

  表2 氣溫與硫化氫氣體產量
表2 氣溫與硫化氫氣體產量

  2.3 、空氣濕度與硫化氫關系

  表3 空氣濕度與硫化氫產量
表3 空氣濕度與硫化氫產量

  用TYQ-SSX手持式風速風向儀測定風速﹤0.3~1.5m/s(1級)時測定硫化氫氣體的含量?諝鉂穸扔肨R-72Ui空氣溫濕度記錄儀測定,用JA908-IV氣體檢測儀檢測硫化氫氣體的產量。為更好地反應空氣濕度與硫化氫氣體的產量之間的關系,測定時機選擇在灌水或雨后7~10d內的晴朗日進行測定,詳見表3(結果為5—7月份氣溫22℃時的平均值)。

  2.4 、地溫與硫化氫關系

  測定過程中發現,地表溫度與氣溫有關,還與地上作物的遮蓋程度有關,前者呈正性關系,這種相關性隨著地上作物遮蓋程度而減弱,當遮蓋程度達到85%以上時地溫基本不隨氣溫的變化而變化。用TYQ-SSX手持式風速風向儀測定風速﹤0.3~1.5m/s(1級)時測定硫化氫氣體的產量,地溫用PG-120/SW土壤溫度記錄儀測定,硫化氫氣體用JA908-IV氣體檢測儀檢測,結果見表4(地表溫度、地下20cm溫度、硫化氫空氣中的ppm濃度,均為2a內5—8月份多次測定的平均值)。

  表4 地溫與硫化氫氣體產量
表4 地溫與硫化氫氣體產量

  2.5、 土壤濕度與硫化氫關系

  貴州大學林海波等研究土壤濕度和pH都與硫化氫有關,中國科學院生態環境研究中心席婧茹等研究表明SO42-濃度與硫化氫氣體成正比關系。這可能與土壤中硫酸鹽還原菌生長要求有關。土壤濕度用HC-TSY土壤水分監測記錄儀測定,用TYQ-SSX手持式風速風向儀測定風速﹤0.3~1.5m/s(1級)時測定地表硫化氫氣體的產量,硫化氫氣體用JA908-IV氣體檢測儀檢測,結果見表5(硫化氫濃度均為2a內5—8月份多次測定的平均值)。

  表5 土壤濕度(含水率)與硫化氫氣體產量
表5 土壤濕度(含水率)與硫化氫氣體產量

  2.6、 土壤硫化氫產生有關因素分析

  從分析結果看,土壤硫化氫氣體的產生與太陽光照強度、風速、空氣溫度濕度、土壤溫濕度、地上植物的遮蓋度、土壤類型、土壤有機質含量、土壤pH值、土壤含鹽量、土壤含硫量、土壤含硫形態(有機態硫無機態硫)、土壤微生物總量、土壤微生物的種類等因素有關。其中土壤類型、土壤有機質決定了土壤含硫形態,也與土壤微生物總量及種類有關,土壤pH值在短期內難以改變,地上植物的遮蓋度與植物生長的不同時期有關,風速、太陽光強度、空氣濕度研究證明與硫化氫氣體的產量關系不大,空氣溫度、土壤溫度、土壤濕度與硫化氫的產生關系比較密切,這與喬維川等人的研究相同,而3因素中又以土壤溫度最為突出。

  3 、結論

  從統計結果看,5月下旬—9月上旬都有硫化氫產生,7月是硫化氫產生高峰期,基本成正態分布;硫化氫氣體的產量與土壤溫度、土壤濕度、氣溫都成正性關系。而5—9月正是植物生長的旺盛期,對氣溫、土壤溫濕度的要求很高,尤以土壤濕度最為重要,因而要控制灌水量,以堿少硫化氫對作物的危害。

  地上作物的遮蓋度對土壤硫化氫氣體產生有較大的影響,主要影響地溫,遮蓋度與地溫在一定范圍內呈負性關系,所以提高地上作物的遮蓋度是減小硫化氫危害的有效方法。建議采取覆膜種植提高土壤的遮蓋度,減少硫化氫氣體產生。

  土壤硫化氫的產生與土壤無機態硫的含硫有直接關系,土壤硫酸鹽還原菌能把SO42-轉化為硫化氫,因而在硫酸鹽類型的耕地上應該杜絕使用含硫化肥。

  檢測顯示硫化氫氣體從地表向上梯度遞減且遞減速度較慢,因而在大田種植時考慮東西向高矮間作,利與硫化氫氣體擴散減少對農作物的危害。

  參考文獻

  [1] 王凡等.土壤中的硫素及其轉化研究綜述[J].中國農學通報,2007,23(3):249-253.
  [2] 吳金水.土壤微生物對硫素轉化及有效性的控制作用[J].安徽農業大學學報,2000(27):109-113.
  [3] 黃界穎.農田生態系統中硫平衡的研究[J].土壤通報,2003,34(3):196-200.

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