遼河流域土壤氨氮的遷移轉化規律探討

李卓

（錦州市環境監測中心站，遼寧 錦州 121001）

1 引言

氮元素是土壤中植物及農作物所必需的營養元素，也是植物生長最重要的養分限制因子，但由于天然降水和不適當的灌溉形成的地表徑流，將農田氮素、磷素轉移帶入到地表水體，不但造成土壤氮、磷的大量流失，還造成了河道的水體中營養元素過高，藻類的大量繁殖形成富營養化。因此，深入研究氮素在耕作層土壤環境體系中的行為去向，對提高氮肥利用率、減少水體富營養化具有十分重要的意義。

遼河全長1430km，流域面積22.94萬km2，主要流經內蒙古、遼寧兩省區。東、西遼河在遼寧省昌圖縣福德店附近匯合后始稱遼河。遼河地區主要的土壤類型為山地暗灰色森林土、黑鈣土型沙土、栗鈣土及褐色土。本論文是針對該流域內的砂土的研究，所以選擇林地土、草地土、水田土和菜地土等多種典型的土地利用類型的風沙土進行土壤樣品的采集。

2 氮素的遷移轉化機理

農業非點源污染的遷移機制是模擬、評價、監測、治理的基礎，其遷移過程包括降雨徑流過程、土壤侵蝕過程、地表溶質溶出過程和地表溶質滲漏過程。這4個過程相互聯系相互作用。其遷移方式按形態劃分主要有以下兩種:①懸浮態流失，即污染物結合在懸浮顆粒上隨土壤流失進入水體；②淋溶流失，即水溶性較強的污染物被淋溶而進入徑流。遷移途徑主要包括氮素隨水在坡面土壤的養分流失、土壤剖面淋溶和壤中溶質運移等過程在量和形態上的變化。

NH4＋的遷移主要機理是擴散。對不同擴散時間、不同距離的NH4＋濃度變化的數據進行處理，結果表明NH4HCO3粒肥施入土體中，其離子呈球形擴散。而NO3－—N主要以質流方式遷移。最典型的描述土壤硝態氮淋洗過程的確定性模型是對流—擴散模型。因土壤帶負電荷，對NO3－—N的吸附甚微，故NO3－易遭受雨水或灌溉水淋洗而進入地下水或通過徑流、侵蝕等匯入地表水中。而土壤顆粒和土壤膠體對NH4＋具有很強的吸附作用，使得大部分可交換態銨得以保存在土壤中，但在特定的條件下也可能存在質流或在土壤剖面中隨水下滲而遷移。

3 實驗部分

3.1 吸附試驗

（1）將每個樣品稱取50g各10份于50mL注射器中，分別加入含氨量為100mg／L、200mg／L、300mg／L、400mg／L、500mg／L、600mg／L、700mg／L、800mg／L、900mg／L、1000mg／L的 NH4CL溶液500mL放入淋溶瓶中，通過醫用的軟管對土壤樣品做動態的吸附實驗，直到使土壤中的銨態氮飽和停止滴定，根據淋溶液的濃度來判斷是否達到飽和，并測定出土壤的最大吸附量。

（2）氨氮的滴定液用氯化銨來制備，制備成10000mg／L的標準貯藏液。

（3）濾出液用納氏試劑比色法來測定。

3.2 淋溶試驗

淋溶試驗是將上述的加入NH4CL標準液的土柱，繼續滴入去離子水（注意控制流速要保持一致），并且檢測其淋溶液中氨氮的含量，到淋溶液中氨氮的含量很少的時候，停止滴入去離子水，計算出淋溶液中氨氮的總的含量，其氨氮的含量測定與吸附試驗的氨氮的測定方法一致。

3.3 其他輔助試驗

（1）比重計法測定風沙土的顆粒組成。

（2）重鉻酸鉀法測定風沙土的有機質含量。

3.4 等溫吸附曲線的繪制

Langmuir方程可表示為:

利用Langmuir吸附方程土壤的吸附過程進行擬合，結果表明，Langmuir吸附方程對該吸附過程擬合有較好的相關性，r值可達0.99以上。該吸附過程可用Langmuir吸附方程來描述。

4 結果及討論

4.1 不同類型風沙土的等溫吸附曲線結果及分析

風沙土分為固定風沙土、流動風沙土和半流動風沙土。

4.2 不同土壤樣品進行飽和吸附量的計算結果

對不同土壤樣品進行了飽和吸附量的計算，結果見表1。

5 實驗結論

（1）耕地吸附氨氮的能力要比喬木林地和灌木林地所吸附的氨氮量高，吸附氨氮的能力比較強。

（2）耕地吸附氨氮的效果明顯要比流動和半流動的吸附量大得多，和土壤的顆粒組成成負相關，流動沙的土壤顆粒較大所以相對的比表面積較小吸附的能力自然不會很強，動態實驗，流動砂土顆粒較大，密度大所以同等質量的土柱，流動沙土和半流動砂土的土柱的空隙也很大，且要比農耕地和林地等細顆粒土壤的土柱短一些，更加縮短了標準液在土柱中的吸附時間。

（3）植被覆蓋率高一些有機質的含量要大些，有機質的含量是影響土壤吸附氨氮的另一個原因，流動和半流動的沙土的植被覆蓋得較少，所以對于氨氮的吸附量較小。

表1 不同土壤樣品進行飽和吸附量的計算結果

［1］宋達泉.張革純.遼河流域及其毗鄰地區的土壤類型及水土保持問題［J］.遼寧農業科學，1963（4）.

［2］魯如坤.土壤農業化學分析方法［M］.北京:中國農業科技出版社，1999.

［3］魯如坤.土壤—植物營養學:原理和施肥［M］.北京:化學工業出版社，1998.