辽河流域土壤氨氮的迁移转化规律探讨

2012-08-27李卓

绿色科技 2012年12期

李卓

（锦州市环境监测中心站，辽宁锦州 121001）

1 引言

氮元素是土壤中植物及农作物所必需的营养元素，也是植物生长最重要的养分限制因子，但由于天然降水和不适当的灌溉形成的地表径流，将农田氮素、磷素转移带入到地表水体，不但造成土壤氮、磷的大量流失，还造成了河道的水体中营养元素过高，藻类的大量繁殖形成富营养化。因此，深入研究氮素在耕作层土壤环境体系中的行为去向，对提高氮肥利用率、减少水体富营养化具有十分重要的意义。

辽河全长1430km，流域面积22.94万km2，主要流经内蒙古、辽宁两省区。东、西辽河在辽宁省昌图县福德店附近汇合后始称辽河。辽河地区主要的土壤类型为山地暗灰色森林土、黑钙土型沙土、栗钙土及褐色土。本论文是针对该流域内的砂土的研究，所以选择林地土、草地土、水田土和菜地土等多种典型的土地利用类型的风沙土进行土壤样品的采集。

2 氮素的迁移转化机理

农业非点源污染的迁移机制是模拟、评价、监测、治理的基础，其迁移过程包括降雨径流过程、土壤侵蚀过程、地表溶质溶出过程和地表溶质渗漏过程。这4个过程相互联系相互作用。其迁移方式按形态划分主要有以下两种:①悬浮态流失，即污染物结合在悬浮颗粒上随土壤流失进入水体；②淋溶流失，即水溶性较强的污染物被淋溶而进入径流。迁移途径主要包括氮素随水在坡面土壤的养分流失、土壤剖面淋溶和壤中溶质运移等过程在量和形态上的变化。

NH4＋的迁移主要机理是扩散。对不同扩散时间、不同距离的NH4＋浓度变化的数据进行处理，结果表明NH4HCO3粒肥施入土体中，其离子呈球形扩散。而NO3－—N主要以质流方式迁移。最典型的描述土壤硝态氮淋洗过程的确定性模型是对流—扩散模型。因土壤带负电荷，对NO3－—N的吸附甚微，故NO3－易遭受雨水或灌溉水淋洗而进入地下水或通过径流、侵蚀等汇入地表水中。而土壤颗粒和土壤胶体对NH4＋具有很强的吸附作用，使得大部分可交换态铵得以保存在土壤中，但在特定的条件下也可能存在质流或在土壤剖面中随水下渗而迁移。

3 实验部分

3.1 吸附试验

（1）将每个样品称取50g各10份于50mL注射器中，分别加入含氨量为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，通过医用的软管对土壤样品做动态的吸附实验，直到使土壤中的铵态氮饱和停止滴定，根据淋溶液的浓度来判断是否达到饱和，并测定出土壤的最大吸附量。

（2）氨氮的滴定液用氯化铵来制备，制备成10000mg／L的标准贮藏液。

（3）滤出液用纳氏试剂比色法来测定。

3.2 淋溶试验

淋溶试验是将上述的加入NH4CL标准液的土柱，继续滴入去离子水（注意控制流速要保持一致），并且检测其淋溶液中氨氮的含量，到淋溶液中氨氮的含量很少的时候，停止滴入去离子水，计算出淋溶液中氨氮的总的含量，其氨氮的含量测定与吸附试验的氨氮的测定方法一致。

3.3 其他辅助试验

（1）比重计法测定风沙土的颗粒组成。

（2）重铬酸钾法测定风沙土的有机质含量。

3.4 等温吸附曲线的绘制

Langmuir方程可表示为:

利用Langmuir吸附方程土壤的吸附过程进行拟合，结果表明，Langmuir吸附方程对该吸附过程拟合有较好的相关性，r值可达0.99以上。该吸附过程可用Langmuir吸附方程来描述。

4 结果及讨论

4.1 不同类型风沙土的等温吸附曲线结果及分析

风沙土分为固定风沙土、流动风沙土和半流动风沙土。

4.2 不同土壤样品进行饱和吸附量的计算结果

对不同土壤样品进行了饱和吸附量的计算，结果见表1。

5 实验结论

（1）耕地吸附氨氮的能力要比乔木林地和灌木林地所吸附的氨氮量高，吸附氨氮的能力比较强。

（2）耕地吸附氨氮的效果明显要比流动和半流动的吸附量大得多，和土壤的颗粒组成成负相关，流动沙的土壤颗粒较大所以相对的比表面积较小吸附的能力自然不会很强，动态实验，流动砂土颗粒较大，密度大所以同等质量的土柱，流动沙土和半流动砂土的土柱的空隙也很大，且要比农耕地和林地等细颗粒土壤的土柱短一些，更加缩短了标准液在土柱中的吸附时间。

（3）植被覆盖率高一些有机质的含量要大些，有机质的含量是影响土壤吸附氨氮的另一个原因，流动和半流动的沙土的植被覆盖得较少，所以对于氨氮的吸附量较小。