氮肥管理对 15N标记水稻秸秆氮吸收利用的影响

利用15N同位素示踪技术,通过盆栽模拟试验揭示氮肥管理方式对水稻秸秆氮吸收利用的影响,设置基肥氮素在插秧前施入和基肥氮素与秸秆同时施入(调节C/N)两个处理,试验结果表明,秸秆中的氮素可以作为下茬作物生长的有效氮源;基肥氮素与秸秆同时施入(调节C/N)处理秸秆氮的利用率显著高于基肥氮素在插秧前施入,水稻从~(15)N秸秆标记物中摄取氮的比例(Ndf_S)明显低于土壤肥料中氮(Ndf_(S+F));水稻地上植株对秸秆氮的综合利用率为6.51%～7.99%,其中,茎叶秸秆氮利用率为1.40%～1.75%,穗利用率为5.11%～5.25%。在秸秆还田的条件下,基肥氮素与秸秆同时施入,可以显著提高水稻对秸秆氮素的吸收能力。     

无机氮素加入量对玉米秸秆分解过程中棕壤氨基糖含量的影响

在室内恒温(25℃)培养条件下,通过气相色谱法研究高C/N比玉米秸秆降解过程中微生物来源的氨基糖含量及其占有机质比例的变化及其对无机氮素添加水平(0, 60.3, 167.2, 701.9 mg•N•kg-1土,依次标记为N0, Nlow, Nmed, Nhigh)的响应情况。结果表明：在玉米秸秆分解过程中,土壤中的氨基糖含量及其对有机质贡献的比例随着无机氮素供应水平的增加而增加,即以微生物代谢物形式截获的有机碳/氮相应增多。Nmed和Nhigh处理中氨基糖积累量显著高于Nlow和N0处理。不同微生物来源的氨基糖受外源氮素的影响情况不同,胞壁酸比氨基葡萄糖更易于受到土壤中碳氮供给的影响,具有相对较快的转化速率;而在数量上氨基葡萄糖对土壤有机质的贡献比例显著高于前者;氨基半乳糖在土壤中的积累过程较为缓慢,受外源无机氮素添加水平的影响并不明显。可见,在高C/N比作物残体分解过程中,无机氮素的供应水平是影响土壤中氨基糖积累转化的重要因素之一。但是,过多的无机氮素施入并不能被微生物完全同化利用,因此秸秆还田的土壤中必须要考虑有效氮素的水平问题。     

尿素向氨基糖的转化以及对土壤氨基糖库动态的影响

采用13CO(NH2)2为底物进行黑土培养实验,利用气相色谱/质谱技术测定土壤中三种氨基糖含量以及同位素富集比例,根据其微生物标识物作用探讨土壤中不同微生物群落对于尿素碳的同化利用特征及黑土氨基糖库对于尿素添加的响应。研究结果表明,尿素碳可以被土壤微生物同化利用,但是可利用性显著低于葡萄糖。氨基葡萄糖中13C富集比例显著高于胞壁酸,表明真菌对尿素碳的同化能力高于细菌。尿素添加使土壤有机碳含量有所下降,同时土壤氨基糖总量及其与有机碳的相对比例也显著降低,说明在碳源严重受限条件下,氨基糖可被优先分解利用以补充碳源供给。胞壁酸含量虽低,但其调节并平衡碳氮元素供给与需求的能力较强;氨基葡萄糖稳定性高于胞壁酸,但在碳源缺乏时也可部分分解。土壤氨基糖的动态与土壤碳氮的可利用性及其耦合作用密切相关,在平衡土壤碳氮需求方面具有一定的调节作用。     

葡萄糖和不同数量氮素供给对黑土氨基糖动态的影响

通过室内培养实验探讨了葡萄糖及不同数量的NH4+施入对土壤中三种氨基糖(氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸)动态的影响,同时利用氨基葡萄糖和胞壁酸的比值探讨了微生物在养分固持过程中的相对贡献。结果表明,土壤氨基糖数量受到外加碳源和养分的显著影响,且其变化各有特征。胞壁酸受养分影响最为显著,可在一定程度上调节并平衡碳氮元素的供给与需求;氨基葡萄糖稳定性高于胞壁酸,但在碳源极度缺乏时也可分解;养分状况对氨基半乳糖的影响并不显著。碳源是促进土壤微生物氮素固持的关键因子,在活性碳源存在下,相对丰富的氮素供给有利于细菌的快速生长,而碳源相对充足时则有利于真菌的快速增殖。     

袋控肥对苹果土壤Nmin及15N-氮素吸收利用和损失的影响

为了寻求改善果园土壤氮素稳定供应问题的有效措施,试验以6年生烟富3/SH6/平邑甜茶为试材,利用~(15)N同位素标记,研究FSA(撒施)、FS+BC(一半撒施一半袋控)、BCRF(袋控缓释肥)对土壤Nmin及氮素吸收、利用和损失的影响。结果表明:在苹果整个生长季BCRF处理土壤Nmin含量保持平稳,FSA处理短期内土壤Nmin含量迅速升高,然后又急剧降低。在果实成熟期植株体内氮素BCRF处理(121.64g)高于FSA处理(79.01g),略高于FS+BC处理(95.92g)。不同施肥处理各器官Ndff差异显著,均以果实中的Ndff最高,各器官的Ndff均以BCRF处理最高,FS+BC处理次之,FSA处理最低。BCRF处理显著提高了苹果植株氮素利用率,分别为FSA和FS+BC处理的1.82倍和1.32倍,而~(15)N损失率为36.23%,显著低于FSA处理(57.44%)和FS+BC处理(51.16%),BCRF处理~(15)N主要残留在土壤上层(0—40cm),向深层土壤淋溶损失明显降低。可见,BCRF处理能够保证土壤氮素的稳定供应,提高氮肥利用率,降低氮肥损失。     

高效液相色谱分析土壤氨基糖的质量控制方法

利用邻苯二甲醛(OPA)柱前在线衍生–高效液相色谱法测定了土壤中4种氨基糖，即胞壁酸(Mur N)、甘露糖(Man N)、氨基半乳糖(Gal N)和氨基葡萄糖(GluN)的含量，并从样品出峰、理论塔板数、信噪比、检出限、定量限、样品的重复性、标准样品的线性和加标回收率方面评估了检测过程中仪器和方法的灵敏度、精密度和准确度。结果表明：检测过程中，4种氨基糖的出峰先后顺序为胞壁酸、甘露糖、氨基半乳糖和氨基葡萄糖；4种氨基糖的色谱峰峰形好，相邻两峰的分离度>1.5，相邻两峰能够完全分离；理论塔板数>2 000，色谱柱的柱效高；胞壁酸、甘露糖、氨基半乳糖和氨基葡萄糖的仪器检出限分别为0.030、0.300、0.150和0.150μmol/L，仪器定量限分别为0.100、1.000、0.500和0.500μmol/L，方法检出限分别为0.010、1.500、0.100和0.100μmol/L，方法定量限分别为0.030、5.000、0.300和0.300μmol/L；除0～10 cm以下土层中的甘露糖外，其他土壤样品中氨基糖的信噪比均>10，仪器和方法的灵敏度高；氨基糖样品含量...     

外源氮素和凋落物添加对温带森林土壤氨基糖转化特征的影响

【目的】温带森林土壤氨基糖的转化特征对外源氮素和凋落物加入的响应研究,对于温带森林土壤氮素管理和缓解氮沉降所带来的负面影响具有重要的意义。【方法】采用室内恒温恒湿模拟培养的方法,研究了外源氮素和凋落物添加条件下温带森林土壤有机层中3种微生物来源的氨基糖含量的变化特征,并利用真菌和细菌来源氨基糖的比值（氨基葡萄糖/胞壁酸）,分析了外源物质添加条件下真菌和细菌残留物对土壤氮素转化和积累的相对贡献。【结果】温带森林有机层土壤中不同微生物来源氨基糖对外源物质加入的响应不同。单施氮素以及氮素与凋落物同时添加均有利于细菌残留物胞壁酸的积累,但是单施氮素添加对真菌残留物氨基葡萄糖含量的积累没有影响,且氮素与凋落物同时添加不利于氨基葡萄糖含量的积累。氨基半乳糖对外源物质添加的响应较小。真菌残留物的稳定性高于细菌残留物,氮素与凋落同时加入时不利于土壤微生物残留物的稳定性。此外,土壤中真菌和细菌来源氨基糖的比值受到外源物质加入的影响,单施氮素以及氮素与凋落物添加降低了氨基葡萄糖/胞壁酸比值（分别降低28.3%和30.5%）,两种外源物质加入时细菌残留物对氮素转化的相对贡献大于真菌残留物。【结论】外源氮素和...     

不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响

【目的】本文利用15N同位素示踪技术探讨传统(CT)和优化(YH)两种管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响。分析目标产量下化肥氮的变化,解析夏玉米花前、花后氮素利用及转移规律,探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系,为该地区夏玉米的科学合理施氮提供合理依据。【方法】在传统和优化两种管理方式定位试验中设置15N微区,采用将15N标记的尿素表施的方法,分析植株和土壤样品。新鲜土壤用1 mol/L KCl浸提,滤液用TRACCS 2000型流动分析仪测定土壤的NH+4-N和NO-3-N含量。15N标记的土壤和植物全氮的测定用烘干样(过0.15 mm筛),然后用美国THERMO finnigan公司生产的稳定同位素质谱仪DeltaplusXP进行测定。【结果】在该试验条件下,优化方式下夏玉米籽粒产量和总吸氮量显著高于传统方式,分别增加12%和10%。作物收获后,优化方式的15N吸收量及利用率显著高于传统方式,利用率分别为20.81%、32.54%。夏玉米各器官中氮素的积累量和向籽粒中的转移量土壤氮显著高于肥料氮,传统方式籽粒中氮素的57.73%、优化方式籽粒中氮素的45.15%来自各器官的转移,近一半的氮素是在花后积累的,基施高氮对作物生长作用不大。开花期土壤表层硝态氮含量传统方式显著高于优化方式,收获后有所降低,而土壤深层含量明显增加,有向下淋洗的趋势。夏玉米收获后,传统方式各土层的原子百分超均高于优化方式,而且在20—40 cm处出现了明显的15N累积峰,与开花期相比,40 cm以下土层的原子百分超明显增大,氮肥随水向下淋洗强烈。夏玉米收获后传统方式土壤氮素残留率高达56.18%,表现为土壤残留损失作物吸收;优化方式则表现为土壤残留作物吸收损失。【结论】在优化方式中夏玉米施氮量为N 185 kg/hm2时,玉米达到高产水平且氮肥的利用率高。适当减少施氮量及增加后期追肥次数可实现夏玉米的高产和肥料的高效利用。     

土壤C/N对苹果植株生长及氮素利用的影响

土壤C/N是土壤氮素循环的重要影响因素。本研究以2年生"富士"/平邑甜茶为试验材料, 应用¹⁵N示踪技术研究了不同土壤C/N[6.21(CK)、10、15、20、25、30、35和40]对苹果植株生长及氮素利用和损失的影响。结果表明: 随着土壤C/N比值的逐渐增大, 苹果新梢长度和植株鲜重均呈先升高后降低的变化趋势, C/N=15、20和25的3个处理苹果新梢长度和植株鲜重最大, 三者间无显著差异, 但均显著高于其他处理。不同C/N处理间植株15N利用率存在差异, 土壤C/N=25时, 植株¹⁵N利用率最大, 为22.87%, 与C/N=20的处理间无显著差异, 但两者均显著高于其他处理; 土壤C/N=40时, 植株¹⁵N利用率最低, 仅为15.43%, 低于CK处理的16.65%。土壤C/N处于15~25时, 植株吸收的氮素来自于肥料氮的比例较高; 而土壤C/N较低(<15)或太高(>25)时, 植株吸收的氮素来自于土壤氮的比例较高。土壤氮素残留量随土壤C/N的增大逐渐增加, C/N=40处理的土壤氮素残留量是CK的1.32倍。随着土壤C/N比值的逐渐增大, 肥料氮损失量呈先减少后增加的变化趋势, 以C/N=25时最少, 仅为施氮量的49.87%, 而对照最大, 为61.54%。因此, 综合土壤C/N对苹果植株生长及氮素平衡状况来看, 土壤C/N为15~25时, 能促进植株的生长发育, 降低氮肥损失, 提高肥料利用率。     

荒漠草地土壤~(15)N同位素对水分变化的响应

影响δ15N格局的因素主要有气候、时间、地形和土地利用等,而水分是干旱区植被分布的主要限制因子,对调节荒漠草地稳定性N同位素具有重要作用。利用15N标记法,通过不同的增水处理,研究了古尔班通古特沙漠南缘氮素标记样地和未标记样地土壤N同位素对水分变化的响应,得出以下结论:(1)增水处理增加了对土壤水分的补给,随着增水量的增加土壤水分含量不断增加;(2)研究区土壤δ15N值变化范围为12.19‰~13.33‰,增水处理对未标记样地土壤δ15N值并没有显著的影响;(3)添加氮素后,样地土壤δ15N值明显升高。随着增水量的增加,土壤总δ15N呈现出典型的倒"U"型曲线,不同土层深度的土壤δ15N值也发生了显著的变化;(4)标记样地50-100 cm土层土壤δ15N值要明显高于非标记样地,表明标记样地土壤中添加的稳定性15N同位素仍在向更深的土层移动。     

Plant capture of free amino acids is maximized under high soil amino acid concentrations

Free amino acids (AA's) represent a significant source of available N for some plants and soil microorganisms. It can be expected, however, that significant competition will exist between plants and microorganisms for this organic N resource. Our study indicated that microbial capture and utilization of glycine was very rapid at a range of soil solution concentrations (0.1 μM to 10 mM) indicating that significant competition will exist between roots and soil microorganisms. Plant capture of free AA's was maximal at high soil solution concentrations where microbial utilization was slowest. Our results suggest that plant capture of soil dissolved organic N may primarily occur in organic rich patches in soil where concentrations of free AA's are high.     

植物对氨基酸的吸收利用及氨基酸在农业中的应用

植物对氨基酸的吸收、转运、代谢以及氨基酸在肥料和农药上的应用国内外已有报道。已有研究证明,植物可直接吸收土壤中的氨基酸分子,其吸收后的转运、分配、代谢因氨基酸种类而异,产生的生理效应也不相同;氨基酸农药易被日光分解或被自然界微生物降解,在土壤中、植物体内不留残毒,其降解产物还可作为农作物的营养物质,提高农作物的品质和产量,施用这类农药,人畜安全,没有公害;氨基酸肥具有促进植株生长发育、增强抗逆性、改善土壤状况和提高作物产量的作用。     

Humic acid reactions with amino acids

Reactions between five humic acids extracted from soils with widely differing pedological histories and 17 amino acids commonly occurring in proteins were investigated in aqueous solutions at pH 3.0 and 6.5. The reactions were affected by: (a) nature of the humic acid: (b) pH of the system: and (c) length of contact. The principal reaction appeared to be the microbiological oxidative degradation of the amino acids leading to the formation of substantial amounts of ammonium. While there was no evidence that the humic acids per se interacted with the amino acids, they did not appear to interfere with the microbiological degradation of the amino acids.     

Identification of amino acids in humic acid

Davidson, Sowden and Atkinson^l) in 1951 reported on the amino acids in the three soil organic matter fractions, and Stevenson, Marks, Varner and Martin~) in 1952 reported on the identification of eight amino acids from clay-adsorbed organic colloids in Brookstom slity clay loam. Also, some investigations on these amino acids have been carried out in our laboratory.     

Determination of amino acid enantiomers in soils

Determination of amino acid enantiomers in environmental samples is difficult, because metals and organic impurities interfere with the analyses. We developed a new gas chromatographic method to assess amino acid enantiomer concentrations in complex soil matrices following hot HCl hydrolysis (6 M, 12 h, 105°C). The crucial focus was the establishment of a simple, reliable sample clean-up procedure. The presented method involved the adsorption of the enantiomers on a Dowex 50 W X8 cation exchange resin and the removal of interfering compounds with 0.1 M oxalic acid prior to amino acid elution with 2.5 M NH₄OH. After conversion to N-pentafluoropropionyl-amino acid iso-propyl esters, the diastereomers were separated by a Chirasil l-Val capillary column and quantified by a flame ionization or mass selective detector. The lower limit of quantification tested here was ≤1 pg injection amount. The recovery of amino acid enantiomers averaged 99±11% for pure standards and 97±11% for spiked soil hydrolysates. The general applicability of the method was demonstrated by determination of amino acid enantiomers in taxonomically different soils from different geographic regions. The coefficients of variation presented by d/l ratios were 12% for alanine and <10% for the other amino acids.