土壤-根系微区养分状况的研究 Ⅵ.不同形态肥料氮素在根际的迁移规律

本文研究了不同形态氮肥施用后,氮素在作物根际的分布规律,及其与作物种类、土壤水分条件的关系.在淹水条件下的水稻根际土壤中,(NH₄)₂SO₄和(NH₂)₂CO荨NH₄⁺-N肥,其亏缺率随离根面距离增加呈指数相关的减小.而旱作条件下的玉米、大麦、黑麦草等作物根际NH₄⁺-N肥料在离根面1-3毫米内存在相对累积,然后再出现亏缺梯度.试验证明,NH₄⁺-N在旱作根际的相对累积,部分来源于根系分泌物.然而,NO₃^--N肥即使在淋失量较大的情况下,无论在淹水水稻还是旱作根际土壤中均未测出亏缺,仅存在累积.     

不同铵态氮水平对水稻根际固氮活性的影响

本试验观察了在杭州生态条件下土壤中不同NH₄⁺-N水平对水稻根际固氮活性的影响。试验的结果表明:1.NH₄⁺-N肥在一定时间内对水稻根际固氮活性具有明显的抑制效应,施用量越大,其抑制作用越严重。土壤速效氮浓度与水稻根际固氮活性之间呈高度(或中度)负相关,不同生育期两者的相关系数r值在-0.4288—0.9945之间。2.土壤速效氮对水稻土柱固氮活性抑制的起始浓度为20ppm。3.NH₄⁺-N对水稻根际固氮活性的抑制时间随施用量而不同,低氮区在20天左右,中氮区和高氮区在25—30天左右。此后施氮区对水稻根际固氮活性具有促进作用。     

铁和不同形态氮素对玉米植株吸收矿质元素及其在体内分布的影响——Ⅰ.对氮、磷、钾、钙、镁等营养元素的影响

用营养液培养方法研究了铁和两种形态氮素(NO₃^--N和NH₄⁺-N)对玉米植株吸收氮、磷、钾等大量元素和钙、镁等中量元素及其在体内分布的影响。结果表明:与NO₃^--N相比,供应NH₄⁺-N促进了玉米对氮的吸收,在缺铁条件下,降低了对磷、钾、钙及镁的吸收。铁和NH₄⁺-N都显著提高了玉米植株各器官中氮的含量。与NH₄⁺-N处理相比,NO₃^--N处理的新叶中磷含量显著增加,但铁的供应对植物体内磷的含量无显著影响。使用NO₃^--N显著提高了玉米新叶和老叶中钾的含量,根和茎中钾的含量无明显影响。铁的供应降低了新叶和老叶中钾的含量。供铁时,NH₄⁺-N处理的玉米新叶中钙和镁的含量显著低于NO₃^--N处理,而在缺铁时则无显著差异。     

宁夏引黄灌区稻田氮素浓度变化与迁移特征

过量施氮与不合理灌水是农田面源污染加剧的主要原因。为了寻求较优的水氮管理模式以促进农业生产和减少农田退水对黄河水体的污染, 在宁夏引黄灌区典型稻田中开展了不同水氮条件下稻田氮素迁移转化规律研究。结果表明: 不同水氮条件下稻田田面水NH₄⁺-N 与NO₃^--N 浓度伴随施肥出现明显峰值, NO₃^--N 峰值出现时间较NH₄⁺-N 晚, 且变化较平缓。3 次追肥时期和整个生育期田面水NH₄⁺-N 平均浓度与施氮量和灌水量都呈显著相关, 田面水NO₃^--N 平均浓度与施氮量呈显著正相关, 与灌水量相关性不显著。稻田30 cm与60 cm 深度的直渗水NH₄⁺-N 浓度受施肥影响较大, 与田面水NH₄⁺-N 浓度变化规律相似, 90 cm 处直渗水NH₄⁺-N 浓度峰值出现较为滞后, 且浓度较上层土体低, 120 cm 处直渗水NH₄⁺-N 浓度大体呈现持续上升趋势,整个生育期直渗水NH₄⁺-N 平均浓度与施氮量呈显著相关, 仅30 cm 处NH₄⁺-N 平均浓度与灌水量呈负相关, 其他土层深度不显著。30 cm 与60 cm 直渗水NO₃^--N 浓度在首次灌水后急剧下降, 在施肥后有较小幅度上升, 90 cm 与120 cm 直渗水NO₃^--N 浓度下降缓慢, 仅30 cm 处NO₃^--N 平均浓度与施肥量显著正相关。总的结果表明减少施肥或灌水均可达到减少农田氮素淋失的目的。     

微塑料输入与秸秆添加对潮土和黄棕壤氮淋溶的影响

为探究微塑料输入与秸秆添加对农田土壤氮淋溶的影响，以潮土和黄棕壤为研究对象，每种土壤各设置8个处理，包括对照（CK）、低量微塑料（PE1）、中量微塑料（PE2）、高量微塑料（PE3）、秸秆（S）、秸秆+低量微塑料（S+PE1）、秸秆+中量微塑料（S+PE2）、秸秆+高量微塑料（S+PE3），研究了添加秸秆与不添加秸秆条件下，不同微塑料输入量对土壤氮淋溶的影响。结果表明，仅添加微塑料条件下，与对照（CK）相比，潮土PE1、PE2、PE3处理总氮（TN）淋溶量均无显著差异，黄棕壤仅PE1处理显著增加了TN淋溶量。在添加秸秆（S）处理中，与对照（CK）相比，潮土添加秸秆后显著降低了硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）、TN淋溶量，分别降低了31.15%、13.45%、15.26%，黄棕壤添加秸秆后显著增加了TN淋溶量，增加了22.56%。添加秸秆处理相较于不添加秸秆处理，潮土各浓度微塑料输入下NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN的累计淋溶量呈降低趋势，而黄棕壤低量微塑料输入降低了TN淋溶量，高量微塑料输入增加了TN淋溶量。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析表明，在潮土中添加秸秆主要通过影响淋溶液pH和NO₃^--N淋溶量影响氮素淋溶，微塑料添加量对氮淋溶无显著影响；在黄棕壤中添加秸秆主要通过影响淋溶液NO₃^--N、NH₄⁺-N淋溶量影响氮淋溶，微塑料添加量主要通过影响淋溶液NH₄⁺-N淋溶量影响氮淋溶。研究结果可为农田土壤微塑料污染风险的管控及减少土壤氮素的淋失提供依据。     

中国陕西省施有机肥黄土NH4+固定的热力学性质

Some thermodynamic properties of NH₄⁺ fixation by loess soil in plowing and clay layers are discussed. The results indicate that the four ion adsorption equations commonly used can describe the properties of NH₄⁺ fixation in these soils under constant temperature. Among the four adsorption equations, the single-surface Langmuir equation is the best. When the concentration of NH₄Cl solution is 10^-1 mol below, the Freundlich equation can be used. The changes of apparent standard free energy (ΔG°), enthalpy (ΔH°) and entropy (ΔS°) illustrate that NH₄⁺ fixation in soil is an endothermic adsorption and spontaneous reaction, and the process can be enhanced by a higher temperature and clay content in soil. The "proper value of NH₄⁺ fixation by soil (K₁ × q_m) increased with increasing clay content and temperature. The heat of NH₄⁺ fixation in soil (Q_m) confirms the conclusions made in this paper.     

铁和不同形态氮素对玉米植株吸收矿质元素及其在体内分布的影响 Ⅱ.对铁、锰、铜、锌等营养元素的影响

用营养液培养方法研究了铁和两种形态氮素对玉米植株吸收铁、锰、铜、锌等微量元素及其在体内分布的影响。结果表明:与硝态氮(NO₃^--N)相比,铵态氮(NH₄⁺-N)显著提高了玉米对铁的吸收,降低了对锰、铜及锌的吸收。供铁也明显提高了植株地上部铁的吸收总量,降低了锰及锌的吸收量,尤其是在供应No₃^--N时这种作用更为明显。在缺铁条件下,NH₄⁺-N处理的玉米新叶中铁的含量明显高于NO₃^--N处理;而新叶、老叶、茎中锰、锌、铜含量以及根中锰、锌含量都明显低于NO₃^--N处理。但使用NH₄⁺-N时,根中铜的含量较高。在供铁条件下,NH₄⁺-N处理的玉米植株四个不同器官中锰和锌的含量显著低于NO₃^--N处理的植株,而铜的含量正好相反。在缺铁条件下,玉米新叶中活性锰、活性锌的含量显著高于供铁处理;与NO₃^--N相比,NH₄⁺-N的供应也显著降低了玉米新叶中活性锰以及活性锌的含量。     

不同氮素形态配比对网纹甜瓜干物质分配和氮代谢的影响

该文研究了4种氮素形态配比(NO^-₃-N∶NH⁺₄-N分别为100∶0，75∶25，50∶50和25∶75)对基质栽培网纹甜瓜(品种为“春丽”和“蜜玲珑”)干物质积累和氮代谢的影响。结果表明,不同氮素形态配比影响了植株各器官干重占全株干重的百分比。随氮素形态中氨态氮比例的增加，叶片中硝酸还原酶、硝酸盐含量和可溶性蛋白质含量逐渐降低，而游离氨基酸含量则在NO^-₃-N∶NH⁺₄-N为50∶50的处理中最高。     

长期种植苜蓿对土壤氮素营养的作用

13年长期施肥和轮作试验结果表明，连续种植苜蓿时N肥、P肥、有机肥的配合施用(NPM)较单施P肥对提高土壤硝态氮(NO^-₃-N)含量水平有较好效果；而无论施肥与否，种植苜蓿对土壤深层NO^-₃-N均造成不同程度的亏缺。苜蓿(NPM)连作较小麦(NPM)连作土壤NO^-₃-N利用率高；种植苜蓿对土壤铵态氮(NH⁺₄-N)分布影响与NO^-₃-N不同，深层土壤CK、NPM配施处理NH⁺₄-N含量明显高于施P和裸地处理，不同作物种植系统中以苜蓿连作土壤剖面中NH⁺₄-N含量最高。与其他轮作相比，苜蓿连作在提高土壤剖面供N能力方面有较好作用。     

不同铵硝配比对弱光下白菜氮素吸收及相关酶的影响

以黑色遮阳网覆盖模仿弱光环境, 使光照强度为自然光的20%左右, 以自然光照为对照, 采用精确控制水培溶液氮素营养, 研究NH₄⁺-N/NO₃^--N 比例分别为0/100、25/75、50/50、75/25、100/0 对弱光下白菜氮代谢及硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性的影响。结果表明, 弱光下, 白菜的鲜重及叶片总氮量以NH₄⁺-N/NO₃^--N 比为25/75 时最大, NH₄⁺-N/NO₃^--N 比为100/0 时最低。随弱光处理的进行, 白菜叶片中硝酸还原酶活性及谷氨酰胺合成酶活性均呈下降趋势, 但NH₄⁺-N/NO₃^--N 比为25/75 时, 可维持叶片内较高的硝酸还原酶活性及谷氨酰胺合成酶活性。试验表明, NH₄⁺-N/NO₃^--N 比25/75 是白菜在弱光下生长的较适宜氮素形态配比。     

长期施肥对土壤固定态铵含量及其有效性影响

棕壤连续13年定位试验表明,长期施用化肥或低量有机肥对土壤固定态接含量均无显著影响;而施用高量有机肥区固定态接含量比试验前平均增加30.2％。这部分增加的固定态按主要来自土壤有机氮矿化补充。施肥后固定态铵的净增加量超过作物施氮量是土壤激发效应的结果。土壤原有固定态铵含量在113～116mg／kg,对作物无效,而新固定态按时作物有效。生长季耕层土壤固定态铵总释放量（N）对照区为43kg／hm2,化肥区平均为110kg／hm2;有机肥与化肥配合区平均为165kg／hm2。施钾对固定态铵的释放有一定抑制作用。     

Effects of substituting chemical fertilizers with manure on rice yield and soil labile nitrogen in paddy fields of China: A meta-analysis

Substituting chemical fertilizers with manure is an important method for efficient nutrient management in rice cropping systems of China.Labile nitrogen(N) is the most active component of the soil N pool and plays an essential role in soil fertility.However,the effects of manure substitution on soil labile N in rice cropping systems and their relationships with soil properties,fertilization practices,and climatic conditions remain unclear and should be systematically quantified.Here,we investiga...     

长期施肥对土壤酶活性和氮磷养分的影响

10年定位试验的结果表明，有机肥与化肥配合施用能提高土壤有机质和氮磷养分含量，增强土壤蛋白酶、脾酶、转化酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性。其中，土壤蛋白酶、腺酶、转化酶的活性与土壤NH4+-N和有机质，土壤磷酸酶的活性与土壤有效磷和有机质呈显著或极显著正相关。有机肥和化肥长期配合施用，可为作物生长创造一种良好的土壤环境。在水稻生育期，土壤蛋白酶、脲酶和转化酶的活性随水稻生育期递进而降低;土壤磷酸酶的活性在水稻拔节期至抽穗期最高，分蘖期和成熟期较低。土壤的酶活性与氮、磷养分的有效化密切相关。     

水稻根际和周围土壤中微生物功能基因丰度与碳、氮状况及其通量之间的关系

Rapid nitrogen（N） transformations and losses occur in the rice rhizosphere through root uptake and microbial activities. However,the relationships between rice roots and rhizosphere microbes for N utilization are still unclear. We analyzed different N forms（NH＋4,NO-3, and dissolved organic N）, microbial biomass N and C, dissolved organic C, CH4 and N2O emissions, and abundance of microbial functional genes in both rhizosphere and bulk soils after 37-d rice growth in a greenhouse pot experiment. Results showed that the dissolved organic C was significantly higher in the rhizosphere soil than in the non-rhizosphere bulk soil, but microbial biomass C showed no significant difference. The concentrations of NH＋4, dissolved organic N, and microbial biomass N in the rhizosphere soil were significantly lower than those of the bulk soil, whereas NO-3in the rhizosphere soil was comparable to that in the bulk soil. The CH4 and N2O fluxes from the rhizosphere soil were much higher than those from the bulk soil. Real-time polymerase chain reaction analysis showed that the abundance of seven selected genes, bacterial and archaeal 16 S rRNA genes, amoA genes of ammonia-oxidizing archaea and ammonia-oxidizing bacteria, nosZ gene, mcrA gene, and pmoA gene, was lower in the rhizosphere soil than in the bulk soil, which is contrary to the results of previous studies. The lower concentration of N in the rhizosphere soil indicated that the competition for N in the rhizosphere soil was very strong, thus having a negative effect on the numbers of microbes. We concluded that when N was limiting, the growth of rhizosphere microorganisms depended on their competitive abilities with rice roots for N.     

Effects of Rhizosphere and Long-Term Fertilization Practices on the Activity and Community Structure of Denitrifiers Under Double-Cropping Rice Field

The soil physicochemical properties, soil denitrification rates (PDR), denitrifiers via nitrite reductases (nirK and nirS) and nitrous oxide reductase (nosZ), abundance and community composition of denitrifiers in both the rhizosphere and bulk soil from a long-term (32 year) fertilizer field experiment conducted during late rice season were investigated by using the MiSeq sequencing, quantitative PCR, terminal restriction fragment polymorphism (T-RFLP). The experiment including four treatments: without fertilizer input (CK), chemical fertilizer alone (MF), rice straw residue and chemical fertilizer (RF), and organic manure and chemical fertilizer (OM). The results showed that the application of rice straw residue and organic manure increased soil organic carbon (C), total nitrogen (N), and NH₄⁺-N contents. The nirK, nirS, and nosZ copy numbers with OM and RF treatments were significant higher than that of the MF and CK treatments in the rhizosphere and bulk soil (p < 0.05). The principal coordinate analysis (PCoA) analysis showed that the different parts of root zone are the most important factors for the variation of denitrifying bacteria community, and the different fertilization treatments is the second important factors for the variation of denitrifying bacteria community. The MiSeq sequencing result showed that nirK, nirS and nosZ-type denitrifiers communities within bulk soil had lower species diversity compared with rhizosphere soil, and were dominated by Rhizobiales, Rhodobacterales, Burkholderiales, and Pseudomonadales. As a result, the application of fertilization practices had significant effects on soil N and PDR levels, and affected the abundance and community composition of N-functional microbes.     

厌氧土壤灭菌不同添加物对日光温室土壤性质及微生物群落的影响

厌氧土壤灭菌(ASD)作为替代化学农药熏蒸灭菌技术在各地逐渐推广,但不同土壤类型、不同添加物厌氧土壤灭菌效果具有较大差异,田间条件下明确当地不同添加物厌氧灭菌对土壤性质及微生物群落效应,为日光温室绿色环保的土壤灭菌方法提供科学依据。结果表明:(1)除添加碳酸氢铵(AB)处理外,其他处理均可以显著降低0—20 cm土层电导率(EC),但仅灌水不添加物料(CK)处理20—40 cm土层NO_3~--N和EC显著增加,且AB处理显著增加0—20 cm土层NH_4~+-N及20—40 cm土层NO_3~--N;添加鸡粪(CM)处理0—20 cm土层NH_4~+-N极显著增加,NO_3~--N极显著降低,EC显著降低,土壤有机质、全氮和有效养分亦显著增加。(2)添加鸡粪(CM)显著降低细菌丰富度和均匀度,但土壤中植物促生菌(PGPR)芽孢杆菌属(Bacillus)及假单胞菌属(Pseudomonas)的相对丰度极显著增加。对真菌群落,不同处理真菌丰富度和均匀度与处理前差异均不显著,但添加碳酸氢铵(AB)、木醋液(PS)和鸡粪(CM)处理病原菌-镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度均显著降低;同时,鸡粪(CM)处理有益属曲霉属(Aspergillus)丰度显著增加。(3)综合土壤理化性质、细菌和真菌群落变化,鸡粪作为有机碳源添加厌氧土壤灭菌效果较好,既可以厌氧灭菌同时也腐熟鸡粪,且各地原料来源方便,可同时实现化肥农药双减。     

Influence of Particle Size of Municipal Solid Waste Amendments and Presence or Absence of Eisenia fetida on Soil Greenhouse Gases Emission

We investigated in the laboratory the influence of a municipal solid waste applied to soil at two different particle sizes (<2 and <0.5 mm) and the presence or absence of the Eisenia fetida earthworm on soil carbon dioxide (CO₂) and nitrous oxide (N₂O) fluxes, as well as on the changes in chemical [ammonium nitrogen (NH₄⁺-N), nitrate nitrogen (NO₃^—N), soluble carbon (C), and soluble carbohydrates] and biochemical (dehydrogenase activity) properties of the soil. The presence of Eisenia fetida caused an increase in the emission of both gases (CO₂ and N₂O) in municipal solid waste (MSW)–amended soils due to the enhanced soil microbial activity and the degradation of the exogenous organic matter. Soil gas fluxes were influenced by the particle size of the organic waste added. The lowest particle size (<0.5 mm) increased the contact surface of the organic amendment, facilitating the accessibility to the microorganisms, enhancing soil biological activity, and the mineralization of the organic matter.     

长期施肥下黑土有机肥替代率变化特征

探索长期施肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力提升的关系,可为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。对吉林省公主岭黑土32年的长期肥力试验定位观测数据进行系统分析,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程探讨高产条件下施用不同量有机肥的黑土有机肥替代率的变化特征。研究表明,作物产量随着有机肥施用年限增加逐渐提高,32年的持续施肥,施用有机肥的作物产量趋同甚至高于NPK化肥处理的作物产量。基于作物氮素吸收量,高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关(P0.01),高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥处理(M1);且有机肥施用29年后,高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率达到100%,并保持稳定不变。基于土壤氮素供需方程估测的常量和高量有机肥处理(M1和M2)的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量得到的有机肥替代率相关系数(R2)达到0.78和0.84(P0.01),相对均方根误差(RMSE)均小于15%(分别为10.4%和14.6%),表明土壤氮素供需方程可以较好地估测土壤有机肥替代率。基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程能够准确反映长期有机培肥下黑土有机肥替代率的变化规律。本研究结果表明,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程两种方法验证,高产条件下有机肥替代率是土壤肥力的函数;随着有机肥施肥年限的增加,土壤肥力提升,有机肥替代率逐渐增加。     

生物质炭施用量对土壤性状和番茄产量品质的影响

本试验以南方地区设施黄棕壤为供试土壤,樱桃番茄为试验材料,通过测定土壤有机碳、速效养分、酶活性以及番茄的产量品质等指标,研究生物质炭施用量对菜田土壤性状及樱桃番茄产量与品质的影响,为在蔬菜栽培中合理使用生物质炭提供依据.试验设3个生物质炭施用量处理,分别为200(T1)、400(T2)、600 kg/667m2(T3),以不施用生物质炭处理为对照(CK).研究结果表明:施用生物质炭能提高土壤有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量.在番茄生长前期,以T1处理的土壤蔗糖酶活性最高,但3个处理的脲酶和中性磷酸酶活性与对照的差异不显著;到生长后期,T1处理的蔗糖酶活性依然保持最高,脲酶和中性磷酸酶活性也逐渐提高且高于对照及其他处理.生物质炭可提高番茄单株坐果率,降低单株僵果率,以T1处理的单株坐果率最高,T3处理的单株僵果率最低.3个生物质炭施用量均可提高番茄产量,折合单位面积产量分别为5157.99、4539.05和4610.31 kg/667m2,分别较对照增产20.44%、5.99%和7.65%,以T1处理产量最高.在本试验中,以生物质炭施用量为200 kg/667m2的增产效果最好.     

南方酸性旱坡地桔园有机无机肥料配合施用效应研究

通过2年定位试验研究了有机无机肥料配施对南方旱坡地果园柑桔(沙糖桔)产量和品质的影响,并比较了土壤可培养微生物数量、土壤微生物碳、氮、柑桔根际土壤活性铝含量及柑桔根系铝含量的变化。结果表明,与100%化肥处理(CK)相比,20%有机肥+80%化肥(T1)、40%有机肥+60%化肥(T2)、100%有机肥(T3)处理的细菌、放线菌、真菌数量均显著提高,平均分别是对照的1.30、1.40、1.46倍;土壤微生物量碳、氮显著增加,其中T3处理的土壤微生物量碳、氮分别增加45.6%6、3.3%。施用有机肥后,活跃了土壤中的微生物种群,改善了土壤的生物学质量。施用有机肥可缓解旱坡地柑桔园根际土壤铝毒的危害,显著减少柑桔根系对土壤铝的吸收累积。尤其是T3处理,根际土壤活性铝含量较CK有大幅度的降低,降幅达到77.4%。施用有机肥明显地促进了柑桔根系的生长发育,提高果实产量和品质,沙糖桔平均增产率18.5%,增产效果显著。