土壤氮矿化-固持周转(MIT)研究进展

土壤氮矿化-固持周转(MIT)过程与土壤供氮力及氮素损失间存在密切关系。本文概述了近年来MIT过程的研究方法及其相应的模型;对土壤温度、土壤水分、土壤理化性质、植物生长状况以及有机、无机肥的施用等影响MIT过程的主要因素进行了较详尽地阐述,并展望了今后主要的研究方向。     

有机物料及无机氮对耕地黑土团聚体水稳性的影响

用室内模拟试验研究了有机C、无机N添加对耕地黑土不同粒级团聚体水稳性的影响。结果表明 ,在不添加任何物料的湿培养条件下 ,随团聚体粒径增大抵抗浸水分散能力减弱 ;添加葡萄糖和玉米根干粉对 1mm水稳团聚体有良好保护作用 ,但不能保护小粒径的团聚体。单纯添加无机N会引起耕地黑土团聚体水稳性下降。     

中国东北草甸棕壤非生长季无机氮的动态变化

本研究选用中国东北主要农田土壤-旱田草甸棕壤作为研究对象，研究不同施肥制度（对照不施肥，NPK和NPK＋M）对非生长季土壤无机氮动态变化的影响。研究结果表明，无机氮主要存在于20～40cm和40～60cm的土层中，两者占0～100cm土壤剖面中无机氮总量的40％左右。在NPK施肥处理中，累计的无机氮量为122．28kg·hm^-2，氮素损失为61．31kg·hm^-2；在NPK＋有机肥处理中分别为164．84kg·hm^-2和93．81kg·hm^-2。NPK和NPK＋有机肥处理土壤中无机氮的积累和损失明显高于对照不施肥处理，从而表明化肥或化肥和有机肥的混合施用能明显增大土壤的活性有机N库，进而增加1m土壤剖面中无机氮的积累和损失。     

黑土春玉米田氮素的淋溶风险与阻控机制研究

为阐明黑土春玉米田氮素的淋溶风险与阻控机制,运用田间原位15N示踪技术,设常规垄作、免耕无秸秆覆盖和免耕100%秸秆覆盖(秸秆量为7500 kg·hm~(-2))3个处理,量化了长期免耕秸秆覆盖措施下氮素在不同形态氮库中的转化特征、淋溶运移规律和去向。结果表明:农民常规施肥量条件下,常规垄作、免耕无秸秆覆盖和免耕全量秸秆覆盖均已导致东北黑土春玉米田0～300cm土壤剖面中分别累积461.6kg(N)·hm~(-2)、450.7kg(N)·hm~(-2)和439.7kg(N)·hm~(-2)的矿质氮,且主要是硝态氮(占比分别为84.2%、79.5%和81.7%),存在着氮素的淋溶损失风险。当季施入肥料氮对玉米苗期和抽雄期0～40cm土层总硝态氮库累积的贡献率平均为60.9%和58.0%,其淋溶损失风险较高。与常规垄作处理相比,免耕全量秸秆覆盖降低了0～40 cm土层肥料氮向矿质氮库的转化,降低比例达20.8%;增加了其向黏土矿物固定态铵和有机氮库的转化,提高比例分别为39.4%和30.5%。0～20cm土层,黏土矿物对肥料来源铵的固定能力和微生物对肥料来源矿质氮的固持能力基本相当;20～40cm土层,固持能力前者高于后者,说明外源碳输入的数量及其与土壤微生物的接触程度共同决定着对矿质氮的固持潜能。通过免耕和秸秆覆盖调控机制,可阻控黑土春玉米田矿质氮在土壤剖面的大量积累,使氮肥利用效率和玉米产量均提高9.7%,氮肥的气态损失降低27.7%,延缓肥料氮向深层土壤剖面淋溶运移的速率。     

不同年龄冷蒿种群再生生长速率的比较研究

采用花盆种植冷蒿，通过剪掉不同比例的顶芽及不同枝条长度人为模拟采食行为，观测受损后构件再生生长速率。实验结果表明不同的年龄组、不同的生长季节、采食与对照间，构件的再生生长速率具有显著差异。     

磷在稻田土壤中的淋溶和迁移模拟研究

稻田土壤磷(P)的淋溶和迁移受到人们的普遍关注。对水稻土施P后立即进行高强度淋洗的研究表明,施P对各处理淋出液的P浓度没有明显影响,各种形态的P淋溶到60cm土层以下的浓度不超过0.1mg/kg,折合每公顷损失P量分别为可溶活性P约1.2~1.4kg,非活性P为1.2~1.6kg,全P为2.5~2.8kg,对地下水影响小。施P量低于400kg/hm2时,施入的P没有移出上层土壤;当施P量高于800kg/hm2时,P从上层向下移动现象明显;施P量超过1600kg/hm2后,移动距离可达10cm。并预测出上层土壤可能发生P的移动和淋溶的土壤Olsen-P阈值为74.1mg/kg,超过该值发生P移动和淋溶的可能性增加。     

不同施肥处理对连续三季作物氮肥利用率及其分配与去向的影响

采用室外盆栽试验系统研究了不同施肥处理对连续3个生长季作物生长状况、标记^15N利用率及其分配与去向的影响。结果表明,高量氮肥的施用能显著提高作物的生长和产量,而化肥配施玉米秸秆在第1生长季表现为抑制,第2、第3生长季则相反。作物体内来自标记氮肥的含量和比例随生长季的增加显著下降,高量氮肥和玉米秸秆的施用能显著提高其含量和比例（P〈0.05）。标记氮肥在土壤中的残留率随作物生长季的增加而降低,而标记氮肥的累积作物利用率和总损失率随着生长季的增加而增加,经过连续3季作物的吸收利用,标记氮肥在土壤中的残留率、累积作物利用率和总损失率分别平均为15．82％、61．11％和23．07％。标记氮肥的作物利用率和损失率主要发生在第1生长季内,高量氮肥的施用降低了标记肥料氮在土壤中的残留率,增加了氮素损失率;与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆能明显增加标记肥料氮在土壤和作物中的回收率,降低氮素损失率,提高比例为21．74％,从而说明在施肥当季,通过施入高C/N比有机物料玉米秸秆合理调节土壤中C源和N素营养的施用比例,可以达到增加氮肥在土壤中的残留率,提高氮肥利用率的目的。     

黑土区农田氮磷淋溶消减措施

黑土是我国重要的土壤资源,承载了全国50%以上的玉米产量。但过量的化肥施入和不合理的农业管理造成黑土土壤氮磷大量残留,氮磷淋溶风险增强。相关研究表明,尽管黑土区旱地农田氮磷淋溶损失相对较低,肥料残留效应仍致使其潜在淋溶风险增强。因此,本研究综合分析了环境因子和农业管理措施对黑土区农田氮磷淋溶特征的影响规律,明确了黑土氮磷淋溶消减措施,并针对玉米农田和蔬菜地提出消减策略。具体结果如下:施肥和降水是影响黑土农田氮磷淋溶的重要因素,灌溉是影响蔬菜地氮磷淋溶的关键农田管理措施;按需施肥、有机无机配施、避免雨热同期追肥、节水灌溉、免耕秸秆覆盖、不同作物轮作和添加生物炭等均是适合于当地气候和土壤条件的氮磷淋溶阻控措施。建议玉米农田采用一次性基肥施入,有机肥占比50%～70%,采用免耕秸秆覆盖技术;蔬菜地在常规施肥和灌溉频次下分别降低20%的施肥量和灌溉量,推荐蔬菜秋季收获后秸秆粉碎深埋等管理措施。本研究明确了黑土区农田氮磷淋溶消减策略,有助于实现黑土区农业绿色可持续发展和绿色生态环境的构建。     

不同年龄冷蒿种群再生生长速率的比较研究

采用花盆种植冷蒿，通过剪掉不同比例的顶芽及不同枝条长度人为模拟采食行为，观测受损后构件再生生长速率。实验结果表明：不同的年龄组、不同的生长季节、采食与与对照间，构件的再生生长速率具有显著差异。     

免耕秸秆覆盖条件下尿素来源铵态氮和硝态氮的累积与垂直运移过程

为准确量化常规垄作和免耕不同量秸秆覆盖处理条件下,玉米不同生育期尿素氮来源铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)在土壤剖面中的累积、垂直运移特性和淋失风险,于2016年在连续运行9年的长期免耕定位试验基地上设置田间原位~(15)N同位素示踪微区试验,试验设5个处理,分别为常规垄作(RT)、免耕无秸秆覆盖(NT-0)、免耕33%秸秆覆盖(NT-33)、免耕67%秸秆覆盖(NT-67)和免耕100%秸秆覆盖(NT-100)。研究结果表明:玉米苗期和抽雄期,0~20 cm和20~40 cm土层尿素来源NO_3~--N的累积量显著高于尿素来源的NH_4~+-N,尿素来源NO_3~--N占所施入尿素氮的比例在苗期最高,各个处理相应土层的平均值分别为24.0%和17.4%。玉米成熟期,0~100 cm土壤剖面中残留的尿素来源的矿质氮96%以上是NO_3~--N,约有7%左右的尿素氮以NO_3~--N的形态垂直运移至80~100 cm土层中,其对相应土层总的土壤NO_3~--N库的贡献比例达50%以上,说明当季作物施入氮肥的淋溶损失风险较高。与常规垄作处理相比,免耕67%和100%秸秆覆盖处理降低了尿素来源NO_3~--N在深层土壤剖面的残留,但差异未达到显著性水平。