不同水分和不同溫度對土壤硝化作用的影響

氮素是限制各種生態系統生產力高低的主要因子之一，土壤有機態氮須經土壤微生物作用轉化為可被植物吸收利用的無機態氮,這一過程被稱為氮礦化。研究表明,溫度、水分等因素影響土壤氮礦化的過程。

從礦化氮的組成看,硝態氮的含量顯著增加,而銨態氮含量減少,這可能是在硝化進程中,即NH4-N快速氧化成為NO2--N,再進一步氧化成為NO3--N,NO3--N濃度持續增加的結果,從而抑制了反硝化菌的生長,進一步抑制了NO2--N向NO3--N的轉化,在硝化過程中可能有一部分N2O釋放而損失掉,在森林土壤中,還觀察到氨的釋放;研究表明,最大凈礦化速率通常出現在25~35℃,典型草原土壤氮最適礦化率在15~35℃,且隨溫度的增加而增加。張樹蘭等的研究認為20℃能延緩硝化作用,而速率降低,30℃則是陜西地區最適合的土壤硝化溫度,溫帶森林土壤中微生物活性的臨界點在20℃左右。說明硝化作用在礦化過程占主導的情形下,礦化適宜溫度范圍隨土壤類型而異是硝化微生物進化適應的表現。其中溫度可以用溫濕度自記儀測出。

本研究發現在相同水分條件下,最大凈礦化速率出現在25℃,5和15℃凈礦化速率顯著低于25℃,表明凈礦化速率在15℃出現了拐點,說明25℃有利于黑壚土的硝化作用,秋季紫花苜蓿草地土壤發生硝化作用的臨界溫度為15℃左右。自記式溫濕度計用于測定最大凈礦化速率出現時的溫度，能夠一直跟蹤溫度的變化并記錄。低溫下2個年齡苜蓿都表現為氮凈固持,低溫條件下,氮礦化主要累計NH4+-N,表現為氮固持,這是因為低溫下,硝化作用進程減慢,硝化細菌比氨化微生物要花費更長的時間來適應寒冷環境,隨著培養溫度的逐漸降低,微生物氮和總氮固持率也會因為有適宜的微生物種群生長而增加。硝化菌屬好氣性微生物,其活性受土壤中氮分壓的強烈影響,后者又受土壤含水量的影響,一般來說,隨土壤含水量增加,土壤氮礦化速率隨之增加,硝化作用進行的最佳水分含量范圍為田間最大持水量的50%~70%,也有研究認為,在15~30℃的條件下,砂壤土相對土壤含水量30%~60%下的硝化速率接近,表明硝化作用對土壤含水量不敏感。