水热条件对华西雨屏区柳杉人工林土壤氮矿化的影响

采用室内培养方法研究了温度(5、15、25和35℃)和湿度(20、40、60和80%田间持水量(FWC))对华西雨屏区柳杉(Cryptomeria fortunei)人工林表层(0~20 cm)土壤氮素矿化的影响,并探讨了温度和湿度与土壤氮素矿化的关系及土壤氮素矿化的最适温度和湿度。结果表明:在30 d的培养过程中温度和湿度均对华西雨屏区柳杉林土壤氮矿化有显著影响(p0.05);相同水分条件下,土壤净氨化速率和氮净矿化速率均随温度的升高而增加;净硝化速率先随温度的升高而增加,在25℃时达到最大值,之后又随温度的升高而降低。相同温度条件下,土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率均先随水分含量的升高而增加,在60%FWC时达到最大值,之后又随水分含量的升高而降低。在温度和湿度16个交互处理中,35℃和60%FWC条件下土壤净氨化速率和氮净矿化速率最高,在25℃和60%FWC条件下土壤净硝化速率最高;在5℃和20%FWC条件下土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率最低。土壤氮净矿化的最适温度和湿度分别为32.9℃和64.1%FWC。研究区各土壤水分含量(x1)和温度(x2)条件下的氮净矿化速率(y7)可用关系式y7=-0.5374+0.05001x2+0.04374x1-0.0009228x22-0.0003749x12+0.000215x1·x2进行估算。土壤氮矿化Q10值在5~35℃内随温度的升高而降低,氮净矿化在5~15℃内对温度敏感性最高。氮净矿化作用产生的无机氮中铵态氮占77.6~87.6%,说明该区柳杉人工林表层土壤氮矿化形成的铵态氮只有少部分转化成了硝态氮,这有利于减少研究区多雨条件下矿质氮的淋失。     

太湖地区稻麦轮作农田改葡萄园对土壤氮转化过程的影响

采用15N成对标记技术结合数值模型,测定太湖地区两种土地利用方式(稻麦轮作农田和葡萄园)下的土壤氮素初级转化速率,探讨了土地利用方式改变对土壤供氮和保氮能力的影响。结果表明,葡萄园土壤初级矿化速率高于稻麦轮作农田土壤,但是其NH4+-N同化速率几乎可以忽略不计(0.02 mg kg-1 d-1),自养硝化成为培养条件下葡萄园土壤NH4+-N的唯一去向。葡萄园土壤初级自养硝化速率(15.85 mg kg-1 d-1)显著高于稻麦轮作农田土壤(13.65 mg kg-1 d-1),但两者初级异养硝化速率和NO3--N同化速率均接近零值。可见,太湖地区稻麦轮作农田改种为葡萄园后,土壤NH4+-N同化速率显著降低而自养硝化速率增加,由此导致更多的NO3--N在土壤中累积,进而可能增加土壤中N的淋溶和径流损失风险。     

植物类型与改良方式对重构土壤氮转化速率的影响

[目的] 研究不同植物与改良方式对重构土壤氮转化率的影响,为提高矿区重构土壤可利用氮素含量提供理论依据。[方法] 以取自内蒙古自治区通辽市扎哈淖尔露天煤矿的采矿剥离物为基质配制重构土壤,分别以鸡粪肥、自制改良剂对其进行改良,并选取4种类型的植物,研究这两个因素对无机氮存在形式、氮净矿化率、净氨化率和净硝化率的影响。[结果] 硝态氮是重构土壤中无机态氮存在的主要形式,改良剂、植物及其交互作用对重构土壤氮净矿化率、净氨化率和净硝化率有极显著影响,自制改良剂改良可以显著提高重构土壤中铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的含量及净硝化率,紫花苜蓿可以显著提高重构土壤中硝态氮含量及氮净矿化率。90 d时重构土壤的氮净矿化率最高。[结论] 播种90 d内,重构土壤中无机态氮存在形式由铵态氮向硝态氮转化,添加自制改良剂能够提高重构土壤中无机态氮含量,对矿区重构土壤的净氨化率、净硝化率及氮净矿化率的提高有促进作用。     

蚯蚓活动对土壤氮素矿化的影响

通过室内培养试验和田间长期定位试验,探讨了蚯蚓活动对土壤矿质氮的影响。发现蚯蚓对NH4+-N、NO3--N,以及矿质总氮(NH4+-N+NO3--N)均有显著影响,且加速了土壤氮素矿化。小区试验中,在2001年稻季和2003年麦季,蚯蚓活动显著提高了NO3--N和矿质总氮(p<0.05*),但在其他时期,未有显著影响。室内培养试验中,蚯蚓活动明显加速了氮素矿化。尤其在未施用秸秆时,蚯蚓处理后的硝态氮和矿质总氮明显增加,且累积净矿化量和净矿化率也有显著提高。     

不同外源氮对石灰性土壤硝化作用的影响及其动力学分析

为了揭示外源氮源对石灰性土壤硝化作用的影响机理,以钙积半干润均腐土（Cal-Ustic Isohumasols）为材料,采用室内培养方法研究了不同添加量和不同氮源对土壤硝化作用的影响,并建立了对应的硝化模型。结果表明,NH4+-N消耗速率和NO3--N增加速率呈S曲线变化,NH4+-N消耗速率高于NO3--N增加速率。氮素添加量与NH4+-N消耗速率和NO3--N增加速率呈正相关,硝化菌外的因子对NH4+-N和NO3--N的吸收与NH4+-N添加量呈正相关;不同氮素添加量对硝化作用影响程度不同,当氮素添加量为N 75 mg /kg,干土时,硝化作用较彻底。SO42-可加快硝化作用速率,同时也可改变其他因子对NH4+-N和NO3--N的利用。     

几种蔬菜对硝态氮、铵态氮的相对吸收能力

采用溶液培养方法探讨了莴笋、菠菜、小白菜和大青菜 4种蔬菜作物对硝、铵态氮的相对吸收能力以及这两种氮源对它们生长发育的影响。结果表明 ,单独供给NO3-N ,4种作物均生长发育良好 ;供给NO3--N +NH4+-N(NO3-∶NH4+=1∶1) ,生长量均有所下降 ,而单独供给NH4+-N时 ,生长量则大幅度下降。莴笋单独供给NO3--N时 ,其吸氮量显著高于供给NO3--N +NH4+-N的处理 ,大青菜、菠菜供给NO3--N +NH4+-N与单独供给NO3--N相比吸氮量大体相当 ;小白菜同时供应NO3--N +NH4+N时吸氮量最高 ,供给NO3--N时次之 ,供给NH4+-N时显著降低。供给NH4+-N时 4种作物吸氮量均比其它氮源显著降低。 4种作物对NO3--N与NH4+-N的吸收具有明显的偏向性。供给等氮量铵、硝态氮 (NO3--N +NH4+-N处理 )时 ,菠菜、小白菜吸收的NO3-N显著多于NH4+-N ,表现出喜硝性 ,莴笋则与此相反 ,表现出喜铵性 ;而大青菜对两种形态氮素的吸收量相差不多 ,表现出兼性吸收的特点。但上述偏向性具有阶段特点 ,即喜硝作物可能在某一阶段表现出喜铵性状     

黄瓜幼苗干物质积累、膨压及光合速率对铵态氮和硝态氮的响应

采用溶液培养方法,研究了氮素形态及水平对黄瓜干物质积累、膨压及光合速率的影响。结果表明,同一氮素水平时,NO3--N处理黄瓜干物质重量、叶片面积、叶片含水量、水势、膨压等均高于NH4+-N处理。低水平NH4+-N(5mmol/L)对黄瓜光合速率影响不大,甚至高于同水平NO3--N处理的,叶片面积稍有减小;高水平NH4+-N不仅显著抑制黄瓜干物质的积累,叶片面积仅是同水平NO3--N处理的12.7%,最小光合速率（Pn）为CO2 1.6mol/（m2·s）,仅为同水平NO3--N处理的10%左右。NH4+-N处理引起黄瓜叶片面积的减小与叶片膨压降低相关性较大,相关系数为0.98;膨压与叶片水势直接相关,而渗透势对此影响不大。高水平NO3--N对黄瓜产生了渗透胁迫,抑制黄瓜生长,表现在渗透调节物质的大量积累。不同黄瓜品种对氮素形态及水平响应差异较大,所有处理中新泰密刺长势均好于吉尼罗。低水平的NH4+-N对黄瓜干物质的积累影响不大,高水平则明显抑制其生长。说明高浓度铵态氮对植物产生了毒害,而高浓度的硝态氮则是渗透胁迫。     

模拟氮沉降对小兴安岭地区人工红松林土壤氮转化的影响

以我国小兴安岭地区凉水国家级自然保护区30年林龄的人工红松林为研究对象,建立对照(0 kg hm~(-2)a~(-1))、低氮(20 kg hm~(-2)a~(-1))、中氮(40 kg hm~(-2)a~(-1))和高氮(80 kg hm~(-2)a~(-1))四种模拟氮沉降水平的样地;采用室内培养试验,研究了短期模拟氮沉降对人工红松林土壤氮净矿化、净硝化速率和氧化亚氮排放的影响。结果表明,与对照处理相比,经过2年的模拟氮沉降处理,土壤的净矿化、净硝化速率都有降低趋势。与对照相比,低氮、中氮、高氮土壤净矿化速率分别降低了16.9%、20.6%和25.2%,土壤净硝化速率分别降低了16.7%、20.9%和25.5%,但是处理间差异没有达到显著水平。净硝化速率与净矿化速率呈显著正相关关系(P0.05),表明净矿化速率降低减少铵态氮供应量可能是氮沉降处理降低净硝化速率重要原因。另外,模拟氮沉降处理导致土壤p H降低也不利于硝化作用。中氮和高氮处理土壤氧化亚氮累积排放量分别比对照高84%和40%,但是差异不显著。高的氮沉降量使硝化过程中氧化亚氮的排放比例增加,可能是中氮和高氮处理下净硝化速率下降而土壤氧化亚氮排放量却增加主要原因。研究结果表明,氮沉降会影响我国小兴安岭地区森林土壤氮矿化和硝化过程,但是由于实验开展观测时间较短,其影响规律还需长期实验验证。     

采用15N同位素稀释法研究不同层次土壤氮素总转化速率

采用15N同位素稀释方法,开展短期(7天)室内培养实验,估算了一水稻土0~20、20~60和60~90 cm土层土壤主要N素转化过程的总转化速率,结果表明,标记N溶液加入后2 h内各土层土壤的总矿化、硝化、固定速率显著高于其他时间段(p<0.01)。2 h后,矿化速率在小范围内起伏。0~20 cm土层土壤N素的硝化速率随培养时间延长而降低,另外两层土壤则基本保持稳定,硝化速率的变化与硝化作用底物NH4+-N浓度的变化呈显著正相关。值得注意的是,外源无机N溶液加入后2 h内,大量NH4+-N和NO3--N被固定,并认为N素的非生物固定起主导作用。2 h后,出现了N素在固定与再矿化间反复转换的现象。实验结果表明,与净转化速率相比总转化速率能更好地描述单个N素转化过程,但由于外源N加入对N素转化的影响、再矿化作用以及忽略了N素转化过程中的气体损失、DNRA(硝态氮异化还原为铵)过程等,本研究结果与真实值间存在一定差异。     

重庆缙云山三种典型林分穿透水和树干茎流中氮素特征研究

为研究重庆酸雨区森林生态系统中氮湿沉降在不同林分中的分布特征,以重庆缙云山为站点,于2012年5月到10月间,测定了针阔混交林、常绿阔叶林和毛竹林三种典型林分内大气降水、穿透雨和树干茎流的铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和可溶性有机氮(DON,Dissolved Organic Nitrogen)浓度,并进行系统分析。结果表明:(1)各林分降雨组分中氮浓度均值关系为:NH4+-NNO3--NDON,NH4+-N和NO3--N的最小值分别为1.84 mg L-1和1.11 mg L-1,而DON浓度不超过0.47 mg L-1;(2)相比于大气降水,各林分的穿透雨和树干流的氮浓度都有增加,林分上分布表现为:针阔混交林常绿阔林毛竹林;(3)在时间尺度上,各林分穿透雨NH4+-N和NO3--N浓度的最高值、次高值和最低值分别出现在10月份、8月份和6月份,林分间差异不显著。树干茎流无明显时间分布规律,林分间无显著差异。研究指出,降雨量不是决定氮浓度的关键因子,而林分对氮浓度的影响作用显著。     

春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮对施氮的响应

为了提高氮肥增产效益,减少对环境的污染,通过田间试验研究了施氮量对春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮的影响。结果表明,施氮量较低时,春玉米籽粒产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于180 kg·hm-2时,产量保持不变或有减少趋势。氮肥农学利用率、氮素吸收效率、氮素偏生产力和氮收获指数均随着施氮量增加显著降低,氮肥表观利用率和氮肥生理利用率均先增加后降低。从苗期到收获期,施氮处理0~60 cm土层硝态氮含量呈现"上升—下降—上升—下降—稳定"的变化趋势,而60~120 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势。随着土层加深,土壤硝态氮含量呈波浪式下降,施氮量240 kg·hm-2和300 kg·hm-2处理在60~100 cm土层硝态氮含量均显著高于其他处理。随着施氮量增加,0~120 cm土层硝态氮累积量显著增加,当施氮量超过240kg·hm-2时,土层中累积的硝态氮存在着较大的淋溶风险。综合考虑产量、氮肥效率和环境效应,179~209 kg N·hm-2是本试验条件下春玉米的合理施氮量。     

施氮对水稻产量、氮素利用及土壤无机氮积累的影响

通过田间试验研究了不同施氮量(0、60、120、180和240 kg hm~(-2))对水稻氮肥利用、产量、土壤氮素供应及氮素平衡的影响,结果表明,水稻产量随施氮量的增加呈先增后降的趋势,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后产量下降,根据水稻产量(y)和施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量为204 kg hm~(-2)。施用氮肥可显著增加水稻氮吸收总量,并随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后,氮吸收总量不再显著增加。氮肥当季回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均随施氮量的增加而下降,分别由44.0%、25.5 kg kg~(-1)、145.6 kg kg~(-1)和58.1 kg kg~(-1)下降至31.1%、13.6 kg kg~(-1)、43.6 kg kg~(-1)和43.7 kg kg~(-1)。氮收获指数表现为随施氮量的增加先增后降,以施氮量180 kg hm~(-2)处理最高,为68.7%。土壤无机氮(Nmin)含量在水稻整个生育期呈现先快速下降后缓慢升高的趋势,施氮处理各层土壤Nmin积累量与不施氮处理差异均达显著水平(P0.05),且基本随着施氮量的增加而增加。水稻成熟期土壤残留Nmin量和表观损失均随施氮量的增加而增加。氮盈余主要以土壤Nmin残留量为主,表观损失在氮盈余比例较小,但随着施氮量的增加显著增加。水稻氮吸收量、土壤无机氮残留量和氮素表观损失量与施氮量呈显著的正向相关性。在本试验条件下,综合水稻产量、氮肥利用效率和土壤无机氮积累等方面的因素,在吉林省水稻主产区,适宜施氮量应控制在180~204 kg hm~(-2)范围内。     

滴灌施氮对春玉米氮素吸收、土壤无机氮含量及氮素平衡的影响

为解决吉林省半干旱区滴灌施肥条件下氮肥合理施用问题,通过2年(2015—2016年)田间试验,研究了覆膜滴灌条件下施氮量(0,70,140,210,280,350kg/hm~2)对春玉米产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡的影响。结果表明:施氮量在70~210kg/hm~2范围内玉米产量随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过210kg/hm~2后,处理间产量无显著差异;将玉米产量(y)与施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量分别为195.1,201.0kg/hm~2。施氮显著提高了玉米各生育时期氮积累量,其中灌浆期和成熟期氮积累量以施氮量210kg/hm~2处理最高。氮素当季回收率、农学利用率和偏生产力均随施氮量的增加而下降。玉米成熟期0-200cm剖面土壤硝态氮和铵态氮含量随土层深度增加呈逐渐下降的趋势;施氮提高了0-200cm土壤硝态氮和铵态氮含量,其中施氮量280,350kg/hm~2处理40-200cm土层硝态氮含量显著高于其他施氮处理。玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量与施氮量呈极显著的正相关;玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量分别占增加纯氮的21.6%~23.3%,33.0%~37.4%,41.0%~43.7%。综上所述,在本试验条件下,综合产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡等因素,在吉林省半干旱区滴灌施肥适宜施氮量应控制在195~210kg/hm~2。     

作物需氮的遥感测量及变量施肥技术

为了替代在作物播种前就决定施氮量的传统技术,提出了一种基于作物生长过程中根据作物及土壤状况来决定施肥量的氮肥管理系统。在作物刚发芽时,系统只供给少量的氮肥;在作物需要并能够吸收利用大量氮肥时,系统在最佳的时间和地点施加足量的氮肥。该文叙述了该系统中必不可少的两项技术:作物需氮遥感测试技术和变量施肥技术。专门研究了利用多光谱图像传感器的遥感技术,发现多光谱图像与叶绿素含量之间有密切联系。这说明可利用多光谱图像传感器的测试结果来描述玉米需氮的状况。另外,还开发了一种由脉宽调节管(PWM)、压力控制器、由电脑设定的喷嘴控制系统和基于含量分布图的应用软件组成的变量控制系统。这种变量控制系统包含25个能各自单独调节流量的18m覆盖宽的喷嘴。该文展示了该系统在伊利诺斯州和爱荷华州试验田中应用的研究结果。1998年,在伊利诺斯州和爱荷华州4块试验田中,玉米平均产量每公顷增长了1440kg。1999年,在爱荷华州的6块试验田,玉米平均每公顷产量增长了440kg。     

水氮互作对冬小麦氮素吸收分配及土壤硝态氮积累的影响

试验采用完全随机裂区设计,研究不同灌水和施氮处理对田间冬小麦氮素吸收转运分配以及成熟期土壤剖面硝态氮分布积累的影响.结果表明:冬小麦氮素吸收速率在拔节-开花期达到最大;阶段氮素吸收量、籽粒氮素积累量和氮收获指数均随灌水量的增加而增加,表现为W1500＞W1200＞W900＞W0;施氮量超过150 kg/hm2时,籽粒氮素积累量、氮收获指数,拔节-成熟期的氮素吸收量不再显著增加;灌水和施氮均能增加冬小麦营养器官氮素转移量,氮素转运率随施氮量增加而增加,氮素转运贡献率随灌水量的增加而降低;冬小麦成熟期表层(0-20 cm)土壤硝态氮含量随着灌水量增加而降低,表现为W0＞W900＞W1200＞W1500;相同灌水处理下,各土层硝态氮含量随施氮量的增加而增加,施氮处理能显著增加0-120 cm土层硝态氮含量,当施氮量超过150 kg/hm2时,随灌水量增加,土壤剖面中的硝态氮由上层向下层移动.     

氮形态和硫水平对烤烟氮、硫、钾等营养的影响

红壤和潮土培育烤烟,100%铵态氮、100%硝态氮和50%铵氮+50%硝氮等3种氮形态和2种硫施用量的盆栽试验研究表明,增加硝态氮肥供给比例,有利于烤烟生长,烟株叶片干重、株高、干径增加。施硫增加,各叶位全硫含量均显著增加,下部叶片明显累积较多的硫。硝态氮处理红壤和潮土生长烟叶硫含量降低。烟叶氮含量也受供氮形态影响,硝态氮供给比例增加,烟叶全氮含量均较高。供硫增加,烟叶钾含量下降;100%铵氮处理烟叶钾累积较多,NH4+没有抑制K的吸收。     

不同氮素添加对不同土地利用方式黑土氮素转化特征的影响

以吉林省典型黑土区的玉米、果树、森林、水稻和菜地土壤为研究对象,采用室内培养法研究氮素在不同土地利用方式黑土中的形态转化特征。结果表明:施加氮肥使不同土地利用方式黑土的铵态氮和硝态氮含量均有不同程度的提高,其中铵态氮含量差异不显著,硝态氮含量差异显著。对于施加尿素的处理而言,S2(129.82 mg/kg)和C2(138.01 mg/kg)硝态氮含量显著高于G2(111.89 mg/kg)和D2(105.35 mg/kg),且Y2(126.92 mg/kg)显著高于D2。对于施加磷酸二铵的处理而言,各土壤硝态氮含量由大到小的顺序为C3(160.23 mg/kg)>Y3(150.00 mg/kg)>S3(140.12 mg/kg)>G3(133.45 mg/kg)>D3(126.70 mg/kg),且C3和Y3显著高于G3和D3。土壤净矿化速率和净硝化速率分别与土壤C/N,土壤微生物量碳、土壤微生物量氮呈显著负相关。整个培养期间,Y、G、C和D土壤平均NMR由大到小的顺序均为处理2>处理3>CK处理,S土壤平均NMR由大到小的顺序为处理3>处理2>CK处理。Y、G和D土壤平均NR由大到小的顺序均为处理2>处理3>CK处理,S和C土壤平均NR由大到小的顺序为处理3>处理2>CK处理。土壤理化性质对黑土氮素转化特征有重要影响。     

施氮量对冀西北春玉米氮肥利用率和土壤硝态氮时空分布的影响

在田间条件下研究了施氮量对春玉米产量、氮肥利用率和土壤硝态氮时空分布的影响,旨在为冀西北春玉米氮肥优化管理提供理论依据。研究结果表明,春玉米产量随施氮量的增加而提高,当施氮量高于225 kg/hm2时,春玉米产量和氮肥利用率显著降低。从春玉米播种前到收获后,不施氮处理0-90 cm各土层硝态氮含量不断降低,施氮处理0-30 cm和30-60 cm土层硝态氮含量呈先上升后迅速下降并保持稳定的趋势,而60-90 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势;春玉米收获后随着土层深度的增加,硝态氮呈波浪式下降,施氮量300,375 kg/hm2处理60-90,120-150,150-180 cm土层硝态氮含量显著高于其它处理。随着施氮量的增加,春玉米0-90,90-180,0-180 cm土层硝态氮累积量均呈增加趋势,高施氮量土层累积的硝态氮存在着更大的淋溶风险。因此,综合分析氮肥用量对春玉米产量、氮肥利用率的影响,并考虑土壤硝态氮时空分布下的环境风险,合理的施氮量应控制在195~225 kg/hm2之间。     

不同施氮处理对水稻产量、氮素吸收及利用率的影响

大田试验条件下研究了不同施肥处理对水稻产量、氮素吸收及利用率的影响,以期为肥料的合理施用提供依据。结果表明,与不施肥处理(CK)相比,各施肥处理均显著提高了稻谷产量,增产率为28.5%~40.0%;不同施肥处理间却无显著差异。施肥处理水稻产量的提高主要归因于有效穗和每穗粒数的增加,增幅分别为5.5%~26.1%,25.2%~57.0%。养分吸收结果表明,施氮处理显著提高了水稻的氮素吸收量,且主要分配于稻谷,所占比例为71.3%~79.0%。与习惯施肥处理(T1)相比,优化施肥(T2)、控释尿素(T3)、控释尿素与普通尿素配施(T4)处理在减少氮肥用量21.6%的条件下,稻谷产量没有降低,而氮肥农学利用率、氮肥偏生产力以及氮肥生理利用率和氮收获指数都有所增加,分别提高3.2~6.9 kg/kg、11.7~15.4 kg/kg、7.0~30.6 kg/kg、0.04~0.08,且均表现为控释尿素处理(T3)处理最高。可见,采用合理的肥料及科学的施用方法均可显著提高养分的利用效率。