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植物学原创论文集锦 不同作物对根际和非根际土壤铵态氮和硝态氮含量的影响

2018-11-22 16:19:43来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要为了探明不同农作物对土壤中铵态氮、硝态氮含量的影响,我们以玉米、甘薯、大豆、花生为研究对象,通过野外调查取样和室内分析相结合的方法研究不同的时期不同的作物其根际土和非根际土的铵态氮与硝态氮的含量特征。结果表明:(1)种植玉米其非根际土中的硝态氮含量高于其根际土中的含量,种植甘薯、大豆、花生都是其根际土中的硝态氮含量高于其非根际土中的含量;玉米、甘薯、大豆和花生的根际土中的铵态氮含量都是高于其非根际土中的含量,而花生在生长的过程中,其根际土中的铵态氮的含量是逐渐减少的,其非根际土中的含量呈现先增加后减少的变化趋势;(2)大豆、花生的根际土中的硝态氮含量高于玉米、甘薯的;而玉米的非根际土中硝态氮含量显著高于大豆、花生、甘薯的;7月份大豆的根际土铵态氮含量显著高于玉米、甘薯、花生的,玉米、甘薯、花生的根际土和非根际土以及大豆的非根际土中的铵态氮含量处于相似的程度;在随后的生长过程中,玉米、甘薯、花生、大豆的根际土和非根际土铵态氮含量处于相似的程度;(3)不同时期不同作物的生长对其根际土和非根际土中的铵态氮和硝态氮含量的影响也有差别。7月中旬至8月中旬,玉米、大豆的非根际土的硝态氮的含量是逐渐增加的,根际土中的含量是下降的;而甘薯的两种土中的含量都是有所下降的;花生的两种土中的含量都是上升的。8月中旬至9月中旬,玉米、大豆、花生的两种土中的硝态氮的含量都随之下降;甘薯的非根际土中的含量下降,而根际土中的含量继之有所增加。7月中旬至8月中旬玉米、甘薯、大豆的两种土中的铵态氮的含量都是有所减少的;花生的根际土中的含量下降,非根际土中的含量增加。8月中旬至9月中旬,玉米、甘薯、大豆的两种土中铵态氮含量都随之增加;花生的根际土中的含量持续下降,非根际土中的含量随后减少。

  关键词:农作物;根际土;非根际土;铵态氮含量;硝态氮含量

  引言

  氮素作为植物生长代谢的重要营养元素,是植物生产力主要的限定元素之一。在陆地生态系统中,植物体内的氮元素主要来源于土壤,土壤中的有效氮主要是以铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的形式存在的,它们是植物从土壤中可直接吸收利用的主要氮形态,其被植物吸收的量约占阴、阳离子吸收总量的70%。土壤有效氮的供应对植物的生长起着及其重要的作用,有研究表明,土壤中氮素含量的变化将直接影响植物体内的氮磷比。对于农业发展来说,土体中氮元素的含量状况直接影响着玉米、大豆等农作物的生长指标以及产量指标,因此研究土壤中氮元素含量的变化对农业发展具有重要作用。

  但是就目前来说,氮作为植物生长代谢的重要营养元素,它是最容易通过淋溶或挥发而丢失掉的。土壤中的氮元素绝大部分都是以有机状态存在的(占全氮的85%~95%),其只有通过矿化转化为有效氮之后才能被植物很好的吸收和利用。有研究表明,现今大多数农耕地区由于不合理种植,造成土壤侵蚀,进而导致土壤氮元素含量大量流失、土壤肥力下降、土壤生产力降低 ,严重影响当地农业的生产和食品的安全。因此研究作物种植对土壤氮元素动态变化的影响以及不同作物与土壤铵态氮和硝态氮含量的关系对合理种植作物、合理施肥、有效提高氮素利用效率和维持土壤肥力具有重要的意义。现以华北平原农业地区为研究对象,明确玉米、甘薯、大豆、花生作物的生长对其根际土与非根际土中的铵态氮和硝态氮含量的影响,为合理种植、施肥和农业管理提供理论依据。

  实验设计

  1.1研究地区概况

  实验区概况:本实验是在河南省的获嘉县西彰仪村(35°17′N, 113°39′E)进行的。这里的海拔高度为120米,地势较平坦,土壤较肥饶,以小麦-玉米轮作为主要农作方式;这里的土壤质地为轻壤土,灌溉条件是井灌。此处的气候是属于暖温带大陆性季风气候。1986-2004年年均气温14.6摄氏度,年平均无霜期是221.2天,年平均降雨量是557.2毫米,年平均降雪日是14.1天,年平均日照时间是2058.4个小时。本次实验设置共四种种植模式,冬季种植冬小麦,夏季种植作物分别为玉米、甘薯、大豆和花生。每个小区设置三个重复,总共12个处理小区,施肥和灌溉按照当地农民的方式。

  1.2 实验方法

  整个实验是采用野外取土取样,室内分析,利用分光光度计测定土壤中NH4+-N、NO3--N含量的。每次实验设置8个处理和1个对照,分别是处理玉米、甘薯、大豆和花生的根际土与非根际土,我们对此次实验都是采用每个处理都设置三个重复的方式进行,共实施同样方式的处理是三次,分别是在7月、8月和9月时期的处理。具体处理方法是,首先从不同作物的根际土和非根际土中浸提出硝态氮和铵态氮,然后利用分光光度计分别测定220纳米、275纳米下含硝态氮溶液的吸光度以及625波长处含铵态氮溶液的吸光度,最后通过和标准曲线比对得出不同的作物根际土和非根际土的硝态氮和铵态氮的浓度。

  1.3 试剂与仪器

  氯化钾溶液,苯酚溶液、次氯酸钠碱性溶液、掩蔽剂、铵态氮标准溶液、硝酸盐氮标准溶液、震荡机、分光光度计、锥形瓶、容量瓶

  1.4 实验步骤

  土壤硝态氮测定

  1.4.1 浸提我们首先称取10克(鲜土)过2毫米筛的新鲜土样,把它放在200毫升锥形瓶中;然后往瓶里添入100毫升2摩尔每升的氯化钾溶液;接着把它放在震荡器上连续震荡1小时;震荡之后,将它静静地放置在平台上澄清,之后将悬液的上部清液使用滤纸过滤;最后将过滤好的过滤液体收集于干燥清洁的锥形瓶中。

  1.4.2测定我们在浸提之后,先用移液枪吸取过滤过的滤液2毫升放在50毫升的刻度管里边;然后是添入1.8毫升体积比是百分之十的硫酸溶液;然后是通过使用蒸馏水将其稀释,直至于50毫升的刻度处;最后我们使用1厘米的石英比色皿在220纳米、275纳米处分别进行比色,测定溶液的吸光度。

  1.4.3标准曲线绘制此步骤是为了绘制硝态氮溶液的标准曲线。首先我们分别取出10微克每毫升的NO3--N标准液0、0.5、1、2、3、4、5毫升放置于25毫升的刻度管里面;接着我们使用蒸馏水稀释,直至到25毫升的刻度处;最后我们使用1厘米的石英比色皿在220纳米、275纳米处分别进行比色,测定其吸光度。

  铵态氮测定

  1.4.1浸提我们先是在天平上称取10克的新鲜土样放入200毫升的三角瓶里面,然后是我们使用相应的移液枪添入100毫升的氯化钾溶液,添入之后使用塞子塞住瓶口;接着是把它放在震荡机上震动1个小时;之后把它取出来,放在平台上,静静地等它澄清;最后是通过澄清之后,我们将之后的悬液的上部清洁的清液用于过滤,过滤液体收放于干燥清洁的三角瓶中。

  1.4.2比色在以上的必要步骤完成之后,我们先是通过取出土壤的浸出液10毫升放到50毫升的刻度管里边;然后添入10毫升的苯酚溶液和10毫升的次氯酸钠碱性溶液,这两种溶液都添入之后,我们把里面共同的液体摇匀;接着把它放在20摄氏度的左右的室温下静静地放置1小时之后,再添入2毫升的掩蔽剂是为了消除其中可能会产生的沉淀物;再接着是我们通过添入水将整个的溶液定容到50毫升的刻度处;最后是用1厘米比色槽625波长处进行比色,读取吸光度。

  1.4.3标准曲线绘制最后一个步骤是分别取0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00毫升的NH4+-N标准溶液放在于25毫升的刻度管里边;然后每个都添入10毫升的氯化钾溶液;最后是和上个步骤1.4.2一样,进行比色测定它的吸光度。

  二 结果与分析

  由我们得出的数据以及所绘图表可以得出如下结论

  图1不同作物根际土和非根际土硝态氮含量

  图2不同作物根际土和非根际土铵态氮含量

  从图1可以看出,整个玉米生长的过程中,其非根际土中硝态氮含量高于其根际土中的含量;种植甘薯、大豆、花生均是其根际土中的含量高于其非根际土中的含量。从图2可以看出,玉米、甘薯、大豆、花生的根际土中的铵态氮含量均高于非根际土中的含量,而花生在生长的过程中,其根际土中的含量逐渐减少,其非根际土中的含量呈现先增加后减少的状态;

  从图1可以看出,大豆、花生的根际土中硝态氮含量高于玉米、甘薯的含量;而玉米的非根际土中的含量显著高于大豆、花生、甘薯的含量;从图2可以看出,7月份大豆的根际土铵态氮含量显著高于玉米、甘薯、花生的含量;玉米、甘薯、花生的两种土以及大豆的非根际土中的含量处于相似水平;在随后的生长过程中,大豆的根际土中的含量明显减少,与玉米、甘薯、花生的两种土中的含量处于相似水平;

  综合图1和图2,我们发现不同的时期不同的作物的生长对其根际土和非根际土中的铵态氮和硝态氮的含量的影响也是有差别的,7月中旬至8月中旬,玉米、大豆的非根际土中的硝态氮的含量是逐渐增加的,而根际土中的含量是下降的;而甘薯的两种土中的含量都是有所下降的;花生的两种土中的含量是都有所上升的。8月中旬至9月中旬,玉米、大豆、花生的两种土中的硝态氮的含量是都随之下降的;甘薯的非根际土中的含量是下降的,而它的根际土中的含量继之有所增加。从图我们还能够看出,7月中旬至8月中旬,玉米、甘薯、大豆的两种土中的铵态氮的含量是均减少的;而花生的根际土中的含量是下降的,非根际土中的含量是增加的;8月中旬至9月中旬,玉米、甘薯、大豆的两种土中的铵态氮的含量都是随之增加的;花生的根际土中的含量持续下降,非根际土中的含量随后减少。

  三、讨论

  有研究表明[12]甘薯具有固氮能力,因此甘薯和大豆、花生在生长过程中都是其根际土中的硝态氮的含量和铵态氮的含量高于其非根际土中的硝态氮的含量和铵态氮的含量可能是因为它们与固氮菌共生从而具有从空气中固定氮的能力,因而它们的根际土中氮元素多于非根际土中氮元素;

  8月中旬至9月中旬,玉米、大豆、花生的两种土中的硝态氮的含量都随之下降,可能是因为在植物处于生长旺盛期时,对营养物质需求大,造成其两种土中硝态氮含量都随之下降;

  玉米、甘薯、花生的根际土和 非根际土中铵态氮含量随时间变化不明显,且它们的所含的铵态氮水平差不多,可能是因为玉米、甘薯、花生对铵态氮不敏感,吸收的少;

  7月中旬至8月中旬,玉米、甘薯、大豆的两种土中的铵态氮的含量均减少;花生的根际土中的铵态氮 含量下降,非根际土中的含量增加。而在随后的生长过程中8月中旬至9月中旬,玉米、甘薯、大豆的两种土中的铵态氮的含量均是随之增加,目前对此问题没有确定的回复,还有待进一步的研究。

  四、实验结论

  不同作物对其根际与非根际土的铵态氮及硝态氮的影响有很大不同,大豆、花生表现出对其根际土铵态氮及硝态氮的影响大于其非根际土

  对作物根际土和非根际土铵态氮及硝态氮的影响;玉米、甘薯表示出对其非根际土的铵态氮及硝态氮的影响大于其根际土的铵态氮及硝态氮的影响;

  不同的作物其根际与非根际土的铵态氮及硝态氮随着作物的生长表现出时间上的差异,玉米和甘薯在其生长过程中根际土中的硝态氮的含量急剧减少,大豆和花生无明显表现

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