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Adsorption of dissolved nitrogen by forest mineral soils

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Abstract:

Dissolved nitrogen (N) species, including ammonium (NH4+-N), nitrate (NO3-N), and dissolved organic nitrogen (DON), are important nutrient sources in soils. The mobility of DON and NH4+-N in soil solutions is influenced by abiotic adsorption to mineral soil particle surfaces. We determined relationships between soil properties and their ability to adsorb NH4+-N, NO3-N, and DON, using batch experiments. A range of 41 mineral horizons was collected from across Canada, including Podzols, Brunisols, Luvisols, Gleysols, and an organic soil. The adsorption of DON and dissolved organic carbon (DOC) were positively correlated (R2 = 0.86), and both were best explained by the amount of iron and aluminum associated with poorly crystalline phases. Adsorption of NH4+-N was strongest in Gleysols and Luvisols, while adsorption of NO3-N was weak in all soils. A reduction in the DOC:DON ratio was observed for most mineral horizons (89%) after equilibration from an original ratio of 35:1. Mineral horizons with a net desorption of DON had a significantly greater reduction in the final DOC:DON ratios than horizons with a net adsorption of DON. The results from this study found that while similar soil properties could predict DOC and DON adsorption, DON was slightly more mobile than DOC.

Les espèces d’azote (N) dissous, incluant l’ammonium (NH4+-N), le nitrate (NO3-N) et l’azote organique dissous (NOD) sont d’importantes sources de nutriments dans les sols. La mobilité de NOD et de NH4+ dans la solution du sol est influencée par l’adsorption abiotique à la surface des particules de sol minéral. Nous avons déterminé les relations entre les propriétés des sols et leur capacité d’adsorber NH4+, NO3 et NOD à l’aide d’expériences discontinues. Une variété d’horizons minéraux (41) provenant de différents sols, incluant des podzols, des brunisols, des luvisols, des gleysols et un sol organique, ont été collectés à travers le Canada. L’adsorption de NOD et celle du carbone organique dissous (COD) étaient positivement corrélées (R2 = 0,86) et les deux étaient le mieux expliquées par les quantités de iron et aluminium associées aux phases faiblement cristallines. L’adsorption de NH4+-N était la plus prononcée dans les gleysols et les luvisols tandis que l’adsorption de NO3-N était faible dans tous les sols. Une réduction du rapport COD:NOD initial de 35:1 a été observée chez la plupart (89%) des horizons minéraux après que l’équilibre ait été atteint. La réduction du rapport COD:NOD final était significativement plus forte dans les horizons minéraux où il y avait une désorption nette de NOD que dans les horizons où il y avait une adsorption nette de NOD. Les résultats de cette étude montrent que si des propriétés similaires du sol pouvaient prédire l’adsorption de COD et NOD, NOD était légèrement plus mobile que COD.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2009

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nrc/cjfr/2009/00000039/00000012/art00013
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