有机与非有机莴苣的氮稳定同位素辨识研究

为了证明利用氮稳定同位素技术鉴别有机蔬菜的可行性,本试验研究了不同肥料条件下土壤和莴苣不同部位的同位素特征变化情况。设置4个不同肥料条件：撒施有机肥（N 400 kg ? hm-2）、局部施尿素（N 300 kg ? hm-2）和撒施尿素（N 400 kg ? hm-2）,以及对照（不施用任何肥料）。结果表明不同肥料条件下土壤15N丰度（即δ15N）差异显著（P 对照 > 局部施尿素 > 撒施尿素。各肥料条件下土壤δ15N值均呈现先升高再降低最后趋于平稳的变化规律,峰值出现在定植后20 d。不同处理莴苣δ15N值的差异及变化规律与土壤δ15N值变化规律相同。莴苣不同部位δ15N值比较结果为：外叶 > 根 > 内叶。莴苣内部同位素特征受环境影响最迅速。总体上,莴苣内叶和土壤的δ15N变化可以反映施肥情况,从而可对判断有机蔬菜种植过程中氮肥的施用种类提供依据。     

基于同位素特征的华北平原菜地N2O排放监测中取样时间的探讨

【目的】为了长期监测土壤释放N2O的通量和同位素变化规律,了解产生N2O的微生物过程,提高对N2O排放量和排放系数估计的准确性,需要对N2O的日变化规律做深入研究,以便获得具有代表性的取样时间点及密闭时间。【方法】采用田间原位试验对华北平原的莴苣菜地进行了N2O排放监测,选取N2O排放高峰期即施肥灌溉后5~6 d为监测时间段,采用静态气体箱收集土壤释放的N2O气体,结合气相色谱和质谱技术测定N2O的含量及其同位素值(δ15N-N2O,δ18O-N2O和SP)。试验设2种取样间隔,即2 h和10 min,分别对N2O日变化规律和密闭时间进行研究。【结果】 1)在莴苣菜地N2O排放高峰期内,N2O通量日变化范围为34.65~131.45 μg/(m2·h),最大和最小的通量分别发生在13: 00和次日5: 00,9: 00的N2O通量为83.66 μg/(m2·h),与日通量平均值82.81 μg/(m2·h)相接近。N2O通量产生日变化的原因与土壤温度有关,相关分析表明,N2O通量与地下5 cm处土壤温度呈显著正相关(R2=0.82, P＜0.01),而与土壤充水孔隙度(WFPS)无显著相关性。2)24 h内,δ15Nbulk-N2O和δ18O-N2O随着时间呈现先降低后增加的变化趋势,变化范围分别为－31.22‰~－11.09‰和－7.45‰~-0.68‰; SP值随时间呈现先增加后降低的变化趋势,变化范围为16.13‰~26.41‰。N2O各个同位素值随时间的变化表明产生N2O的微生物过程随之变化,但SP值在9: 00~17: 00较稳定,变化范围为23.26‰~26.21‰,极显著高于其他时刻(P＜0.01),表明硝化作用在这一时间段内对N2O的产生起主导作用。3)扣箱40 min后, N2O含量、 δ15N-N2O和SP值都达到稳定状态,因此选取40 min作为单次观测N2O含量和同位素变化的密闭时间。4)24 h内N2O通量加权SP值为22.54‰。根据前人总结的规律,本研究中N2O主要由细菌硝化作用产生,且估计60.92%的N2O来自于细菌硝化作用, 39.08%的N2O来自于反硝化作用。【结论】华北平原莴苣菜地的N2O通量和同位素值具有较大的日变化,综合N2O通量和同位素值,建议选取9: 00作为观测莴苣菜地N2O排放通量和同位素特征值变化规律的时刻,建议静态气体箱密闭时间为40 min。     

水肥调控措施对华北农田土壤水分及冬小麦产量的影响

为筛选适合华北农田冬小麦生产的水肥调控模式,2006-2008年在北京昌平采用正交试验设计,设置有机肥、氮肥、磷肥、钾肥和灌水5因子(每个因子4水平),形成16个水肥组合,探讨了冬小麦生长、产量及土壤水分的水肥调控效应。结果表明,适量补水和施肥增加了土壤贮水量,提高了小麦抗旱能力和产量。在水肥因素中,氮肥是小麦增产的关键。当施氮量在150kg·hm-2以下,产量随施氮量增加而增加;当施氮量超过225kg·hm-2时,产量反而随之降低。每公顷灌水1 500~2 250m3较为适合小麦生长和产量形成。多灌水会使水分下移,根层土壤水分降低;少灌水会影响肥效,产量低。在平水年份,每公顷施有机肥3 000kg、氮肥(N)150kg、磷肥(P2O5)150kg和钾肥(K2O)225kg及灌水2 250m3适宜高肥力土壤冬小麦生长。     

柠檬酸对温室土壤磷有效性的影响

温室菜地土壤面临磷肥大量投入, 磷肥有效性低下等问题, 为提高土壤中磷素的有效性, 减少磷肥施用, 亟待开展相关研究。以番茄为供试对象, 研究温室番茄地施用柠檬酸对土壤有效磷时空变化及番茄产量的影响, 试验设置磷肥和柠檬酸2个因素4个水平, 采用完全随机设计, 分别为:0(CA0)、0.42(CA1)、0.84(CA2)、1.26(CA3)kg·hm^-2和0(P0)、96(P1)、168(P2)、240(P3)kg·hm^-2.结果表明:与对照相比, 施加柠檬酸后土壤pH极显着降低(P<0.01),CA3P0处理使土壤pH降低了0.62;不施加磷肥时, 柠檬酸促进土壤磷素的释放, 提高了土壤有效磷的含量;施加磷肥后, 柠檬酸和磷肥交互作用可以显着提高表层0~20 cm土壤有效磷含量, 但是过多施用柠檬酸和磷肥CA3P3处理使表层0~20 cm土壤有效磷含量降低, 使20~40 cm土壤有效磷含量增加, 并提高有效磷向下运移的可能性。合适的柠檬酸和磷肥配比CA2P2既可以获得较高番茄产量6.02 t·hm^-2,又可以减少30%的磷肥施用量, 同时降低磷素向深层运移的风险。     

不同氮肥处理对土壤和番茄中稳定性氮同位素丰度的影响

采用盆栽番茄的方式,根据氮肥类型和施用量,设置8种肥料处理（以纯氮计）：C1（有机肥,9.5g）、CU1（有机肥、化肥均为4.75g）、U1（化肥,9.5g）、C2（有机肥,19g）、CU2（有机肥、化肥均为9.5g）、U2（化肥,19g）、C3（有机肥,29g）、CK（不施肥料）,分析各处理的土壤、番茄叶片和果实δ15N的变化,比较不同部位δ15N的差异.结果表明,（1）施用有机肥能显著提高土壤、叶片和果实的δ15N（P ＜0.05）,而施用化肥则显著降低其δ15N（P＜0.05）.纯有机肥（C1、C2、C3）处理番茄叶片和果实δ15N分别为6.02‰ ～ 12.75‰和4.69‰～8.24‰,纯化肥（U1、U2）处理为2.83‰～5.53‰和2.66‰ ～4.50‰,纯有机肥处理δ15N显著高于纯化肥处理.（2）番茄植株不同部位δ15N的比较结果为老叶＞新叶＞新茎＞果实＞老茎＞侧根＞主根,表明氮素由根部吸收经过茎的运输到达叶片和果实的过程中,15N逐步富集.（3）建议将利用氮稳定同位素技术鉴别番茄果实纯有机肥和纯化肥处理的δ15N的阈值设定为5‰,有机种植检测可以借鉴此法设定相应的临界值,以鉴别有机种植和非有机种植.研究结果表明通过氮稳定同位素技术可以区分植物中氮素的来源,从而得知作物生长过程中的施肥情况,为有机食品检测提供有效方法.     

柠檬酸与土壤磷相互作用的研究进展

为了研究柠檬酸在土壤形成、物质循环等过程中所起的重要作用,笔者综述了国内外近些年来柠檬酸与土壤磷素相互作用的一些研究进展。主要内容包括：（1）柠檬酸的分泌及其分泌机理;（2）缺磷促进分泌柠檬酸分泌状况;（3）柠檬酸对土壤磷吸附的影响;（4）柠檬酸对土壤磷解吸的影响;（5）人工添加柠檬酸减少磷肥投入的效果。在实际生产中柠檬酸对土壤磷素及磷肥的作用研究有待于加强。