氮元素對(duì)硫酸鹽土壤硫化氫產(chǎn)生影響

師春祥　劉新元

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(zhǎng)，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(wú)機(jī)硫在好氣微生物自養(yǎng)作用下轉(zhuǎn)化為硫化氫氣體，硫化氫氣體的產(chǎn)生與土壤溫度、土壤濕度、空氣溫度、空氣濕度、太陽(yáng)光強(qiáng)度、土壤質(zhì)地、土壤肥力、土壤pH值等因素有關(guān)，監(jiān)測(cè)土壤硫化氫氣體產(chǎn)生與氮元素之間的關(guān)系，對(duì)硫酸鹽類型鹽堿地的綜合利用及施肥決策提供依據(jù)有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：硫化氫;影響因素;關(guān)系

中圖分類號(hào)：S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215004

收稿日期：2019-12-24

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用技術(shù)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“土右旗鹽堿地綜合利用”（項(xiàng)目編號(hào)：2017ZD1101）

作者簡(jiǎn)介：師春祥（1963-），男，副教授。研究方向：鹽堿地治理與綜合利用。

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(wú)機(jī)態(tài)硫有相當(dāng)一部分是以SO42-的形式存在[1-3]，SO42-在礦質(zhì)化過(guò)程中，由于好氣微生物自養(yǎng)作用，在缺氧條件下被還原成硫化氫釋放到大氣中，當(dāng)其濃度達(dá)到一定值時(shí)就會(huì)對(duì)地上農(nóng)作物產(chǎn)生危害。

實(shí)踐證明，土默川平原硫酸鹽鹽堿地硫化氫氣體產(chǎn)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(lái)土壤與空氣濕度較高，說(shuō)明這些因素對(duì)土壤硫化氫的產(chǎn)生有一定關(guān)系，同時(shí)也證明這些因素與土壤好氧微生物的數(shù)量有關(guān)。

1 測(cè)定地點(diǎn)、方法與儀器

1.1 測(cè)定地點(diǎn)

測(cè)定地點(diǎn)位于土默川平原上游的土右旗海子鄉(xiāng)南八份村蒙特利養(yǎng)殖有限公司黃河故道的農(nóng)田，該農(nóng)田連續(xù)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，pH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(jī)質(zhì)含量<1.02%;周圍無(wú)樹(shù)木灌木生長(zhǎng)。

1.2 測(cè)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(zhǎng)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(shí)。

1.2.2 使用儀器

HC-TSY土壤水分監(jiān)測(cè)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(fēng)速風(fēng)向儀;JA908-IV氣體檢測(cè)儀。

1.2.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

選擇晴天測(cè)定，首先在地塊中央距離地面50cm高度豎立風(fēng)速計(jì)，當(dāng)風(fēng)速﹤0.3～1.5m/s（1級(jí)）時(shí)測(cè)定（2級(jí)風(fēng)、風(fēng)速﹥1.6m/s時(shí)土壤產(chǎn)生的硫化氫氣體消散速度快，基本不會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生不利影響）。用JA908-IV氣體檢測(cè)儀檢測(cè)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(jié)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(nóng)田連續(xù)多年施用化肥和農(nóng)家有機(jī)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(dòng)分析儀（PrimacsSNC-100）測(cè)定，有機(jī)碳含量用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測(cè)定[5]，土壤pH值用雷磁PHS-3C型酸度計(jì)測(cè)定（水土比為5∶1），測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2 氣溫與硫化氫的關(guān)系

實(shí)際測(cè)定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，從每年5月中下旬氣溫接近20℃開(kāi)始，硫化氫氣體逐漸活躍，氣溫低于15℃基本不會(huì)產(chǎn)生硫化氫氣體，氣溫接近30℃時(shí)達(dá)到極值，當(dāng)?shù)貧鉁剡_(dá)到30℃以上一般出現(xiàn)在7月中下旬—8月，此時(shí)由于地上作物對(duì)地表的遮蓋，硫化氫氣體的產(chǎn)量有所下降。用TYQ-SSX手持式風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)定風(fēng)速﹤0.3～1.5m/s（1級(jí)）時(shí)測(cè)定硫化氫氣體的產(chǎn)量，氣溫用TR-72Ui空氣溫濕度記錄儀測(cè)定，硫化氫氣體用JA908-IV氣體檢測(cè)儀檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2（均為2a內(nèi)5—8月份多次測(cè)定的平均值）。

2.3 空氣濕度與硫化氫關(guān)系

用TYQ-SSX手持式風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)定風(fēng)速﹤0.3～1.5m/s（1級(jí)）時(shí)測(cè)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(cè)定，用JA908-IV氣體檢測(cè)儀檢測(cè)硫化氫氣體的產(chǎn)量。為更好地反應(yīng)空氣濕度與硫化氫氣體的產(chǎn)量之間的關(guān)系，測(cè)定時(shí)機(jī)選擇在灌水或雨后7～10d內(nèi)的晴朗日進(jìn)行測(cè)定，詳見(jiàn)表3（結(jié)果為5—7月份氣溫22℃時(shí)的平均值）。

2.4 地溫與硫化氫關(guān)系

測(cè)定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，地表溫度與氣溫有關(guān)，還與地上作物的遮蓋程度有關(guān)，前者呈正性關(guān)系，這種相關(guān)性隨著地上作物遮蓋程度而減弱，當(dāng)遮蓋程度達(dá)到85%以上時(shí)地溫基本不隨氣溫的變化而變化。用TYQ-SSX手持式風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)定風(fēng)速﹤0.3～1.5m/s（1級(jí)）時(shí)測(cè)定硫化氫氣體的產(chǎn)量，地溫用PG-120/SW土壤溫度記錄儀測(cè)定，硫化氫氣體用JA908-IV氣體檢測(cè)儀檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)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(nèi)5—8月份多次測(cè)定的平均值）。

2.5 土壤濕度與硫化氫關(guān)系

貴州大學(xué)林海波等研究土壤濕度和pH都與硫化氫有關(guān)，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)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(guān)系。這可能與土壤中硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)要求有關(guān)。土壤濕度用HC-TSY土壤水分監(jiān)測(cè)記錄儀測(cè)定，用TYQ-SSX手持式風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)定風(fēng)速﹤0.3～1.5m/s（1級(jí)）時(shí)測(cè)定地表硫化氫氣體的產(chǎn)量，硫化氫氣體用JA908-IV氣體檢測(cè)儀檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表5（硫化氫濃度均為2a內(nèi)5—8月份多次測(cè)定的平均值）。

2.6 土壤硫化氫產(chǎn)生有關(guān)因素分析

從分析結(jié)果看，土壤硫化氫氣體的產(chǎn)生與太陽(yáng)光照強(qiáng)度、風(fēng)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(jī)質(zhì)含量、土壤pH值、土壤含鹽量、土壤含硫量、土壤含硫形態(tài)（有機(jī)態(tài)硫無(wú)機(jī)態(tài)硫）、土壤微生物總量、土壤微生物的種類等因素有關(guān)。其中土壤類型、土壤有機(jī)質(zhì)決定了土壤含硫形態(tài)，也與土壤微生物總量及種類有關(guān)，土壤pH值在短期內(nèi)難以改變，地上植物的遮蓋度與植物生長(zhǎng)的不同時(shí)期有關(guān)，風(fēng)速、太陽(yáng)光強(qiáng)度、空氣濕度研究證明與硫化氫氣體的產(chǎn)量關(guān)系不大，空氣溫度、土壤溫度、土壤濕度與硫化氫的產(chǎn)生關(guān)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(jié)論

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，5月下旬—9月上旬都有硫化氫產(chǎn)生，7月是硫化氫產(chǎn)生高峰期，基本成正態(tài)分布;硫化氫氣體的產(chǎn)量與土壤溫度、土壤濕度、氣溫都成正性關(guān)系。而5—9月正是植物生長(zhǎng)的旺盛期，對(duì)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(duì)作物的危害。

地上作物的遮蓋度對(duì)土壤硫化氫氣體產(chǎn)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(nèi)呈負(fù)性關(guān)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(chǎn)生。

土壤硫化氫的產(chǎn)生與土壤無(wú)機(jī)態(tài)硫的含硫有直接關(guān)系，土壤硫酸鹽還原菌能把SO42-轉(zhuǎn)化為硫化氫，因而在硫酸鹽類型的耕地上應(yīng)該杜絕使用含硫化肥。

檢測(cè)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(shí)考慮東西向高矮間作，利與硫化氫氣體擴(kuò)散減少對(duì)農(nóng)作物的危害。

參考文獻(xiàn)

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[2] 吳金水.土壤微生物對(duì)硫素轉(zhuǎn)化及有效性的控制作用[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（27）：109-113.

[3] 黃界穎.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中硫平衡的研究[J].土壤通報(bào)，2003，34（3）：196-200.

（責(zé)任編輯 木易）