研究与评论:农业和相关雷竞技苹果下载科学杂志
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1泰米尔纳德邦农业大学土壤科学与农业化学系，印度泰米尔纳德邦哥印拜陀- 3
2泰米尔纳德邦农业大学水技术中心，印度泰米尔纳德邦哥印拜陀3号
3.泰米尔纳德邦农业大学农业工程学院和研究所，印度泰米尔纳德邦哥印拜陀3号。
收到:17/05/2013;修改后:27/05/2013;接受:23/06/2013
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2011年在哥印拜陀泰米尔纳德邦农业大学水技术中心进行了一项孵育实验，以研究尿素在亚热带条件下的反应速率常数。不同浓度的尿素在恒定的湿度和温度下使用。对于1.582、3.71、37.04和55.55 (mg N/cm3)， KHU(水解速率常数)分别为0.014、0.0134、0.0139和0.0140 h-1。在1.582、3.71、37.04、55.55 (mg N/cm3)浓度下，分布率系数KD分别为0.0138、0.03465、0.03386、0.0139 h-1。KV，当尿素N浓度分别为1.582、3.71、37.04和55.55 (mg N/cm3)时，挥发系数分别为0.0070、0.0078、0.0083和0.0071 hr-1。当尿素用量为1.582、3.71、37.04、55.55 (mg N/cm3)时，KN、硝化速率常数分别为0.0076、0.0074、0.0074、0.0077 h-1。
尿素，反应速率常数，湿度，温度，
土壤-水-大气系统中氮的动态在许多农业应用中具有相当大的意义，包括开发具有成本效益和无害环境的营养管理实践。尿素是广泛使用的氮肥。印度的化肥工业是以尿素为基础的，在未来许多年可能仍是氮的主要来源。施用的尿素在土壤中被根际微生物的脲酶水解为铵和硝酸盐，易挥发、反硝化和淋滤损失。尿素在不同土壤中的水解均遵循一级动力学。尿素水解速率随土壤类型而显著变化，与土壤有机碳和粘土含量呈显著正相关。Hongprayoon等．［7]报道了尿素水解速率随孵育时间的增加而变化，并遵循一级反应动力学。尿素的消失速率符合一级动力学规律，速率常数(K意图)均随孵育时间的延长而增加[4］．
尿素水解需要一个参数来说明活化时间，研究发现，在相对较高的尿素浓度和较低的实验温度下，活化时间更长[3.］．
控制养分供应对提高养分利用效率和减少环境问题的有效性取决于两个因素，即使养分供应与作物需求相匹配和保持养分供应[2］．
土壤中大部分养分的转化都是浓度依赖性的。这意味着，任何超出植物吸收能力的养分供应都可能引发降低其在土壤中的浓度的过程。这一过程包括微生物诱导的转化(硝化、反硝化和固定化)、化学反应(交换、固定、沉淀和水解)和物理过程(浸出、流失和挥发)。因此，本研究旨在找出尿素的反应速率常数，将数据用于建模研究，进而根据作物的需要制定作物的施肥计划。
在位于哥印拜陀的泰米尔纳德邦农业大学的水技术中心进行了一项实验室研究，以研究不同浓度尿素的反应速率常数。
土壤采集自泰米尔纳德邦农业大学农场东部街区的灌溉食堂。土壤质地为砂质粘土壤土(scl)。土壤样品阴凉干燥，筛透2毫米。实验在500 mL锥形烧瓶中进行，其中含有400 g用不同浓度的商业尿素处理过的干土。为研究尿素浓度对土壤氨挥发的影响N尿素自身浓度由低到高不等。为保持土壤水分水平的均匀性，土壤在初始阶段均质施钾N备有蒸馏水。随后，根据样品的水分含量保持现场容量。然后，使用带有输入-输出气体连接的隔垫将容器密封，并孵育11天。孵化期温度保持在25 ~ 28℃。
试验系统的设计目的是在尿素施肥土壤上获得约5 L/min的恒定气流速率。使用隔膜泵将空气引入烧瓶，迫使空气首先通过一个安全陷阱，以防止系统故障时液体的任何流动。安全陷阱之后是一个空气加湿系统，校准以在实验期间保持样品的稳定湿度水平，以及一个含有硼酸的陷阱，以防止铵的进入。从装有测试烧瓶的土壤中流出的空气通过200毫升2%硼酸水溶液，以收集挥发铵。为了增加可用于检测的挥发性铵的量，在相同的工作条件下平行布置了一组烧瓶。定期测试表明，实验阵列中的容器和连接没有空气损失。挥发性氨的排放是通过周期性滴定硼酸溶液对0.02 N H2所以4．在实验结束时，测定了土壤中硝酸盐和氨的最终浓度。
实验结果分析
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求反应速率常数
尿素水解的一阶方程和积分后得到的方程
你在哪里t和你0尿素浓度在时间t '和时间0时θt和θ0时间t和时间0和K的水分含量是多少胡是尿素水解的反应速率常数。如果开始时尿素的含水量θ0，即开始时尿素的施用量U，则此方程可用于估计任意时刻t尿素的浓度0反应速率常数为KN自己的。
如果土壤湿度保持在一个大致恒定的水平，
尿素铵方程
其中C=土壤溶液中N-NH4 +的浓度
S= N-NH4 +吸附到固相的浓度
Ρ=土壤容重
Kv=挥发速率常数
KN=硝化速率常数
从开始到任意时间t的挥发氨可由下式求出。
初始实验条件(表1)
表1总结了测定尿素反应速率常数的初始实验条件。该实验是在2011年6月进行的。研究期间的温度采集自附近的气象台，研究期间的平均温度为27℃，使用了四种不同剂量的尿素，水分(0.33 cm3./厘米3.)维持水平。
表1:测定尿素反应速率常数的初始实验条件
尿素水解及反应速率
历史上，使用尿素作为氮源的主要问题是通过防止尿素水解来控制氨损失，因为这两个过程在土壤中是强烈耦合的。大量的模型用于研究氮在农业中的使用和尽量减少氮对环境的损失。这些模型在涉及的过程的表示、调用的数值算法和适用的工作尺度方面彼此不同。最初，大多数模型都有一个固定的目标，并侧重于氨挥发等具体过程[8]，或硝酸盐的浸出[1］．模型越复杂，模型就越有可能准确地表示给定应用程序中的实际N转换过程。不幸的是，所需参数的数量也随着模型复杂性的增加而增加。参数的不确定性也会导致应用不准确。因此，使用N命运和输运模型的主要限制是所涉及的耦合过程的不充分表示[6]以及获取模型输入参数的难度[5，10］．参数可以独立地从相关性或实验室分析中获得，也可以通过使用逆模拟技术的现场实验和参数优化获得。当研究的目标涉及在现场规模上应用预测模型时，结合现场数据使用逆模拟技术可能是更有效的替代方法[9］．
表2:一段时间内氨的挥发量
表3:优化后的模型参数值
本研究的目的是生成和分析施尿素土壤中氮转化的数据。这需要对氮的主要转化过程(即尿素水解、氨吸附、挥发和硝化)进行表征，并分析尿素初始浓度对转化的影响。
本研究得到的一阶挥发系数为0.0052 ~ 0.0083 h1．Bolado等．［3.]得到0.0023 h挥发的一阶系数1．差异可能是由于在本研究中更好地控制了水的蒸发。此外,Bolado等．［3.在实验室条件下进行了实验，但在目前的情况下，它是在现场条件下进行的，将装有土壤的瓶子放在土壤中。在整个试验过程中，土壤温度保持在28℃。
在本研究中，分配系数KD得到的时间为0.034 h1砂质粘土壤土，这一发现与Hongprayoon一致等．［7]，他记录了KD0.03小时1适用于中等质地土壤。
关于尿素水解常数K胡记录0.0134 h1然而,Bolado等．［3.]观察到尿素水解常数K胡0.05 h1它们遵循一级动力学。
在0.0074 ~ 0.0077 h范围内，得到了土壤的一级硝化系数1不同浓度的尿素。Wagenet等．［11]和波拉多等．［3.]报告硝化系数值为0.002 h1．随着尿素浓度的增加，该值无显著差异。一种可能的解释是温度和湿度控制了反应速率，在所有尿素用量下反应速率都保持不变。
结果表明，尿素浓度越高，挥发性氨含量越高。尿素水解速率常数随尿素浓度的增加而增大。挥发速率常数随尿素浓度的增加而增大。随着尿素浓度的增加，分配系数有减小的趋势。硝化速率常数随尿素浓度的增加而增加。反应速率常数是由在印度进行较少工作的孵育实验计算出来的。这些结果可用于以尿素为氮源的预测模型。
