Influence of the size of soil structural aggregates on the degree of nitrification

Abstract

It was found that the degree of nitrification and the nitrate level in soils with a water stable structure was correlated to the size of the aggregates. The degree of nitrification and the nitrate level was in inverse proportion to the size of the aggregates. The correlation of the degree of nitrification to the specific surface area (the total outer area of one gramme of aggregates of a given fraction) has the form of a curve, similar in appearance to a hyperbola. Analysis of the conditions of nitrification in isolated fractions and in natural soil led to the conclusion that the factor controlling the degree of nitrification is the difference in aeration of aggregates of different sizes.

Abstract

Исследовалось влияние размеров структурных агрегатов на интенсивность нитрификации, на содержание нитратов в выделенных фракциях агрегатов различных размеров после 14-дневной инкубации, а также на содержание нитритов в агретатах различных размеров, находящихся в естественной почве. Изучались фракции агрегатов следующих размеров: 5−4 мм, 4−3 мм, 3−2 мм, 2−1 мм, 1–0.75 мм и 0,75 до 0,5 мм, Было установлено, что интенсивность нитрификации и содержание нитратов в почвах с водоустойчивой структурой меняются с изменениями размеров агрегатов: с повышением диаметра агрегатов интенсивность нитрификации понижается. Соотнося интенсивность нитрифиакции и содержание нитратов с размерами специфической поверхности (под специфической поверхностью мы понимаем сумму внешних поверхностей 1 г агрегатов определенной фракции), мы получили, по существу, во всех случаях одну и ту же зависимость (рис. 1—зависимость интенсияности нитрификации от специфической поверхности; рис. 2—содержание нитратов в отдельных фракциях агрегатов после их выделения из почвы; рис. 3—содержание нитратов в отдельных фракциях после окончания 14-дневной инкубации). На основании анализа условий, в которых протекала нитрификация как в выделенных фракциях, так и в естественной почве, мы пришли к заключению, что решающим фактором здесь является различная степень аэрации агрегатов различных размеров. Различия в аэрации обусловливаются, во-первых, разницей размеров специфической поверхности, а во-вторых, длиной путей диффузии кислорода: они удлиняются с увеличением диаметров агрегатов. Крупные агрегаты, с относительно небольшой специфической поверхностью и большим диаметром, в своих центральных частях недостаточно снабжаются кислородом. Аэрация ухудшается в связи с наличием водяных перегородок в капиллярах внутри агрегатов (рис. 4) и с потреблением кислорода бактериями в поверхностных слоях агрегатов. Одним из доказательств влияния аэрации является то, что такую же зависимость от размеров структурных агрегатов, как нитрификация, обнаруживает и продукция двуокиси углерода (рис. 5).