酸性土壤以硝化作用弱和异养硝化作用占有相当重要的地位为特征。但是,一些酸性土壤的硝化作用较强。我国热带、亚热带地区分布着大量的酸性可变电荷土壤。本项目研究可变电荷土壤自养硝化和异养硝化作用强度及其与土壤利用/管理、土壤性质、硝化微生物数量和种群的关系,以可量化的土壤性质或利用/管理方式表征可变电荷土壤自养和异养硝化作用强度;研究可变电荷土壤硝化作用强度与土壤酸化、硝态氮迁移的关系及N2O排放规律。研究结果不仅可以提高对可变电荷土壤硝化作用强度及其影响因素的科学认识,而且可为可变电荷土壤合理施用氮肥、评估施用氮肥对土壤酸化、硝态氮污染和N2O排放的影响提供科学依据。
通过对大量样本和长期肥料试验土壤的培养分析,系统地研究了酸性可变电荷土壤硝化作用强度、土壤利用影响及机理、硝化作用对土壤酸化、N2O排放和硝态氮淋溶、反硝化作用强度等。结果表明酸性可变电荷土壤硝化作用弱,部分不具有硝化作用能力,因而保证了分布于湿润亚热带地区土壤保持无机氮。农业利用通过提高pH、氮肥施用促进硝化细菌生长和改善磷素营养状况等途径提高土壤的硝化作用,因而增加氮素淋失的风险。由于非农业利用的酸性可变电荷土壤硝化作用处于基质饱和状态,外源铵态氮不一定促进非农业土壤的硝化作用及土壤酸化,但一般促进农业土壤的硝化作用。当铵态氮进入、硝化作用产生大量的硝态氮、交换性盐基阳离子不足以中和负电荷时,可以发生大量的铵态氮淋溶,与中性和碱性土壤一般不发生铵态氮淋溶形成显明的对照。在未曾施用石灰的土壤中,N2O排放量与硝态氮净产生量之比随着土壤pH的提高而下降,硫铵对此类土壤N2O排放具有特殊的促进作用。酸性可变电荷土壤反硝化能力也弱,反硝化作用不受土壤pH的控制,而与土壤全氮、有机碳含量具有显著相关性。上述结果为该地区氮肥施用和氮肥的环境效应评价提供了重要的科学依据。