文献选读裂缝演变对与氮有关还原酶活性 [复制链接]

无论是自然土壤还是耕作土壤,都在某种程度上存在着大孔隙。土壤大孔隙的存在可以导致土壤优先水流和溶质优先迁移的发生。其结果造成了地下水的污染、养分流失和灌溉水的浪费。由于土壤中大孔隙在其产生过程中,增大了与大气交换的表面积,因而增加了土壤中氧气与大气中气体的交换速率,改变了土壤中的氧化还原状态,进因而也改变了土壤中氧化还原酶的活性。土壤中反硝化还原酶主要有硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶。这些还原酶影响着土壤中反硝化反应的进程,控制着氮素在土壤中的循环。本文讨论水稻土干湿交替情况下产生裂缝的青紫泥和*斑田与未产生裂缝的小粉土之间及其与氮有关的还原酶活性之间的影响。

选取水稻土青紫泥、*斑田和小粉土表层0～0cm鲜土样,风干磨细,过筛,装入土柱中,装完土后浸水两天,两天后在底部排干水,水排干后第二次灌水,水淹至离表土5cm高。然后不加水,让土柱中的水在环境中自然蒸发。在土壤含水量达到一定程度,青紫泥和*斑田将自然产生裂缝,而小粉土不开裂。观察测量裂缝的总长、最大宽度、最大深度。从第二次淹水的第二天开始记作培养的第1天,并取土样监测土样的含水量和硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和羟铵还原酶的活性。

青紫泥在第天开始出现裂缝,在第4天时,*斑田也开始出现裂缝,小粉土在整个过程中没有出现裂缝。其裂缝的总长、最大宽度和最大深度随着培养时间的演变规律如图1～。青紫泥和*斑田从裂缝产生到总长、最大宽度和最大深度稳定的过程中,它们分别都随着时间的演变遵循着一定的规律。其演变规律列入表2中。

图1裂缝的每日总长度变化

图2裂缝的最大宽度随时间的演变

图裂缝的最大深度随时间的演变

表2水稻土裂缝性质的演变规律

图4硝酸还原酶活性随时间的演变

从裂缝产生到稳定的第1～7天里,青紫泥和*斑田的变化规律都相似,遵循着阶多项式的变化规律。在以后的稳定期的第7～11天里,它们的变化规律仍相同,符合2阶多项式。而小粉土的变化规律是在2～6天和7～11天都符合2阶多项式的演变。在淹水的第1天硝酸还原酶活性还是比较高,但是在裂缝产生过程中硝酸还原酶活性都是很低的,这也证明了嫌气条件下硝酸还原酶活性较强。但是当裂缝的生成基本稳定后,它的酶活性却都上升了。这是因为裂缝的产生增加了空气中氧气与土的交换,促进了硝化反应的产生速率,导致硝酸还原酶活性的增强。没有开裂的小粉土在第2天活性值突然降到零其原因:之前一直淹水,呈强嫌气状态,但到第2天土柱表面无水,充分与空气中的氧接触,土表基本呈氧化状态。之后土柱表面适应了这种环境,加之土壤中氨态氮和硝态氮在矿化产生,接着小粉土的硝酸还原酶活性也随之增加。从第7天开始重复着第2～6天的变化规律。

图5土壤中亚硝酸还原酶活性随时间的演变

开裂土壤青紫泥和*斑田在裂缝出现到稳定的时间,即培养的第～7天,种土壤的亚硝酸还原酶活性变化规律相似。亚硝酸还原酶由于亚硝态N(NO2-)通常在土壤中含量极少,只是N转化过程中存在时间极短的两种中间产物,随着土壤的含水量不断减少,开裂的两种土壤和小粉土表面都与大气中的氧进行不同程度的交换,土壤中发生着硝化反硝化反应,故土表中有可能存在瞬时的亚硝态氮。

图6土壤中羟胺还原酶活性随时间的演变

种土壤的羟胺还原酶活性在前6天的变化规律基本相同,都是从第天到第6天为零。这说明一开始羟胺还原酶在参与反应,反应到第天羟胺还原酶已经没有了。由于土壤裂缝的逐渐形成,增加了硝化反应的速度,土壤中的羟铵含量也在相对积累,积累到一定程度,到了第7天羟胺还原开始恢复活性了,并继续增加。

青紫泥和*斑田在自然干燥过程中会产生裂缝,但小粉土在整个过程中没有出现裂缝。水稻土在自然干燥过程中,有裂缝和无裂缝对于硝酸还原酶和羟胺还原酶活性的变化影响显著,但是亚硝酸还原酶活性的演变与土壤产生裂缝没有多大关系。裂缝的产生改变原来土壤的通气状况,也影响着土壤中的氧化还原状况,影响着硝化反硝化的发生,因而导致土壤中与氮有关的还原酶与没有产生裂缝的小粉土有着不同的演变规律。

本期编辑：刘玮璇河海大学农业水土工程专业19级硕士研究生

文章来源：*树辉,吕*.水稻土裂缝的演变及其还原酶活性的变化研究[J].水土保持学报,(01):9-42.

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