生物炭对冻融黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响

为了深入研究冻融条件下生物质炭对东北黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响效果,为解决冻融作用下黑土中无机氮素的淋失问题提供科学依据,采用室内模拟土柱淋溶实验方法研究了生物质炭对经过不同冻融循环次数处理土壤中铵态氮和硝态氮淋失的影响。研究结果表明:冻融会增加土壤氮素的淋失,且淋失量与冻融次数有关,施加生物质炭可以有效降低土壤因冻融作用引起的氮素淋失;玉米秸秆炭对无机氮素淋失降低率在76.15%~85.79%之间,树枝炭在55.26%~68.09%之间,可以看出玉米秸秆炭持氮效果较树枝炭更好;在冻融次数分别为3和1时,玉米秸秆炭和树枝炭持氮能力最强;两种生物质炭对铵态氮的固持能力均优于硝态氮。     

辽北棕壤土氮肥淋溶特征

采用室内土柱淋溶模拟试验,研究了不同氮肥处理下土壤氮素在东北棕壤土中的淋溶特征。结果表明:铵态氮、硝态氮和全氮的淋溶量均随施肥量的增加而提高;肥料中氮的淋失率在35.85%~47.50%之间,总氮的淋失量(y)与施氮量(x)之间的关系均可用线性回归方程进行模拟y=0.4817x+197.07(R2=0.9991)。棕壤土的土壤氮素淋溶流失以硝态氮为主要形态,经过12次土壤淋洗以后,硝态氮淋失量占氮素淋失总量70%以上,而铵态氮的比例不到3%;铵态氮淋失主要集中在前5次淋洗,硝态氮和总氮的淋失持续时间更长。     

玉米秸秆生物炭对土壤无机氮素淋失风险的影响研究

采用室内土柱模拟淋溶方法,研究生物炭对不同土层土壤淋溶液体积以及铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)淋失量的影响。实验所用的生物炭以玉米秸秆(炭化温度500℃)为原料制成,分别按照炭土质量比0(T1)、1%(T2)、2%(T3)和4%(T4)施用于褐潮土中。结果表明:淋溶实验过程中,淋溶初期生物炭对土壤NH+4-N和NO-3-N的固持作用比较明显,且对NH+4-N的固持主要发生在0~10 cm土层,而对NO-3-N的固持主要发生在10~40 cm;生物炭能够有效增加土壤的持水能力,与不添加生物炭处理(T1)相比,T2、T3、T4处理的土柱累积淋溶液体积分别减少了10%、20%、26%,无机氮素淋失量显著降低,分别减少27%、48%、61%;无机氮素淋失量的减少主要来自NO-3-N,相对于不添加生物炭处理,T2、T3、T4处理NO-3-N累积淋失量分别为62.4、44.4、34.5 mg,分别减少了28%、49%、58%。总的来说,土壤中添加玉米秸秆生物炭能够有效降低土壤无机氮素的淋失风险。     

施用生物炭对云南烟区典型土壤养分淋失的影响

土壤养分尤其是氮、钾的淋失是制约云南烟叶生产可持续发展的重要因素之一。近些年来的一些研究表明,生物炭在减少土壤养分淋失方面有着很好的应用效果。然而,关于生物炭在云南植烟土壤上的应用效果研究报道较少。本文基于土柱淋洗模拟试验,研究了添加生物炭对南方紫色土、赤红壤和黄棕壤硝态氮、磷、钾养分淋失的影响,以期为生物炭的合理广泛应用提供理论依据。研究结果显示,添加生物炭后,紫色土、赤红壤和黄棕壤的硝态氮淋洗总量分别减少16%、14%和22%;紫色土、赤红壤的磷素淋洗总量分别减少41%和32%,黄棕壤磷素淋洗总量变化不明显;紫色土和黄棕壤的钾素淋洗总量分别增加19%和23%,赤红壤的钾素淋洗总量变化不明显。研究表明,施用生物炭是控制云南植烟土壤氮磷淋失的有效措施。     

土柱模拟条件下降雨强度对滇西和豫中典型植烟土壤氮淋失的影响

通过室内土柱模拟降雨，比较不同典型植烟土壤氮淋失差异。选取豫中（襄城县）和滇西（洱源县）典型植烟土壤，设定总降雨量600 mm，模拟3种不同降雨强度P1(0.52 mm/h)、P2(1.04 mm/h)、P3(1.56 mm/h)，研究淋溶液渗出量及硝态氮、铵态氮的淋失情况。结果表明，高降雨强度削减土壤持水量，滇西植烟土壤持水量高于豫中。氮素淋失集中出现在淋失初期，硝态氮的淋失浓度及淋失量随降雨量增加下降迅速，铵态氮下降较缓慢。植烟土壤硝态氮、铵态氮淋失总量及淋失速率随降雨强度增加而增加，淋失形态以硝态氮为主，两地平均占比90%，土壤硝态氮的淋失浓度受降雨强度影响不明显，受土壤残留氮含量影响较显著。滇西地区植烟土壤氮淋失量及淋失速率均高于豫中，氮淋失污染风险较高。     

宁夏贺兰山东麓沙质酿酒葡萄园土壤养分淋洗特征

通过室内土柱模拟,研究了贺兰山东麓代表性酿酒葡萄园沙质土壤硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾的淋洗特征。结果表明,土壤对铵态氮的吸附能力比较强,铵态氮淋溶量与土柱高度呈正比,土壤对铵态氮的吸附主要集中在20~60 cm。硝态氮淋溶作用显著高于铵态氮,且初次淋失量与第二次相差不大。随着土柱高度的增加,速效磷、速效钾淋失量和淋滤液浓度都增加。     

玉米生物炭和改性炭对土壤无机氮磷淋失影响的研究

利用玉米秸秆为原料制作生物炭,并用氯化铁进行改性,考察了改性前后生物炭对硝态氮和磷的吸附等温和吸附动力学过程,将生物炭和改性炭制作3 cm厚的物理隔离层,施入土柱50 cm处,通过淋溶实验,研究生物炭改性前后对土壤无机氮磷淋失的影响。结果表明,炭化温度为500℃时,铁炭比为0.7的生物炭和改性炭对氮磷的吸附能力最强。吸附动力学和等温吸附曲线分析表明:生物炭改性后对硝态氮和磷的吸附增大,生物炭和改性生物炭对硝态氮的最大吸附量分别为0 mg·g-1和2.414 mg·g-1、对磷的最大吸附量分别为1.723 mg·g-1和16.062 mg·g-1。与对照相比,生物炭处理和改性炭处理硝态氮的淋失量分别降低11.2%和31.6%,磷的淋失量分别显著降低33.1%和82.9%,氨氮的淋失量分别显著降低44.3%和68.6%。淋溶试验后对土壤残留养分分析表明,隔离层的添加并不会对0～50 cm土层内NO-3-N、NH+4-N和PO3-4-P含量产生明显影响,同时改性生物炭能有效减少NH+4-N和PO3-4-P向更深土层中迁移,表明土壤中添加改性生物炭能够有效降低土壤无机氮磷的淋失风险。     

不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液无机氮及土壤氮素变化——以哈尔滨市为例

【目的】探明不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液铵态氮与硝态氮及土壤氮素的变化。【方法】本文选择哈尔滨市城市林业示范基地内代表性的3种人工林(蒙古栎、黄檗、水曲柳)的土壤作为研究对象,以其邻近的裸地土壤作为对照,通过野外采集土柱和室内土柱模拟法,使用硫酸铵配制不同质量浓度铵态氮溶液(100、50、25、0 mg/L)进行室内模拟浇灌,对土柱淋滤液中铵态氮和硝态氮及处理后的土柱土壤氮素进行测定与分析。【结果】3个林型和对照原状土柱对铵态氮去除效果显著,去除率均达到95%以上;不同质量浓度铵态氮负荷下各林型土壤对其去除效果差异不显著;3个林型及对照原状土柱淋滤液硝态氮质量浓度较高,均为4.41～5.53 mg/L;进水铵态氮质量浓度为100 mg/L时,除对照外,3个林型土柱中铵态氮含量均增加;低于100 mg/L时,除蒙古栎人工林外,其他两个林型土柱土壤中铵态氮含量降低;各林型和对照的土柱土壤硝态氮含量显著增加,而全氮含量差异不显著;利用不同质量浓度铵态氮浇灌后,土柱淋滤液中铵态氮的变化受林型和进水铵态氮质量浓度及其两者的交互影响不显著,但对硝态氮的影响达到显著水平,以上3者对浇灌后土柱土壤中氮素的影响均达到显著水平。【结论】在3个林型及裸地原状土柱中,蒙古栎人工林土壤对铵态氮的去除效果及硝态氮淋失最显著,其次为黄檗人工林土壤、水曲柳人工林土壤和裸地土壤。     

不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液无机氮及土壤氮素变化

目的探明不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液铵态氮与硝态氮及土壤氮素的变化。方法本文选择哈尔滨市城市林业示范基地内代表性的3种人工林（蒙古栎、黄檗、水曲柳）的土壤作为研究对象，以其邻近的裸地土壤作为对照，通过野外采集土柱和室内土柱模拟法，使用硫酸铵配制不同质量浓度铵态氮溶液（100、50、25、0 mg/L）进行室内模拟浇灌，对土柱淋滤液中铵态氮和硝态氮及处理后的土柱土壤氮素进行测定与分析。结果3个林型和对照原状土柱对铵态氮去除效果显著，去除率均达到95%以上；不同质量浓度铵态氮负荷下各林型土壤对其去除效果差异不显著；3个林型及对照原状土柱淋滤液硝态氮质量浓度较高，均为4.41 ~ 5.53 mg/L；进水铵态氮质量浓度为100 mg/L时，除对照外，3个林型土柱中铵态氮含量均增加；低于100 mg/L时，除蒙古栎人工林外，其他两个林型土柱土壤中铵态氮含量降低；各林型和对照的土柱土壤硝态氮含量显著增加，而全氮含量差异不显著；利用不同质量浓度铵态氮浇灌后，土柱淋滤液中铵态氮的变化受林型和进水铵态氮质量浓度及其两者的交互影响不显著，但对硝态氮的影响达到显著水平，以上3者对浇灌后土柱土壤中氮素的影响均达到显著水平。结论在3个林型及裸地原状土柱中，蒙古栎人工林土壤对铵态氮的去除效果及硝态氮淋失最显著，其次为黄檗人工林土壤、水曲柳人工林土壤和裸地土壤。      

生物炭对北京郊区砂土持水力和氮淋溶特性影响的土柱模拟研究

为探讨生物炭对北京郊区砂土持水力和氮素淋溶特性的影响,通过分层采集不同深度(0~90 cm)北京郊区沙化地土壤(砂土),模拟田间容重和含水量填装土柱,将生物炭分别按照炭土质量比0%、0.5%、1%、2%和4%施入0~20 cm土层,依据常规施氮肥量(0.56 t N·hm-2)和年平均降雨量(616.6 mm)施肥和滴灌,开展土柱淋溶试验。结果表明:在9次淋溶后,水和总氮的累积淋失量均随着生物炭添加量的增加而减小,与不加炭处理相比最高分别减小41.3%和22.7%。添加生物炭增加了0~20 cm土层总氮含量,最高显著增加158%(P0.05)。淋溶结束后加炭处理土柱土壤中的无机氮总量比不加炭处理高19.5%~91.9%。添加生物炭有利于减小可溶性有机碳的淋失,比不加炭处理最高减小22.8%。淋溶液pH值和电导率随生物炭添加量增加而增大。在9次淋溶过程中,生物炭添加量越大,0~20 cm土层土壤持水量越高。相关性分析表明,总氮淋失量与淋溶液淋失体积显著正相关(r=0.978,P0.01),而与淋溶液中的总氮浓度无正相关关系。生物炭主要通过提高京郊砂土的持水能力,减缓水和氮素向下淋溶的速度,从而减小水和氮素的淋溶损失,提高水肥利用率,降低污染地下水的风险。     

三峡库区不同植被覆盖对土壤氮的影响

不同植被类型影响着土壤养分的积累、分布与循环,而土壤氮素是植被生长的重要限制性元素。通过分析宜昌点军区3种植被类型(柏树地、橘树地、菜地)覆盖下土壤氮素的变化情况,研究了不同植被对土壤氮素各形态的影响。结果表明,土壤全氮、硝态氮和微生物氮都是柏树地显著大于菜地和橘树地,而菜地和橘树地之间无显著性的差异;土壤矿化氮和微生物氮/全氮的变化顺序是柏树地橘树地菜地。说明不同植被覆盖对土壤氮有显著的影响,柏树地更有利于土壤氮的积累,氮的有效性也最高,由此认为柏树长期生长有益于土壤氮的改善。     

黄土高原半干旱地区施氮对土壤硝态氮分布与累积的影响

黄土高原中部雨养农业区春小麦氮肥3 a定位试验结果表明,连续施氮3 a,第3季春小麦收获时,各处理0~200 cm土壤剖面硝态氮的平均含量较对照极显著增大(除处理N105,施氮105 mg/hm2处理),施氮对不同层次硝态氮含量的影响主要作用在50~80 cm和80~110 cm土层;对0~200 cm和0~110 cm土壤剖面硝态氮的总累积量及0~200 cm剖面肥料氮在土壤剖面中总残留量的影响均达极显著水平.连续施氮2 a后第3年不施氮与连续施氮3 a相比,0~200 cm土壤剖面硝态氮平均含量、各层次硝态氮含量0、~200 cm和0~110 cm土壤剖面硝态氮累积量及0~110 cm土壤剖面累积量占0~200 cm土壤剖面硝态氮累积总量的比例均降低.0~200 cm剖面累积率和残留率除处理N105增加外,其余均下降.硝态氮的残留、累积不仅与施氮量有关而且与氮磷的配合比例有关.     

生长期追施氮肥对烤烟氮积累与分配的影响

在田间试验条件下,研究了当地常规施氮肥（对照N1）、根外追施硝酸铵（N2）、根外追施硝酸钠（N3）3个处理的根、茎、叶氮积累以及分配规律,随机区组试验设计,3次重复。结果表明：烤烟各器官在生育前期氮积累量不同处理之间均无显著差异,收获期不同处理间存在显著差异;N3处理根、茎、下部叶、中部叶、上部叶内氮积累量分别高于N1处理28.98%、12.72%、4.46%、44.73%、7.27%;N2处理根茎分别高于N1处理11.14%、41.92%,下部叶、中部叶、上部叶分别低于N1处理18.23%、9.73%、8.99%;N3 处理有利于氮在中上部叶内的分配,N2处理有利于氮在茎和上部叶内的分配。综合分析认为,在前作为玉米的田地上,黑钙土地区采用根外追肥的方式可以满足烤烟对氮素营养的需求,硝酸钠处理效果最佳。     

Optimized nitrogen application methods to improve nitrogen use efficiency and nodule nitrogen fixation in a maize-soybean relay intercropping system

In China, the abuse of chemical nitrogen(N) fertilizer results in decreasing N use efficiency(NUE), wasting resources and causing serious environmental problems. Cereal-legume intercropping is widely used to enhance crop yield and improve resource use efficiency, especially in Southwest China. To optimize N utilization and increase grain yield, we conducted a two-year field experiment with single-factor randomized block designs of a maize-soybean intercropping system(IMS). Three N rates, NN(no nitrogen application), LN(lower N application: 270 kg N ha–1), and CN(conventional N application: 330 kg N ha–1), and three topdressing distances of LN(LND), e.g., 15 cm(LND1), 30 cm(LND2) and 45 cm(LND3) from maize rows were evaluated. At the beginning seed stage(R5), the leghemoglobin content and nitrogenase activity of LND3 were 1.86 mg plant–1 and 0.14 m L h–1 plant–1, and those of LND1 and LND2 were increased by 31.4 and 24.5%, 6.4 and 32.9% compared with LND3, respectively. The ureide content and N accumulation of soybean organs in LND1 and LND2 were higher than those of LND3. The N uptake, NUE and N agronomy efficiency(NAE) of IMS under CN were 308.3 kg ha–1, 28.5%, and 5.7 kg grain kg–1 N, respectively; however, those of LN were significantly increased by 12.4, 72.5, and 51.6% compared with CN, respectively. The total yield in LND1 and LND2 was increased by 12.3 and 8.3% compared with CN, respectively. Those results suggested that LN with distances of 15–30 cm from the topdressing strip to the maize row was optimal in maize-soybean intercropping. Lower N input with an optimized fertilization location for IMS increased N fixation and N use efficiency without decreasing grain yield.     

温室网纹甜瓜临界氮浓度和氮营养指数模拟研究

为实现精准的氮营养诊断和指导生产,研究通过4个不同氮素水平处理的温室网纹甜瓜基质栽培试验,构建了临界氮浓度稀释曲线模型,并推导得到了氮素吸收和氮营养指数模型。结果表明:临界氮浓度稀释曲线模型(%N_c=4.235DW~(-0.353)_(max))揭示了植株地上部生物量和氮浓度值之间呈幂函数关系,决定系数R~2=0.814,同时得到最高和最低氮浓度稀释曲线,决定系数分别为R~2=0.808、R~2=0.810;氮素吸收模型和氮营养指数模型对网纹甜瓜营养诊断结果基本一致,植株适宜的氮素施用量为始瓜期前4.1g/株,之后1.3～2.7g/株。本研究提出的临界氮浓度、氮素吸收和氮营养指数模型,相较于传统的经验方法更具有机理性,可为温室网纹甜瓜的氮肥管理决策提供理论依据。     

不同类型作物生长对土壤有效氮构成和氮肥转化利用的影响

采用高、低氮处理研究盆栽种植大豆、棉花、玉米和高粱对土壤有效氮构成和氮肥转化利用的影响,以期为不同类型作物的氮肥合理利用及其利用率的提高提供技术指导。结果表明,与施氮肥不种植作物(对照)相比,种大豆、棉花、玉米、高粱使土壤有效氮含量分别显著降低53.48%、51.54%、33.10%、55.03%,并影响有效氮构成。其中,种大豆、棉花、玉米、高粱使土壤无机氮含量分别显著降低85.41%、83.09%、70.89%、83.35%,水解有机氮含量分别显著增加1.41、1.53、2.11、1.28倍;种大豆、棉花、玉米、高粱使无机氮所占比例分别显著降低68.61%、65.09%、56.47%、63.00%,水解有机氮所占比例分别显著增加4.18、4.21、3.66、4.08倍。与对照相比,种大豆、棉花、玉米、高粱使铵态氮肥转化率分别显著提高93.66%、38.19%、32.58%、38.31%,以种大豆增幅最高;种大豆、棉花、玉米、高粱处理的铵态氮肥硝化率都变为负值,以种大豆降幅最大。种大豆、棉花、玉米、高粱处理的氮肥利用率分别为52.01%、28.31%、24.16%、28.40%,以种大豆处理的氮肥利用率最高。综上,作物生长通过对氮素的吸收利用和对土壤环境的改变,抑制土壤硝化作用,并促进土壤水解有机氮的形成,从而影响土壤有效氮的构成和施入土壤氮的转化利用。豆类作物较非豆类作物抑制土壤硝化作用的能力强,对土壤铵态氮的利用效率高。     

施氮后蚯蚓对植物吸氮及微生物固氮的影响

为探讨尿素施用后蚯蚓对植物吸氮量及微生物固氮量的影响,通过盆栽试验,以威廉腔环蚓(Metaphire guillelmi)为试验材料,对比有、无蚯蚓作用下15N标记的尿素施入后植物氮素含量的差异及土壤微生物量的变化过程。结果表明:培养结束后对植物进行取样测定,发现不同处理间植株氮含量并无显著差异,但接种蚯蚓的处理增加了植株生物量,进而导致蚯蚓作用下的植株总吸氮量提高了约30.8%。从分配比例上看,接种蚯蚓显著增加了植物吸收土壤氮的比例,却显著降低了植物吸收肥料氮的比例。在整个试验过程中,两处理的全氮(TN)含量均无显著变化,但土壤中来源于肥料的氮却随着培养的进行逐渐降低,且接种蚯蚓使其下降速度更快。微生物生物量氮(M BN)先下降后上升,且接种蚯蚓处理的MBN含量在试验初期(第5d)与试验末期(第30d)较高,但MBN中固定的肥料氮含量始终低于不接种蚯蚓的对照处理。试验过程中,土壤可溶性有机氮(D ON)的含量先下降后上升,与MBN变化趋势一致。与对照处理相比,接种蚯蚓处理的铵态氮(N H4+-N)含量降低,硝态氮(N O-3-N)含量则差异不显著。综上,蚯蚓可通过调节微生物生物量形成氮素缓冲库,从而促进植株对土壤氮而非尿素氮的吸收。     

不同形态氮素吸收利用及其对植物生理代谢影响的综述

对不同形态氮素的吸收利用过程及其对植株生长、抗逆性、品质和安全性的影响，以及外界环境条件对其作用效果的影响进行了综述，发现硝态氮(NO₃^--N)可促进植株根系伸长及植株对阳离子的吸收；铵态氮(NH₄⁺-N)可缓解盐胁迫及活性氧对植株的伤害，还能提高植株对病害的抵抗能力，但单一施NH+4-N易造成NH+4毒害，如细胞酸度增加、活性氧伤害、细胞壁木质化等。此外，对今后的研究方向进行了展望，以期为农业氮肥的合理施用提供理论依据。     

水稻氮高效相关基因的研究进展

提高氮肥利用率,降低农业生产中的氮肥投入,对实现中国提出的"化肥零增长"目标至关重要.氮素可通过植物根部以硝态氮或者铵态氮的形式从土壤中被吸收,并在植物体内转运合成氨基酸、核苷酸等生命必需物质,是农作物生长和产量形成的必要性元素.然而,氮肥过量则会破坏土壤理化性质,导致土壤盐碱化、生态环境污染;减少氮肥用量难以发挥当前...     

臭氧-生物活性炭纤维去除氮的试验研究

通过小试试验探讨了臭氧－生物活性炭纤维去除微污染源水中氮的变化规律。结果表明,当反应器进水氨氮浓度较低时,会出现氨氮累积现象,BACF柱适应环境的能力较BAC柱强;臭氧化工艺对亚硝酸盐氮有较强的去除能力;当反应器中亚硝化杆菌和硝化杆菌生长成熟后,炭滤柱出水中均未检出亚硝酸盐氟;2种工艺对总氯的去除率均在10％以内,但O3-BACF工艺去除氮的效率稍高于O3-BAC工艺。