November 13 2024
氮肥是巨量元素,对作物生长有着关键作用,但是因各种因素,导致应用不当的种植人发现氮元素容易挥发损失,因此种植人必须清楚了解氮元素,才能确保不浪费现象发生,进而减少种植成本的付出。
氮肥是作物的主要元素肥料,市面上它有3种基本形态,即尿素氮(中性分子)、铵态氮(带正电荷)以及硝态氮(带负电荷)。
氮素在土壤中的反应
研究显示,尿素在纯水中溶解时基本不带电荷,因此尿素和土壤接触后,很快就被转化为氨和二氧化碳。当然,这种转换过程是在绝大多数土壤中都存在尿酶作用下发生的。
氨很快就和水反应生成氢氧化铵,换言之这会增加土壤pH值。国外研究显示,在园地施喷尿素,一天内在尿素周围的土壤中就可以看到pH值升高的现象。同时,很多研究表明,当尿素施喷在土壤表面时,氨气直接就挥发到大气中。
通常影响尿素施喷后通过氨气挥发损失的土壤因素主要有阳离子交换量、土壤pH值以及土壤水分含量。土壤阳离子交换量与土壤黏粒含量有直接相关关系。随着土壤阳离子交换量的上升,土壤中氨的挥发损失下降。当阳离子交换量低于10cmol/kg时,氨挥发损失很严重。
不过,在黏质土壤中,阳离子交换量达到100cmol/kg,氨的挥发损失则可忽略不计。黏质土壤面对尿素时氨挥发低的原因,主要出于尿素和土壤混为一体的条件下,水解产生的氨被土壤黏粒强烈吸附而不是排放到大气中。
土壤pH值的影响
土壤pH值是影响尿素水解时氨挥发的次要因素。一般上,氨挥发损失的程度与尿素和土壤的混合程度有关。尿素施在pH值为5的土壤表面,高达70%左右的尿素氮会损失掉。而在经过施用石灰,将土壤pH值调整到7.5时,有大约80%的尿素氮会损失掉。但是,如果尿素和原先pH值为5的土壤充分混合的话,只有25%左右的尿素氮会损失掉。
在施肥后灌溉情形下,尿素随灌溉水在土壤中移动。尿素在土壤湿润区的分布与其溶解到灌溉水的时间有关系。土壤表面的蒸发作用会导致接近土壤表面部分的尿素含量增高。土壤表面残余的尿素也一定会以氨的形式挥发到大气中。虽然在园地条件下很难监测到脲素氮的这种损失,但很多研究通过测试植物对氮的利用率,从而发现这是氮素直接损失的一个途径。
尿素的另外一个潜在的问题就是尿素中少量的杂质即缩二脲的影响。作物生根和早期种子生长阶段,作物能忍受尿素中缩二脲的含量为2%。一旦过多,无论是作物生根还是种子发育都将深受影响。
掌握正负电荷特质
铵态氮带正电荷易被吸附在土壤黏粒表面带负电荷的地方,也可以置换土壤黏粒表面的其他阳离子。这些吸附在土壤黏粒表面的阳离子主要是钙离子和镁。这种交互作用的结果是,铵在滴头附近聚集,被置换下来的大量的钙离子和少量的镁,随灌溉水而移动。几天内,土壤中的铵通常就被土壤细菌氧化成硝态氮,随灌溉水在土壤中四处移动。
至于硝态氮带负电荷,因此它不会被吸附在带负电荷的碱性和中性土壤黏粒上。但是,它可以吸附在酸性土壤上带正电荷的氧化铁和氧化铝上。和尿素一样,硝态氮随水移动,而且其在土壤中的分布与将其注入施肥系统的时间有关。
硝态氮是一种强氧化剂,在灌溉喷嘴滴头附近,通常都有一定体积的水饱和的土壤,处于缺氧状态,在这种情况下,很多土壤微生物利用硝酸根离子中的氧而不再是利用氧分子满足其呼吸作用的需要,结果就导致一氧化二氮和氮气损失到大气中。
这种硝酸根离子经生物还原反应变成一氧化二氮或者氮气(通常被称为反硝化作用)的机制,是氮肥损失的原因。国外专家举例,在种植玉米园地进行灌溉,连续灌溉70mm水量,导致态氮素的大量损失。
一般上,种植人很少关注过量灌水而引起的缺氧,进而导致气态氮素损失的情况。其影响因素包括土壤黏粒含量高和土壤温度高,这些都导致根区土壤微生物在呼吸作用中利用硝酸根。
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