土壤氮素矿化与土壤供氮能力——Ⅰ.旱地土壤氮素矿化两种培养方法之比较

以有机质,全氮,C/N差异较大的20种田土和10种盆土,进行了长达262d的通气培养和121d淹水培养矿化试验。测定了土壤矿化氮的动态变化,建立了土壤氮素矿化累积曲线;根据矿化速率和容量,把整个土壤氮素矿化过程分为3个阶段,把盆土氮素矿化分为3个类型,田土分为4个类型。     

农田土壤氮素转化特征对冻融作用的响应

为了解非生长季农田土壤氮素转化特征,采用室内冻融模拟培养方法研究冻融频数对3种农田土壤(棕壤、褐土、草甸土)微生物量氮及可溶性氮组分含量的影响。结果表明,随着冻融频数增加,除微生物量氮含量呈现先增加后降低外,3种农田土壤可溶性无机氮、可溶性有机氮和可溶性全氮含量均显著增加,这与净氮矿化速率的变化趋势正好相反。不同类型农田土壤氮素转化过程对冻融频数的响应能力不同,其大小顺序为褐土棕壤、草甸土。说明高肥力土壤对冻融频数响应的缓冲性较强。可见,冻融频数能够促进农田土壤氮素转化,有利于土壤有效氮的累积,为春季作物生长提供足够的氮素,但同时也增加了土壤氮素流失风险。     

几种石灰性土壤游离氨基酸的研究

采用茚三酮比色法,测定3种石灰性土壤的游离氨基酸含量,研究不同类型对土壤游离氨基酸含量的影响.结果表明:黑垆土、红油土、淋溶褐土0～20 cm土层游离氨基酸(以N计,下同)含量为7.18、7.42、7.41 mg/kg,分别占可溶性有机氮(SON)的30.53%、19.23%和17.50%,占全氮的0.74%、0.71%和0.71%.土壤类型对土壤游离氨基酸含量、游离氨基酸占土壤全氮的比例无显著影响,而对游离氨基酸占SON的比例有显著影响.林地有机层的游离氨基酸为10.95～25.47 mg/kg,约为林地0～20 cm土层(7.32 mg/kg)的2.5倍.林地(7.32 mg/kg)与农田0～20 cm土层土壤游离氨基酸含量(7.18 mg/kg)相当.相关分析表明,土壤游离氨基酸含量与土壤SON、土壤全氮、硝态氮、铵态氮、有机质等土壤肥力之间均有极显著的正相关性.     

添加生物炭对滨海盐渍型水稻土供氮能力的影响

采用室内淹水培养的方法,研究了添加等碳量的水稻秸秆生物炭、腐熟水稻秸秆和普通水稻秸秆及不同淹水培养时间(淹水培养30 d、60 d、90 d和180 d)对滨海盐渍型水稻土供氮能力的影响,为制定合理的秸秆还田措施提供科学参考。结果表明,各处理均可以提高土壤有机碳含量和碳氮比(C/N),添加生物炭的土壤有机碳和C/N显著高于其他处理(P<0.05)。各处理对土壤氮素矿化有显著影响,其中,添加生物炭处理明显提高了土壤氮素矿化量。各处理土壤供氮能力均随培养时间的延长呈现先增加后降低的趋势,培养90 d时土壤氮素矿化量最高。添加生物炭可以促进滨海盐渍型水稻土氮素的矿化,增强土壤供氮能力。     

可溶性有机氮在评价土壤供氮能力中的作用与效果

 【目的】淹水培养法提取态可溶性有机氮在评价土壤供氮能力方面具有重要意义。【方法】通过研究黄土高原物理化学性质差异较大的10种农田土样起始可溶性有机氮(SON)、矿质氮(Nmin)及间歇浸提长期淹水培养期间可溶性有机氮、铵态氮累积量、易矿化和难矿化氮素矿化势(分别ND和NR表示)及其与作物吸氮量的关系,分析SON在评价土壤供氮能力中的作用与效果。【结果】供试土样起始SON平均为23.9 mg•kg-1,是起始可溶性总氮的28.8%、全氮的2.4%。淹水培养提取态可溶性氮(TSN)中,SON所占比例更高,几乎与铵态氮相当。经过217 d淹水培养,浸提出的SON平均为118.1 mg•kg-1,占TSN累积量的46.4%。ND与全氮关系密切：在不包括与包括SON时,二者的相关系数分别为0.92(P＜0.01)和0.88(P＜0.01)。不同土壤ND和易矿化氮矿化速率(KD)差别很大,干湿砂质新成土和黄土正常新成土的ND小于土垫旱耕人为土。考虑SON后KD值减小,而难矿化氮矿化速率(KR)增加。【结论】淹水培养期间铵态氮累积量是评价可矿化氮的较好指标,不仅适宜于第一季作物,而且也适用于连续两季作物;SON累积量不能单独作为反映可矿化氮的指标,但用ND反映土壤可矿化氮潜势时,包括SON后更加准确;TSN在一定程度上能够反映土壤可矿化氮。铵态氮和TSN累积量及ND在反映两季作物土壤可矿化氮时效果更好,包括SON后TSN及ND在评价土壤供氮持久性时更具意义。     

不同林龄和连栽代次杨树人工林土壤氮矿质化特性

采用好气培养间歇淋洗的方法,研究了江苏苏北地区不同林龄(1代4年生林地、1代10年生林地)和连栽代次(1代4年生林地、2代4年生林地)的杨树人工林土壤及农田无林地土壤在20和30℃培养条件下氮素矿质化特性.结果表明,各样地土壤经4周培养的矿化量为36.70～95.63 mg·kg~(-1),平均矿化速率约为1.31～3.42 mg·kg~(-1)·d~(-1).林龄和连栽代次对杨树人工土壤的矿质化作用有明显的影响,其中主要是对硝化作用的影响,而对氨化作用影响不明显.与1代4年生林地相比,1代10年生林地土壤矿化累积量和硝化累积量分别降低了11%～17%和13%～20%;而2代4年生林地土壤则分别降低了39%～43%和45%～49%,显示连栽代次对土壤矿质化作用的影响更加明显.各样地土壤矿化速率和硝化速率在培养的第1周最高,然后随培养周期迅速降低;而氨化速率则是在第2周达到峰值,然后逐渐降低.随林龄和连栽代次的增加,土壤矿化速率和硝化减小,尤其是培养第1周,而氨化速率差异不显著.各样地30℃培养条件下的土壤矿化量和矿化速率均明显高于20℃,表明培养温度对土壤矿质化作用具有明显的影响.     

大冲流域不同土地利用类型土壤的氮素淋溶模拟研究

为了解氮素在不同土地利用类型土壤中的淋溶过程,以具有代表性的、封闭的大冲流域不同土地利用类型土壤为研究对象,通过原状土柱试验,模拟806.4mm降雨量对其氮素淋溶过程的影响。结果表明:1)在不同土地利用类型土壤中,总氮、硝态氮和氨态氮淋溶总量的大小顺序分别为菜园地>坡耕地>梯平地>水稻田>杉木林地>混交林地>疏林地、菜园地>梯平地>坡耕地>疏林地>水稻田>杉木林地>混交林地和菜园地>杉木林地>疏林地>梯平地>水稻田>混交林地>坡耕地,其淋溶量的空间变异以坡耕地最大,水稻田最小。2)影响不同土地利用类型土壤氮素淋溶的因素有水解氮、全氮、自然含水量、比重、无定形铁和全钾等。结论:菜园地的氮素淋溶总量高于其他利用类型土壤,因此,在进行蔬菜种植时必须采取相应措施防止氮素淋溶损失造成水体污染。     

中亚热带典型红壤区土壤氮矿化动力学参数估算

氮素矿化是土壤氮循环的重要环节,土壤氮矿化参数对于正确评价土壤供氮潜力和指导土壤氮素管理有重要意义。采用35℃淹水厌氧短期培养法研究了中亚热带典型红壤丘陵区五种土地利用方式土壤氮素的矿化作用。利用双一级动力学模型(双氮库模型)对矿化过程进行拟合与比较,并利用土壤理化性质对氮矿化动力学参数进行估测。结果表明,土壤氮素快速矿化主要在淹水培养前7 d,于28 d矿化曲线即趋于平稳;双氮库模型能很好的拟合氮矿化作用。菜地、稻田、荒地、林地和茶园土壤的易矿化氮库矿化势分别为85.9 mg/kg、184.4 mg/kg、64.5 mg/kg、37.0 mg/kg和11.4 mg/kg,其占全氮的比率分别为5.77%、8.65%、4.42%、3.31%和1.25%,其易矿化速率常数分别为0.31、0.58、0.15、0.07和0.17(1/d)。应用双氮库模型拟合的易矿化氮库矿化势和易矿化速率常数与土壤全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮、p H和碳氮比有显著相关性;利用全氮及p H两变量能较好地预测氮矿化势和矿化速率常数,但土壤微生物生物量碳对氮素矿化动力学参数估算具有更关键作用。     

培养条件对土壤氮素矿化的影响

采用间歇淋洗培养法和一级动力学模型研究了培养条件对土壤Ｎ素矿化的影响。结果表明：风干土样改变了土壤的氮素矿化速率、培养前１０ｄ有较高的矿化量。培养时加砂比例对新鲜土壤氮素矿化影响不大，而对风干土壤有较大影响，加入作物秸秆培养，前期表现为矿化氮的固定，２０ｄ左右后由固定转化为矿化。氮素矿化量随土层加深而降低，２０￣６０ｃｍ土层的氮素矿化势仍占有一定比例。     

不同水分条件下生物质炭对湿地土壤氮素矿化的影响

为了探明不同土壤水分条件下添加不同裂解温度和洗涤处理的生物质炭对湿地土壤氮素矿化的影响,通过720 d的室内培养法,研究了3种水分条件下(干湿交替、75%田间持水量、淹水),添加4种生物质炭(350WX:裂解温度为350℃的未洗涤生物质炭;600WX:裂解温度为600℃的未洗涤生物质炭;350X:裂解温度为350℃的洗涤生物质炭;600X:裂解温度为600℃的洗涤生物质炭)的湿地土壤矿质态氮差异特征。结果表明:与对照土壤相比,干湿交替和75%田间持水量条件下培养360 d后,添加生物质炭的土壤矿质态氮含量分别平均下降了64.62%和27.64%,氮素净矿化速率分别平均下降了82.9%和36.1%,且生物质炭对土壤氮素矿化作用的抑制率为正值;而淹水条件下,培养120 d和240 d,添加生物质炭的土壤矿质态氮含量和净矿化速率低于对照土壤,分别下降了14.93%和21.30%,且生物质炭对土壤氮素矿化作用的抑制率也为正值,但培养360 d时,高于对照土壤且平均分别增加了49.16%和176.22%,矿化作用的抑制率为负值。3种水分条件下,总体上土壤矿质态氮含量和净矿化速率均表现为添加裂解温度为350℃生物质炭的土壤大于添加裂解温度为600℃生物质炭的土壤,其中75%田间持水量条件下添加洗涤处理的生物质炭土壤大于未洗涤处理的生物质炭土壤。本研究结果表明,生物质炭施用对土壤氮素矿化抑制或促进作用受土壤水分影响,同时又深受施用时间长短、生物质炭裂解温度以及生物质炭洗涤处理的影响。     

太湖地区3种主要类型土壤的供氮能力研究

[目的]研究了太湖地区3种类型土壤黄泥土、乌沙土和乌栅土的供氮能力,以期为太湖地区的氮肥合理施用提供依据。[方法]采用好气培养法、淹水密闭培养法、化学提取法。[结果]好气条件下,黄泥土的氮矿化量最高,其次为乌栅土,乌沙土最低,乌栅土2060 cm土层土壤供氮量占060 cm土层的40%左右。淹水条件下,土壤的氮矿化量依次为乌栅土〉黄泥土〉乌沙土,乌栅土全层土壤供氮量主要来自020 cm土层。黄泥土和乌沙土的无氮区水稻产量和水稻吸氮量在0.05水平显著高于乌栅土。3种土壤酸解氮、碱解氮和热氯化钾提取氮的大小顺序依次为乌栅土〉黄泥土〉乌沙土,各化学提取法指标都随土层的加深而降低。[结论]各项化学提取法指标能够在一定程度上反映土壤氮素矿化的难易程度。     

东北黑土不同开垦年限稻田土壤有机氮矿化特征

[目的]分析东北黑土自然荒地开垦种稻后土壤矿化氮含量、氮净矿化速率和氮净矿化率,探讨土壤供氮能力及其特点,揭示土壤氮素的演变规律,为东北黑土的合理利用和培肥提供理论依据.[方法]以东北黑土自然荒地(0 a,为对照土壤,原始自然草甸植被)和不同开垦年限(12、35、62和85 a)的稻田(地形、种植制度、施肥和水分管理等...     

长期不同培肥处理对土壤有机氮组分及氮素矿化特性的影响

【目的】揭示长期不同培肥处理对黄土高原南部土垫旱耕人为土(土)土壤有机氮组分、氮素矿化的影响以及有机氮组分对氮素矿化潜力的贡献。【方法】采用Stanford和Smith间歇淋洗好气培养法测定了土19年长期不同施肥处理土壤矿化氮的数量,并采用Bremner法测定了培养前、后土壤有机氮各组分含量的变化。【结果】各处理土壤有机氮各组分含量高低顺序为:氨基酸氮非酸解氮酸解未知氮氨态氮氨基糖态氮。与不施肥对照相比,长期单施化肥处理土壤有机氮各组分含量有不同程度的增加,但幅度有限;化肥配施秸秆或有机肥处理显著提高了各有机氮组分含量,其中以氨基酸氮含量增加幅度最大;化肥配施秸秆或有机肥处理降低了酸解有机氮占全氮的比例。化肥长期配施有机肥或秸秆,显著提高了土壤氮素矿化势(N0)以及矿化率,其中化肥配施有机肥土壤N0大于化肥配施秸秆处理。相关分析表明,土壤氮素矿化势N0与培养前后土壤氨基酸氮变化量间呈显著负相关关系(P0.05),与土壤酸解未知态氮和非酸解氮的变化量间的负相关关系未达显著水平(P0.05)。【结论】化肥配施有机肥或秸秆,是提高土壤供氮潜力的有效手段;氨基酸氮是土壤可矿化态氮的主要贡献者。     

好气和淹水处理间苏南水稻土有机碳矿化量差异的变化特征#br#

 【目的】探讨好气与淹水处理间水稻土有机碳矿化量差异的变化特征。【方法】采集江苏省常熟市全市范围的代表性水稻土样品并布置室内好气与淹水处理的恒温培育试验,观测土壤有机碳矿化的动态过程及矿化量变化,比较分析不同水分状况处理的土壤有机碳矿化量差异及形成机制。【结果】培养过程中不同水分状况处理下土壤有机碳日均矿化量变化趋势有显著差异,好气处理下培养前期迅速下降,而淹水处理下则迅速升高,并均在培养10 d后趋于稳定;好气与淹水处理间有机碳日均矿化量差异主要表现在培养前期,随培养时间延长而不断减小,以致培养后期差异不明显。好气处理下土壤的基础呼吸强度、有机碳日均矿化量和累计矿化量分别是淹水处理的2.26—19.11、0.96—2.41、0.96—2.41倍。统计分析表明,土壤中微生物生物量碳、氮含量越高则好气与淹水处理间呼吸强度差异越大,而若土壤中微生物生物量氮、水溶性有机碳含量越高则好气与淹水处理间土壤有机碳日均矿化量差异越大。【结论】淹水处理造成土壤微生物活性降低是导致土壤呼吸强度下降的主要原因,而在整个培养过程中土壤有机碳矿化量的变化还与水溶性有机碳含量有关。     

寒温带林区不同林型下土壤中氮矿化特征

目的研究不同林型不同海拔下森林土壤凋落物层和表层矿质土壤中氮矿化特征及与培养时间、土壤理化性质的关系,以了解森林土壤中针阔叶林下氮的矿化潜能,为充分地理解森林土壤氮循环提供参考。方法采用实验室好气培养法,以我国寒温带林区大兴安岭的偃松林、杜鹃?白桦林、杜鹃?落叶松林、杜香?落叶松林下漂灰土和棕色针叶林土的凋落物层及表层矿质土壤为研究对象,按培养时间测定其中的铵态氮、硝态氮含量及全氮、有机质、有机碳、含水量、pH、土壤机械组成等理化性质,研究4种林型下土壤中氮矿化与培养时间、海拔的关系,并通过主成分分析探讨氮矿化的潜在驱动因素。结果4种林型下,凋落物层中氮矿化以氨化作用占优势,表层矿质土壤中以硝化作用占优势。随培养时间的延长,凋落物层的矿化氮含量呈现先增后减的趋势,而表层矿质土壤中矿化氮含量呈现先减后增的趋势,培养初期有明显的矿化滞后期。pH对表层矿质土壤氮矿化产生了直接影响,而有机质、有机碳、全氮、土壤机械组成是土壤氮矿化过程中潜在的主要驱动因子。结论寒温带林区不同林型下凋落物层和表层矿质土壤中的氮矿化特征,因培养时间的差异导致氮矿化的趋势差异,两个层次均表现为随着海拔的升高,氮矿化量减少。通过比较分析,能够深入地认识寒温带林区森林土壤氮矿化潜力的变化趋势,研究结果为进一步理解森林土壤氮循环提供科学依据。      

新疆盐渍化土壤氮素矿化和硝化作用特征

为了探明新疆盐渍化土壤特性与土壤氮素矿化和硝化的关系,通过室内培养方法,研究了不同盐渍化类型和程度的新疆盐渍化土壤氮素的矿化和硝化特征。结果表明,盐渍化类型对土壤氮素矿化有重要影响。在培养过程中,碱化土壤矿质氮含量明显低于盐化土壤;在碱化土壤中,随着碱化度和pH值的升高,矿化量迅速降低;在盐化土壤中,盐化程度的增加对于土壤矿化特征影响不大,但是随着盐化程度的增加矿化率明显增加。在盐渍化土壤中,碱化土壤的氮素硝化作用较盐化土壤快;无论是碱化土壤还是盐化土壤,随着盐渍化程度的增加,氮肥硝化作用都受到不同程度的抑制;在碱化土壤中,氮素硝化率与pH、总盐含量、碱化度均呈极显著负相关,而在盐化土壤中,氮素硝化率与总盐含量呈极显著负相关。     

原状土通气培养法测定黄土高原土壤供氮能力的研究

 【目的】评价原状土通气培养法在反映黄土高原土壤供氮能力方面的效果。【方法】以采自于黄土高原差异较大的11个农田耕层土壤为供试土样,以包括和不包括土壤起始NO3--N原状土盆栽黑麦草累积吸氮量为参比,进行室内原状土通气培养法测定土壤供氮能力的研究。【结果】以包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量为参比,通气培养前CaCl2所淋洗起始NO3--N和起始矿质氮与5期黑麦草地上部氮素累积量密切相关,相关系数分别为0.856和0.862,达1%显著水平;与此相反,通气培养30周所矿化氮素、土壤起始矿质氮+通气培养30周矿化氮素、氮素矿化势（N0）及N0+起始矿质氮与5期黑麦草地上部氮素累积量间无显著相关关系,相关系数分别仅为0.410、0.553、0.492和0.419。以不包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量为参比,通气培养前CaCl2淋洗起始NO3--N和起始矿质氮与五期黑麦草地上部氮素累积量间的相关性尽管有所降低,但相关性仍达5%显著水平,相关系数分别为0.613和0.607;而通气培养30周矿化氮素、土壤起始矿质氮+通气培养30周矿化氮素、N0及N0+起始矿质氮与五期黑麦草地上部吸氮量的相关系数却明显提高,相关系数分别为0.718,0.782,0.688和0.640,均达5%或1%显著水平。【结论】土壤起始NO3--N可作为石灰性土壤当前供氮指标,但该指标难以反映土壤潜在供氮能力;要判断原状土实验室通气培养法是否能可靠评价土壤潜在供氮能力,应以不包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量作为参比,否则由于受盆栽试验土壤起始NO3--N干扰,用植物吸氮量难以对原状土通气培养法的可靠性作出判断。     

2,4-D在厌氧条件下土壤中的降解

2,4-二氯苯氧酸(2,4-D)是一种世界上广泛应用的除草剂,能够存在于多种土壤环境中,但在某些厌氧条件下会被降解转化。本实验研究了2,4-D在棕壤和黑钙土两种不同土壤中的降解速率及CO2的释放。在两种土壤中分别加入质量为1 mg/kg的2,4-D,培养55 d后,对2,4-D的降解率进行了测定。结果表明,两种土壤的矿化程度没有明显不同,2,4-D的矿化程度均达到70%～80%,而在有氧与厌氧两种不同条件下,土壤中2,4-D的降解存在区别,有氧条件下2,4-D在棕壤和黑钙土中完全降解分别需要约50 d和45 d,而厌氧条件下,在两种土壤中完全降解均需要50～60 d。     

Estimation of the Biological Methods of Assessing Soil N-Supplying Capacity in Calcareous Soil

Although many biological methods are used to determine soil nitrogen supplying capacity, there are certain differences in the results for different types of soils and various ways of measurement due to the complexity of soil N conformation, the high variance of soil and microorganism, and the difference of environment. Therefore, it is not clear about which biologic incubation method is better for calcareous soil. In this study, pot experiments were performed by using 25 different calcareous surface soil samples on the Loess Plateau and taking the N uptake of wheat and corn with leaching soil initial nitrate and without leaching in pot experiments as the control to investigate the difference of eight biological incubation methods for reflecting soil nitrogen supply capacity. The eight biological methods are waterlogged incubation, aerobic incubation for 2 weeks and for 4 weeks, dry-wet alternation aerobic incubation for 2 weeks, long-term alternate leaching aerobic incubation (and N mineralization potential, N^o), short-term leaching aerobic incubation, microbial biomass carbon (B_c), and microbial biomass nitrogen (B_N) method, respectively. Among these methods, the dry-wet alternation aerobic incubation and aerobic incubation for 4 weeks were the modification of the method of aerobic incubation for 2 weeks according to the actual farmland moisture. The results showed that the correlation coefficients between these methods and crop uptake N w with leaching soil initial nitrate were 0.530, 0.700, 0.777, 0.768, 0.764 (and 0.790, N₀), 0.650, 0.555, and 0.465, respectively (r_0.05 = 0.369, r_0.01 = 0.505). While without leaching soil initial nitrate, their coefficients were 0.351, 0.963, 0.962, 0.959, 0.825 (and 0.812, N₀), 0.963, 0.289, and 0.095, respectively (r_0.05 = 0.369, r_0.01=0.505). In conclusion, excluding the soil initial nitrate, the correlation coefficients between the eight methods and crop uptake N were, from high to low, N₀, aerobic incubation for 4 weeks, dry-wet alternation aerobic incubation for 2 weeks, and long-term alternate leaching aerobic incubation, while including the soil initial nitrate the correlation coefficients between them increased significantly and the values were all beyond 0.950 for these four methods, including aerobic incubation for 2 weeks and for 4 weeks, dry-wet alternation aerobic incubation for 2 weeks and short-term leaching aerobic incubation. The waterlogged incubation method, B_C and B_N in the calcareous soil, had lower correlation coefficient with crop uptake nitrogen compared with other methods. Thus, dry-wet alternation aerobic incubation for 2 weeks was a better index for evaluating calcareous soil N supply capacity due to some other methods having disadvantages and not suitable for the actual farmland characteristics.