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。     

滴灌施肥条件下不同种类氮肥在土壤中迁移转化特性的研究

采用室内土柱模拟方法研究了滴灌条件下不同种类氮肥(硝态氮、铵态氮和尿素态氮)在土壤中的迁移、淋溶和转化特征。结果表明,3种氮肥在2种质地土壤中的淋失量均是硝态氮肥>尿素>铵态氮肥,淋失的氮素主要为肥料氮。砂壤土上氮素的淋失量明显高于粘壤土。滴灌施用铵态氮肥,显著增加了土壤中NH4+-N含量,随着硝化作用的进行,NH4+-N的量在培养的第5d左右达高峰,尔后含量逐渐降低。与滴灌施用硝态氮肥相比,施用铵态氮肥和尿素后在培养期间土壤矿质态氮(NO3--N+NH4+-N)的含量有降低的趋势，降低的原因可能与N+NH4+-N在土壤中的固定、挥发等有关。     

除氨菌系对牛粪堆肥氮素转化的影响

为了减轻牛粪堆肥过程中NH3释放对环境的污染及氮素损失,在牛粪堆肥时添加除氨菌系,研究其对氮素形态转化的影响。加除氨菌系处理的NH4+-N、NH3较对照分别降低20.47%和61.21%,全氮、NO3--N较对照分别提高11.63%和65.01%,酸解有机氮、氨基酸态氮、酰胺态氮和氨基糖态氮含量分别提高12.42%、11.26%、16.92%和19.51%。表明除氨菌系在牛粪堆肥过程中,能够固定NH4+-N向有机氮各组分转化,减少NH3挥发,具有较好的保氮作用。     

长期地膜覆盖对棕壤剖面中NH_4~+-N和NO_3~--N动态变化的影响

棕壤长期定位试验结果表明,覆膜使表层土壤中NH4+-N含量明显增加,并使各个层次NO3--N含量都有所增加,有效地减少了NO3--N的淋失。研究同时表明施用有机肥和化肥都能提高土壤全氮、碱解氮、NH4+-N、NO3--N含量,而施用单一的氮肥则对土壤碱解氮几乎没有影响。因此,有机肥与无机肥配合施用是培肥覆膜土壤氮素肥力的有效措施。     

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     

温度、水分和施肥对甜菜黑土氮素迁移转化的影响

以东北甜菜主产区的黑土为材料,采用模拟土柱方法,研究了不同温度(5℃和20℃)、水分(10%,20%和30%)和施肥(尿素)条件对甜菜0—90cm土层土壤无机氮(NH4+-N和NO3--N)迁移转化的影响。结果表明:在整个培养期内,温度和水分对不同施肥处理、不同土层土壤NH4+-N和NO3--N含量的影响不同。不施肥土壤NH4+-N和NO3--N含量在不同水分和温度下均无显著差异。不同温度和水分条件下施肥处理各土层NH4+-N、NO3--N平均含量均随土层深度增加而下降,在相同温度条件下,土壤水分为20%时为甜菜土壤矿化和硝化作用的最适水分,而10%水分时,0—15cm土层土壤硝化作用受到明显抑制。施肥明显增加0—15cm土层NH4+-N、NO3--N含量,分别与不施肥相比增加2.71~16.65倍和1.04~9.05倍。5℃时,NH4+-N、NO3--N在土柱内的迁移距离和硝化作用主要发生在0—15cm土层内;20℃时,主要发生在0—15cm和0—50cm土层内。施肥与不施肥土壤NH4+-N含量与温度、水分均呈负相关,NO3--N含量和硝化率(Nr)呈正相关,多因素统计分析表明,温度和水分的提高可以增强施肥土壤的氮素转化,温度、水分和施肥三者对土壤NH4+-N、NO3--N含量迁移有交互作用,但是对土壤氮素的转化没有显著影响。     

控释氮肥养分控释效果及合理施用研究

试验采用{3,3}单形重心设计方法,研究了普通尿素和2种包膜尿素D90、D60配比对土壤NH4+-N、NO3--N及矿质态氮(Nmin)含量的影响。结果表明,供试的7种包膜肥料初期溶出率均12.0%,微分溶出率在0.26%～2.49%之间。各处理土壤NH4+-N含量均随时间逐渐降低,而NO3--N和Nmin含量随时间逐渐增加。整个培养期内单独施用尿素处理,土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin含量最高;2种控释肥单施或其配比施用土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin含量最低;尿素与控释肥配合施用,土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin含量居中。不同时期内土壤NH4+-N的来源不同,0～20d内,尿素对土壤NH4-N含量贡献最大;30～50d内,土壤NH4+-N主要来自D60;整个培养期内尿素对土壤NO3--N和Nmin的贡献均最大。肥料配比中随着尿素比例的减少,土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin均逐渐减少。研究结果初步验证了混料设计在肥料配比研究中的可行性。     

钾肥、尿素与有机物料或双氰胺配施对菜园土壤中氮素分解转化特征的研究

采用室内培养试验探讨了钾素、尿素与有机物料或双氰胺配施对土壤中NH4+-N和NO3--N含量变化及相关的脲酶、转化酶的影响。试验结果表明,尿素与双氰胺配施延缓硝化作用的进行,有效地降低土壤中NO3--N的积累和维持土壤中较高的NH4+-N含量,而尿素配施有机物料对土壤NO3--N和NH4+-N含量的影响与单施尿素处理间没有显著差异。土壤铵态氮含量随施钾量的增加而增加,而硝态氮含量则呈下降趋势。钾对土壤脲酶和转化酶活性没有明显的影响,但是配施有机物料处理的脲酶和转化酶活性显著高于单施尿素或尿素配施DCD。     

NAM添加剂对水稻减氮施肥的影响效果研究

通过田间小区试验,研究NAM添加剂在水稻减氮施肥的情况下,对土壤NH4+-N、NO3--N含量、水稻产量以及氮肥利用率的影响,旨在验证利用NAM添加剂减少当地水稻施氮量的可行性。结果表明,施用NAM添加剂,在一定的时间内,使土壤NH4+-N保持较高的水平,延缓土壤NH4+-N向NO3--N的转化,减少氮素损失,从而保证总有效氮能够满足作物后期的生长需要。NAM添加剂能够有效地增加水稻产量,常规施肥不添加NAM处理的产量为9676.93 kg hm-2,与常规施肥添加NAM的处理差异显著,而与减氮20%添加NAM处理差异不显著。与常规施肥氮肥利用率33.94%相比,NAM添加剂能够将氮肥的利用率提高到40.58%,并且氮肥的利用率随着施氮量的减少而增加。研究试验表明,在欲节氮减肥的水稻生产中,NAM不失为一种理想的添加剂。     

不同施氮水平对深层包气带土壤氮素淋溶累积的影响

为研究深层包气带土壤中氮素的迁移规律,采用田间小区试验,研究了不同施氮水平(142.5、285和427.5kg/hm2)对夏玉米种植期间0～500cm包气带土壤中氮素淋溶累积的影响。结果表明,不同施氮水平对NO3--N、NH4+-N和总氮有显著影响,施氮越多,NO3--N、NH4+-N和总氮在土壤中的淋溶累积也就越多,夏玉米生育期间土壤中氮素的淋溶累积含量随着夏玉米生长逐渐减少。在0～200cm土层中,收获后不同施肥水平土壤中NO3--N和总氮累积量随施氮量增加而增多,285kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最多,427.5kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最少,但相差不超过0.1kg/hm2,收获后土壤中氮素累积量有损失。夏玉米生育期间不同施氮水平对土壤NO3--N、NH4+-N和总氮的影响深度主要为0～145cm。粉砂壤土中氮素更易累积,砂质壤土中氮素较易随水分淋溶至下层。142.5kg/hm2施氮水平可有效减少NO3--N在土壤中的淋溶损失,降低土壤中NH4+-N和总氮的含量,对地下水构成的潜在污染风险最小。北京地区地下水埋深较深,NO3--N不易淋溶至地下水,但长期大量施用氮肥、田间土壤大孔隙的存在等会加速NO3--N向深层土壤迁移,对地下水水质构成威胁。     

Distribution and stability of organic forms of nitrogen in forest soil profiles in Tanzania

The organic C and total N in Tanzanian forest soil profiles decreased with the depth but the C:N ratio and pH tended to increase. Soil pH ranged from 6.5 in the surface horizon to 7.3 in sub-surface ones.Of the total N in the surface horizon, 69.3–85.6% was hydrolysable in boiling 6 n HCl and 14.4–30.7% was nonhydrolysable. The amounts, expressed as percentage of total soil N, of NH⁺₄-N, hexosamine-N, serine + threonine-N (hydroxy amino acid-N) and amino acid-N in the total hydrolysable-N fraction ranged between 10.8–21.4, 5.2–11.5, 4.6–11.3 and 18.6–31.2, respectively. The amount of identified-N ranged between 43.3 and 60.0%, and that of unidentified-N between 24.1 and 36.0%. Amino acid-N constituted the largest portion of the identified-N. Total, NH⁺₄, hexosamine, amino acid (in Olmotonyi forest profiles only) and identified N fractions generally tended to decrease with depth in the profile but nonhydrolysable-N increased. Hydroxy amino acid-N and unidentified-N followed no definite trend.During aerobic incubation of surface soil, the amounts of total hydrolysable-N, hexosamine-N and hydroxy amino acid-N decreased while those of NH⁺₄-N and nonhydrolysable-N increased. All the organic N fractions underwent transformation during incubation. The hexosamines and hydroxy amino acids were more unstable than the others; the former being more vulnerable than the latter.     

长期施肥条件下土壤养分的动态和平衡——Ⅱ.对土壤氮的有效性和腐殖质氮组成的影响

长期施用有机肥、化肥或二者配合施用均增加了土壤全氮、碱解氮、酸解氮和植物吸收氮量,提高了土壤氮的有效性,其后效可保持至第3年;土壤腐殖质的胡敏酸氮减少,富里酸氮增加。富里酸氮易被6mol/L HCl水解,水解氮占71.4％～74.2％;胡敏酸氮比较稳定,水解氮占40％～45％。在水解氮中,氨基氮的比例为2/3～3/4,铵态氮为1/4～1/3。胡敏酸中非水解氦的主要成分是杂环化合物氮(37.5％～52.5％),其次是苯系化合物氮(31％～35.2％)和非苯系化合物氮(10.6％～26.7％)。长期施用有机肥和化肥,杂环氮比例减少,苯系和非苯系化合物氮比例增加。胡敏酸表层氮占1/3左右,核心氮占2/3左右,施用有机肥和化肥,胡敏酸表层氮增加,核心氮降低。     

扩散法测定土壤无机氮~(15)N丰度方法优化研究

扩散法与质谱测定技术相结合,被广泛应用于环境、生态和农业领域中土壤、水等样品中无机氮15N同位素丰度的测定。为建立一套可快速、准确测定土壤无机氮15N同位素丰度的扩散培养体系,针对土壤样品无机氮量的变化特点,从培养温度、培养时间、试剂选择和用量等方面对扩散条件进行优化。结果发现,对于大部分无机氮浓度大于2 mg L~(-1)的土壤样品,20 ml土壤提取液,在不小于250 ml的蓝盖瓶中,悬挂两张各滴加了10μl 1 mol L~(-1)草酸的滤纸,加入0.1 g的Mg O,25℃下以140 r min-1的转速振荡培养24 h即可完成对样品中NH4+-N的扩散与回收;换入2张加酸滤纸继续摇培48 h可基本去除残余的NH4+-N;再换入2张加酸滤纸并加入0.1 g的戴氏合金振荡培养24 h即可。对于无机氮浓度低于2 mg L~(-1)的土壤提取液,需用50 ml提取液按以上条件进行扩散培养即可保证测定结果的准确性。本方法大大缩短了扩散法所需的实验周期,实现在一份样品内同时完成NH4+-N和NO3--N的扩散与回收,减少了样品的需要量,并通过优化Mg O、戴氏合金(Devarda’s alloy)的用量减少杂质氮可能带来的污染。     

长期施肥条件下土壤养分的动态和平衡——Ⅱ.对土壤氮的有效性和腐殖质氮组成的影响

长期施用有机肥、化肥或二者配合施用均增加了土壤全氮、碱解氮、酸解氮和植物吸收氮量,提高了土壤氮的有效性,其后效可保持至第3年;土壤腐殖质的胡敏酸氮减少,富里酸氮增加。富里酸氮易被6mol/L HCl水解,水解氮占71.4％～74.2％;胡敏酸氮比较稳定,水解氮占40％～45％。在水解氮中,氨基氮的比例为2/3～3/4,铵态氮为1/4～1/3。胡敏酸中非水解氦的主要成分是杂环化合物氮(37.5％～52.5％),其次是苯系化合物氮(31％～35.2％)和非苯系化合物氮(10.6％～26.7％)。长期施用有机肥和化肥,杂环氮比例减少,苯系和非苯系化合物氮比例增加。胡敏酸表层氮占1/3左右,核心氮占2/3左右,施用有机肥和化肥,胡敏酸表层氮增加,核心氮降低。     

上海郊区园艺土壤氮素的生物形成动态变化

Dissolved organic nitrogen (DON) represents a significant pool of soluble nitrogen (N) in soil ecosystems. Soil samples under three different horticultural management practices were collected from the Xiaxiyang Organic Vegetable and Fruit Farm, Shanghai, China, to investigate the dynamics of N speciation during 2 months of aerobic incubation, to compare the effects of different soils on the mineralization of ¹⁴C-labeled amino acids and peptides, and to determine which of the pathways in the decomposition and subsequent ammonification and nitrification of organic N represented a significant blockage in soil N supply. The dynamics of N speciation was found to be significantly affected by mineralization and immobilization. DON, total free amino acids, and NH₄⁺-N were maintained at very low levels and did not accumulate, whereas NO₃^--N gradually accumulated in these soils. The conversion of insoluble organic N to low-molecular-weight (LMW) DON represented a main constraint to N supply, while conversions of LMW DON to NH₄⁺-N and NH₄⁺-N to NO₃^--N did not. Free amino acids and peptides were rapidly mineralized in the soils by the microbial community and consequently did not accumulate in soil. Turnover rates of the additional amino acids and peptides were soil-dependent and generally followed the order of organic soil > transitional soil > conventional soil. The turnover of high-molecular-weight DON was very slow and represented the major DON loss. Further studies are needed to investigate the pathways and bottlenecks of organic N degradation.     

无菌砂培条件下三种农作物对甘氨酸的吸收

Seedlings of wheat (Triticum aestivum L.), Chinese cabbage (Brassica campestris L.) and mung bean (Phaseolus radiatus L.) were grown for 30 days in sterile sand media with 6 N treatments, I.e. NH4+-N, glycine-N, 3 different ratios of glycine-N:NH4+-N (NH4+-N was labeled with 15N) and a control receiving no N, to assess the importance of amino acids in excessive N nutrition along with inorganic N interactions. The contribution of nitrogen derived from glycine-N to total plant N was investigated. The total plant N of the three species treated with N was significantly greater (P < 0.05) than the control treatment. Also, seedlings from all the three species had significantly more total N as NH4+-N (P < 0.05) than at least two of the four treatments with glycine-N. However, for all species, differences in total N among treatments with a mixture of glycine-N and NH4+-N were mostly not significant. The contribution of N derived from glycine-N to plant total N content for all species increased with increasing glycine-N:NH4+-N ratio in the treatment solution. These results indicated that agricultural plants could effectively use organic nitrogen from organic nitrogen sources (e.g. glycine) and from organic and inorganic N mixtures (e.g. a glycine-N and NH4+-N mix). There were also genotypic differences in glycine-N and NH4+-N uptake by agricultural species.     

控灌条件下稻田田面水含氮量、土壤肥力及水氮互作效应试验研究

通过田间试验,研究了不同控制灌溉模式下不同氮素用量稻田田面水铵态氮、硝态氮的变化特征,综合评价了试验区稻田土壤肥力等级,并分析了水分与氮素用量对水稻产量和产量构成因素的互作效应。结果表明:在水稻整个生长过程中,过量施肥对土壤最后残留的氮含量影响较大;土壤肥力等级的高低、每次施氮后所取水样铵态氮与硝态氮浓度的均值同相应的施氮水平有较高的因果效应。施返青肥后田面水铵态氮浓度最高值在施氮后第3天出现,施穗肥后田面水铵态氮浓度最高值在施氮后第2天出现,田面水硝态氮浓度出现最高值的时间要滞后于铵态氮1天。氮肥对水稻产量及其构成因子均表现为正效应,且高施氮量的正效应大于中施氮量的。控水效应和土壤水分胁迫与氮素互作效应对产量及其构成因素的影响多数为负效应,表明进行水分胁迫会影响产量构成因素进而降低水稻的产量。     

添加葡萄糖对红壤农田肥料氮转化及其酸化的影响

采用室内培养实验,初步研究了外加葡萄糖对红壤肥料氮素转化及其酸化作用的影响,其中葡萄糖添加量充足,为8 g·kg^–1干土,氮肥以(NH4)₂SO₄和KNO₃为例。结果表明,在对照、单施(NH4)₂SO₄或KNO3处理中,土壤中氮转化过程主要以有机氮净矿化和铵态氮净硝化为主,这主要是由于红壤可利用碳源较少。而外加足够葡萄糖碳源可快速(2 d内)促进土壤及其100 mg·kg^–1氮肥中的NH₄⁺-N和NO₃^--N几乎全部被微生物同化,30 d培养期间微生物同化促进28%~50%的肥料氮迅速转化为固相有机态氮。单施(NH4)₂SO₄或KNO₃主要通过硝化作用和盐效应降低土壤pH,但微生物对NH₄⁺-N的生物固定可抑制其硝化导致的酸化作用,而微生物对NO₃^--N的生物固定可提高土壤pH高达0.78个单位。因此,添加葡萄糖等碳源可促进农田土壤中NH₄⁺-N和NO₃^--N的微生物同化,缓解氮肥引起的土壤酸化作用。研究结果对提高农田土壤的保氮能力和氮肥利用率、抑制土壤酸化等具有重要意义。     

戴云山自然保护区森林土壤氮转化特点研究

利用~(15)N稳定同位素成对标记法并结合MCMC数值模型,研究了戴云山国家级自然保护区天然毛竹林(BF)及其邻近黄山松–杉木林(NF)土壤氮素初级转化速率,以评估该地区森林生态系统土壤氮状态,并分析其保氮机制。结果表明:BF土壤NH_4~+-N的总产生速率(以N量计,13.16μg/(g×d))是NF土壤的2倍(6.25μg/(g×d)),其中黏土矿物对NH_4~+-N的解吸作用是BF产生NH_4~+-N的主要过程(55%),而NF主要以有机氮的矿化作用为主(56%)。BF土壤氮素初级矿化速率为5.56μg/(g×d),显著高于NF的3.40μg/(g×d)。土壤氮素初级矿化速率与土壤全氮含量显著正相关(P0.05),而与C/N比表现显著负相关(P0.05)。BF与NF土壤NH_4~+-N总产生量的90%均被土壤微生物的同化作用以及黏土矿物的吸附作用所消耗。两种土壤的硝化作用微弱,BF土壤总硝化速率(以N量计,0.23μg/(g×d))与NF土壤(0.26μg/(g×d))相差不大。两种林地土壤硝化作用均以有机氮的异养硝化为主,自养硝化过程可忽略不计。BF与NF土壤中NO_3~–-N消耗速率均超过了产生速率,表明BF与NF土壤均能有效降低NO_3~–-N的潜在淋失风险,其中BF土壤中NO_3~–-N的消耗以微生物的同化作用为主(58%),而NF土壤以NO_3~–-N异化还原为NH_4~+-N过程为主(68%)。戴云山国家级自然保护区两种亚热带森林土壤的氮转化过程均以NH_4~+-N转化为主,产生的绝大多数NH_4~+-N会迅速通过微生物对NH_4~+-N的同化作用以及黏土矿物对NH_4~+-N的吸附作用固持到有机氮库中;自养硝化过程微弱,使得无机氮主要以NH_4~+-N的形式保存于土壤中,同时酸性土壤环境有效削弱了NH_4~+-N的挥发损失。此外,相对较高的NO_3~–-N微生物同化速率以及异化还原为NH_4~+-N速率,进一步有效降低了NO_3~–-N的淋溶损失以及反硝化作用的气态损失风险,使该地区森林土壤能够在多雨的条件下有效保持氮素,满足植物的生长需求。     

氮肥对水稻不同生长期土壤不同深度氮素渗漏的影响

为了探明太湖地区氮肥施用对水稻不同生长期稻田土壤氮素渗漏的影响,利用渗漏管进行了原位监测。结果表明：①土壤各层(20 ~ 40、40 ~ 60、60 ~ 80和80 ~ 120 cm)渗漏液中铵态氮(NH4+-N)的平均浓度在水稻分蘖期较高,而硝态氮(-N)和全氮(TN-N)的平均浓度则在苗期相对较高。渗漏液中NH4+-N和TN-N浓度随土壤深度增加基本呈降低趋势。②以土壤80 ~ 120 cm深处渗漏量为进入地下水的氮素渗漏量,发现TN-N渗漏量占施肥量的比例为1.69% ~ 2.04%。分蘖期的NH4+-N渗漏量相对较多,而苗期-N和TN-N相对较多,总TN-N渗漏量中NH4+-N和-N基本无差异。③氮肥用量增加降了氮肥利用效率,加剧了土壤各层氮素渗漏风险。当施氮量由N 200增至270 kg/hm2时,氮肥表观利用率下降7.14%,下渗至地下水中的TN-N增加12.3%。