土壤氮素矿化的温度水分效应

应用一级反应动力学模型分析了不同温度、水分条件下间歇淋洗和分次提取通气培养法生成的累积净矿化氮与时间的关系。结果表明,温度对土壤氮素矿化速率常数有明显影响。间歇淋洗加砂培养的回归式为:1ogK=6.80-2497/T;不加砂培养为:1ogK＝4.19-1817／T;分次提取培养为:logK=6.47-2937／T。矿化速率常数与水分含量符合直线关系,矿化氮量随水分含量的升高而增加。温度、水分对矿化速度有明显的正交互作用。     

温度和水分对华中地区菜地土壤氮素矿化的影响

为研究华中地区菜地土壤的矿化特征和矿化规律,拟定菜地土壤合理的氮肥施用量,本文以华中地区两种典型菜地土壤——黄棕壤和潮土为研究对象,利用室内连续培养试验研究了温度、水分对菜地土壤矿化的影响。结果表明,黄棕壤的矿化速率和氨化速率均随着温度的升高而升高;硝化速率在15%和25%含水量下随温度的升高而升高,而在35%含水量下随温度的升高而降低。潮土矿化速率在15%含水量时随温度的升高而升高,而在25%和35%含水量下随温度的升高先增加后减小;硝化速率在15%和35%含水量时随温度的升高而增加,25%含水量时随温度的升高先增加后降低;氨化作用随温度的升高而降低。黄棕壤的矿化量在含水量为25%、温度35℃时高达34.9 mg.kg 1;潮土的矿化量在含水量为25%、温度为25℃时最高,为63.9mg.kg 1。不同温度下潮土矿化量均大于黄棕壤。黄棕壤的氨化速率随含水量的增加而增加,硝化速率随含水量的增加而降低,矿化速率则在含水量25%时最大。潮土的氨化、硝化和矿化作用随水分变化不明显。本研究还发现,25%的含水量是黄棕壤微生物活性的水分临界点,潮土的水分临界点不明显。通过对土壤氮素的矿化速率与水分含量和温度之间的函数关系模拟发现,黄棕壤模拟效果好于潮土。     

温度对厌氧条件下不同pH水稻土氮素矿化的影响

氮矿化反应是土壤生态系统氮素循环的重要环节之一,决定了土壤氮素的可利用性。温度和pH是影响氮素矿化的重要环境因子。为研究厌氧条件下温度对不同pH水稻土氮素矿化的影响,本文以两种不同pH的水稻土为试验对象,在厌氧条件下,设置15℃、25℃、37℃和50℃4个温度,结合一级反应动力学方程式和有效积温式研究温度对土壤氮素矿化势、矿化速率、矿化程度和矿化势/全氮等矿化参数的影响。结果表明,两种土壤氮素矿化势均随着温度的升高而增大。在15~37℃范围内,两种土壤的矿化速率以及矿化程度均随着温度升高而增大,且同种温度下两土壤差异不显著。但在37~50℃范围内,随着温度的升高,两种pH土壤矿化速率以及矿化程度有增大也有减小,差异达1%显著水平。说明在高温范围内,不同pH土壤氮素矿化对温度的响应有很大差异。4个温度下,矿化势/全氮的值均随温度升高而增大,说明有机氮的品质随温度升高而提高。通过温度与矿化参数的相关性分析发现,在15~37℃范围内,各矿化参数与温度均呈正相关,且相关性极显著(P0.01);但37~50℃时,各矿化参数与温度相关性均较小,有的为负相关。本试验测定各培养周期的pH,发现在培养过程中,两种土壤pH波动不大,对土壤氮矿化的变化无影响。结果表明,厌氧条件下,尽管中、低温时不同pH水稻土氮素矿化对温度有相似的响应,但高温时不同pH土壤的氮素矿化显著不同。     

温度对不同年限日光温室土壤氮素矿化特性的影响

【目的】日光温室作为具有我国特色的一种高强度的栽培方式,过量施肥问题突出。随着温室栽培在我国北方地区规模的不断扩大,由此带来的土壤退化和地下水污染问题值得关注。不少研究表明,随着日光温室栽培年限的增加,土壤有机质含量不断增加;且温室栽培中的土壤温度与露地存在很大差异,其土壤氮素矿化特性如何,尚缺乏研究。【方法】本研究以位于黄土高原南部陕西省杨凌示范区不同栽培年限的日光温室土壤为研究对象,采用室内好气培养法(84 d)测定不同培养温度(20℃和30℃)对不同年限温室(0 3年)土壤0—20 cm及20—40cm土层氮素矿化量,采用一级动力学方程拟合土壤氮素矿化曲线,根据土壤氮矿化势(N0)评价不同栽培年限温室土壤氮素矿化特性。【结果】1)随着日光温室栽培年限的增加,土壤有机质、全氮含量和氮素累积矿化量随之显著增加。2)30℃的土壤氮素累积矿化量高于20℃的矿化累积量;栽培年限长的日光温室矿化作用对温度的敏感程度高于年限短的温室。3)若温度和栽培年限同时增加,土壤氮素累积矿化量随之增加,说明温度和栽培年限对土壤氮素净矿化量有一定的交互作用,但差异不显著(P0.05)。4)日光温室栽培年限越长,土壤氮矿化势(N0)越大;与种植前相比,第2a、3a温室土壤氮矿化势增加了5.59和11.48倍。5)回归分析表明,0—20 cm土层土壤有机质含量每增加1 g/kg,20℃和30℃条件下土壤氮矿化势(No)分别增加2.70及3.18 mg/kg;土壤全氮含量每增加1g/kg,No分别增加37.28及43.12 mg/kg。【结论】日光温室土壤氮素矿化量随其栽培年限的增加显著增加;培养温度由20℃增加到30℃,土壤氮素矿化量也明显增加,日光温室栽培年限和温度对土壤氮矿化有一定的正交互效应。因此,在日光温室氮素管理中应考虑栽培年限和温度对土壤氮素矿化的影响,以采取针对性的氮素管理措施。     

几种吡啶类化合物对土壤硝化的抑制作用比较

为了探明吡啶类化合物对土壤硝化作用的抑制效应,采用室内微宇宙试验,研究了2-氯-6(三氯甲基)硫酸盐、2-氯-6(三氯甲基)盐酸盐、吡啶混合物和吡啶X类化合物对潮土、红壤和水稻土中铵态氮硝化的抑制作用。结果表明,在35 d培养期内,吡啶类化合物处理土壤硝态氮含量明显低于对照(未添加吡啶类化合物),吡啶类化合物对土壤中铵态氮的硝化抑制率介于2.91%~91.92%,抑制强度先逐渐升高后降低,在培养21 d时抑制强度达到峰值。不同类型吡啶类化合物对土壤中铵态氮的硝化抑制效果存在差异,吡啶盐酸盐类化合物优于其他几类化合物;吡啶类化合物对土壤中铵态氮的硝化抑制作用与土壤类型有关,对3种土壤中铵态氮的硝化抑制作用表现为潮土>水稻土>红壤。就同一土壤而言,硝化抑制强度随着吡啶类化合物用量的增加而增加。     

不同土壤类型对玉米根系干重变化及其分布的影响

利用根系双向切片法，研究了潮土与砂姜黑土两种土壤类型玉米根系干重的动态变化及其在土层中的分布．结果表明：两种土壤类型对玉米根系干重及其分布的影响差异较大．砂姜黑土玉米单株根系干重较大，且增加与减少时间较早，下扎速度快，深层根量多；而潮土玉米单株根系干重较小，且增加与减少时间较迟，下扎速度慢，整个根系主要集中分布于０～２０ｃｍ土层．     

温度和水分对典型香型烟区植烟土壤氮素矿化的影响

为探究典型香型烟区植烟土壤氮素矿化特征及其与温度和水分的关系,采用室内培养试验研究了土壤温度(15、28、37℃)和土壤相对含水量(50%、65%、80%田间持水量)对云南大理、贵州毕节、河南许昌3个典型香型产区植烟土壤氮素矿化的影响。结果表明:不同地区植烟土壤矿质氮和矿化速率变化规律与温度和水分密切相关。3个产区植烟土壤的矿质氮含量和矿化速率均随着温度的升高而升高,在同一温度条件下,以土壤有机质含量较高的云南大理土壤矿化量较大,有机质含量较低的河南许昌土壤矿化量较小。不同地区植烟土壤含水量与氮素矿化的关系不尽相同,土壤相对黏重的贵州毕节土壤以50%田间持水量处理土壤氮素矿化量和矿化速率最大,以80%田间持水量处理最不利于氮素矿化;而质地相对较轻的河南许昌土壤和云南大理土壤均为在65%田间持水量条件下最有利于氮素矿化,以50%田间持水量处理氮素矿化量较小。基于一级动力学方程的模拟,3个植烟土壤的潜在矿化氮库(N0)都随温度的增加而提高,总体以28～37℃的培养温度较为适宜,低于15℃不利于土壤有机氮的矿化,3个植烟土壤的N0以云南大理最高,河南许昌最低;土壤矿化速率常数(K)以云南大理最大。土壤相对含水量也对N0有一定影响,且土壤温度和含水量对不同土壤氮素矿化量和矿化速率均存在显著的互作影响,合理调控土壤温度和土壤相对含水量,可以有效调节不同生态烟区土壤氮素矿化动态变化。     

植烟黄壤氮素矿化动态模拟研究

研究不同温度和水分条件下植烟土壤有机氮的矿化动态,为田间土壤氮素矿化的预测提供依据。采用好气间歇淋洗方法,探求不同温度培养模式[恒温20℃,恒温35℃,变温(5、10、15、20、25、30、35、30、25、20℃)],不同温度(5~40℃)与不同土壤含水量(风干土~53%)交互作用下的土壤有机氮矿化动态,并建立回归方程。运用田间土壤氮素矿化数据,进行模型验证。结果显示,变温培养下土壤氮素矿化动态与恒温培养显著不同,变温下土壤矿化氮的累积动态以积温模型的拟合效果最好;指数模型能够较好描述土壤有机氮矿化对土壤水分含量的反应。在土壤氮素矿化积温模型和水分函数的基础上,建立了变化温度与水分条件下的土壤氮素矿化模型。田间实测矿化数据验证了此模型的可行性。因此,可以利用有效积温和土壤含水量来估测田间土壤氮素矿化量。     

硝化抑制剂类型和剂量对不同类型土壤硝化抑制作用机理的研究

氮肥配施硝化抑制剂是提高氮肥利用率、减少活性氮损失和降低环境代价风险的有效措施。为探讨不同硝化抑制剂类型和剂量对不同类型土壤硝化作用的机理,采用室内土壤培养试验,对3种硝化抑制剂[双氰胺（DCD）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-（三氯甲基）吡啶（NP）]设置不同剂量,研究其对我国不同区域典型土壤（红壤、水稻土、潮土）硝化过程无机氮含量、土壤pH值及土壤表观硝化率变化特征的影响。结果表明,与单施硫酸铵处理相比,3种硝化抑制剂均能抑制水稻土和潮土中铵态氮向硝态氮的转化,且对潮土铵态氮向硝态氮转化抑制效果优于水稻土,而对红壤硝化作用的抑制效果均不明显,3种土壤pH值差异是影响硝化抑制剂作用效果的主因。此外,DCD和NP随着用量的增加,对水稻土和潮土的硝化抑制效果越明显,而DMPP对2种土壤硝化抑制作用无明显的剂量效应。在水稻土中,NP的抑制效果强于DMPP和DCD;在潮土中,DCD的抑制效果优于NP和DMPP,这可能是由于不同硝化抑制剂类型硝化抑制机理性的差异以及其自身特性的差异导致的。综上,针对特定土壤类型筛选适宜的硝化抑制剂类型和用量对农业优化氮肥管理、提高氮肥利用率...     

有机肥氮素矿化及影响因素研究进展

本文综述了有机肥氮素矿化和影响因素的研究进展。有机肥氮素矿化的研究方法主要有室内培养法和田间原位培养法。非淋洗通气培养法和原状土柱培养法虽不破坏土壤结构,但可能低估有机氮的矿化潜力;间歇淋洗通气培养法可模拟植物吸收不断移除矿质氮,适合大批样品的快速测定,但可能高估有机氮的矿化潜力。田间原位培养法包括聚乙烯袋培养法、顶盖埋管培养法和离子交换树脂法。聚乙烯袋培养法目前使用最广泛,但具有不透水、破坏土壤结构、矿质氮损失等缺点,顶盖埋管培养法虽可透水且不易被损坏,但可引起矿化氮流失。离子交换树脂芯法在不破坏土壤原状的条件下进行培养,虽费时、费力,但对土壤温度、湿度、通气状况反应灵敏,并可消除矿质氮累积的影响。影响有机肥氮素矿化的因素主要包括有机肥特性、温度、水分、土壤质地、施肥等因素。关于畜禽粪便的种类、熟化程度、C/N比、碳氮化合物组成等影响有机肥的矿化量和矿化动力学特征的研究较多。用有效积温来表示有机肥的矿化与温度之间的关系更为合理。目前,关于水分的影响,主要集中在干湿交替对有机氮矿化的影响;关于土壤质地的影响,主要集中在研究粘粒含量与有机质矿化的关系;关于施肥的影响,则重点研究氮肥、钾肥对有机氮矿化和粘土矿物固定氮的影响。今后,研究重点应放在有机肥矿化与有机氮组分关系、与植物有效性关系、有机肥替代化肥当量和替代率以及室内研究结果如何应用到田间指导合理施肥。     

半湿润地区土垫旱耕人为土不同土层氮矿化的水温效应研究

本论文以半湿润地区土垫旱耕人为土(褐土)为供试土样,应用长期通气培养法,研究了湿度和温度对090cm土壤剖面不同土层(每30.cm为1土层)氮素矿化的影响。每层土壤设11.0、15.0、19.0、23.0、27.0%5个土壤水分等级和8.0、16.0、24.03、2.0、40.0℃5个温度等级,共25个处理,在恒温培养箱中进行培养。培养期间分别在7、14、21、354、9、63和84.d取样测定矿化氮累积量。结果表明,不同土层土壤有机氮的矿化累积量均随温度、水分含量升高而增加,各土层增幅的大小顺序为030.cm3060.cm6090.cm。030.cm土层矿化氮是090.cm土层可矿化氮的主体,其矿化氮占67.9%。不同土层土壤氮素矿化过程不同:在培养期间030.cm土层氮素矿化量与培养时间符合线性关系,而3060.cm和6090.cm土层符合对数函数;不同土层氮素矿化速率k与含水量w间为直线关系,相关系数r在0.93以上,030.cm土层的k值对温度反应最为敏感,其次为3060.cm土层,以6090cm土层反应最小。总体上看,在较高温度培养条件下,随温度增加,土层越深,矿化速率增加越慢;温度和水分对不同土层土壤氮素矿化具有明显的正交互作用。对030.cm土层,在高温情况下水分效果更加突出;而对3060cm和6090.cm土层,温度效应比水分效果更加突出。     

尕海湿地植被退化过程中土壤碳矿化特征研究

以甘南尕海4种不同退化程度的湿地(未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)及重度退化(HD))为研究对象,采用室内5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃ 培养法,测定不同土层 SOC 矿化速率和累积矿化量,运用一级动力学方程对土壤的半矿化分解时间(T_1/2)、有机碳矿化潜势(C₀)等参数进行拟合,分析温度、土壤深度和退化程度对土壤碳矿化过程的影响。结果表明：(1)在不同土层、不同温度下,各植被退化程度湿地土壤有机碳 CO₂ 释放量在整个培养期间大致可以分三个阶段,0-4 d快速生成 CO₂ 阶段,4-27 d缓慢生成 CO₂ 阶段,27-41 d平稳阶段;0-10 cm 土层各培养温度下,土壤有机碳矿化速率表现为UD＞LD＞MD＞HD。(2)培养期间,不同退化湿地土壤有机碳矿化速率均随土层加深而降低,表层 0-10 cm的矿化速率(1.14~16.23 mg/(g?d))均显著高于10-20 cm(1.05~2.85 mg/(g?d))和20-40 cm(0.94~1.26 mg/(g?d))土层。(3)整个培养期内,不同退化湿地土壤有机碳总累积矿化量排序为5 ℃(34.54 mg/g)、15 ℃(46.67 mg/g)、25 ℃(58.28 mg/g)和35 ℃(86.46 mg/g)。(4)双库一级动力学方程的C₀值随退化程度增加呈递减趋势,而C₀/SOC随着温度的升高而降低。     

Effects of filter type and extraction efficiency on nitrogen mineralization measurements using the aerobic leaching soil incubation method

Aerobic incubation of soils with sequential leachings to extract mineralized N is often used to determine N mineralization potential and N availability in the laboratory. This study used tropical forest soils with differing mineralogy and texture to address: (1) the effects of filter type and equilibration time on soil moisture and N mineralization and (2) the N extraction efficiency of 0.01 M CaCl₂, minus-N nutrient solution (containing 0.004 M CaCl₂) and 2 M KCl. Use of glass microfiber filters compared to cellulose acetate or polyethersulfone membrane filters resulted in a lower moisture content for both low-and high-clay soils. However, filter type did not affect N mineralization. Under 47 kPa suction, soil moisture equilibration occurred between 240 and 360 min regardless of filter type. Extraction efficiency for mineralized N using 0.01 M CaCl₂ or minus-N nutrient solution was lower in forest soils of smectitic mineralogy and soils with a higher proportion of macroaggregates. However, with the exception of allophanic soils, the cumulative amount of N mineralized measured in a long-term incubation for approximately 1 year was not different when either a leaching or an unleached incubation method was used. These results indicate that researchers may wish to conduct preliminary evaluations to determine whether their incubation method will achieve a desired uniform moisture level and N extraction efficiency.     

温度和湿度对高寒湿地土壤碳矿化和氮矿化的影响

Relationships between carbon (C) production and nitrogen (N) mineralization were investigated in two alpine wetland soils of the Tibetan Plateau using laboratory incubation under different temperatures (5, 15, 25, and 35 ℃) and water saturation (noninundation and inundation). A significant positive relationship was found between CO2 production and N mineralization under increasing temperatures from 5 to 35 ℃ with the same water saturation condition in the marsh soil (r2 ＞ 0.49, P ＜ 0.0001) and the peat soil (r2 ＞ 0.38, P ＜ 0.002), and a negative relationship with water saturation increasing at the same temperature, especially 25 and 35 ℃, in the marsh soil (r2 ＞ 0.70, P ＜ 0.009) and the peat soil (r2 ＞ 0.61, P ＜ 0.013). In conclusion, temperatures and water saturation could regulate the relationship between CO2 production and net N mineralization in the Tibetan alpine marsh and peat soils.     

温度变化对森林土壤氮矿化的影响

Nitrogen mineralization in forest soil wa studied in laboratory by incubating undisturbed soil cores enclosed within PVC columns at different temperatures to compare the effect of flucttuating temperature with that of constant temperaature,and to find out whether soil nitrification shows linearity over time .The results showed that there was no significant difference between soil nitrification at fluctuating temperature and that at constant temperature,and suggested that it must be careful to make the conclusion that soil nitrification has linearity over time.     

Interaction effects of nitrogen and phosphorus fertilizer on nitrogen mineralization of wheat residues in a calcareous soil

Abstract

Because of the high pH of the soil in semiarid regions, phosphorus adsorption is unfavorable. So, considerable amounts of phosphorus fertilizers are used annually, where this fertilizer may affect the plant residues' decomposition. To examine the interaction effects of nitrogen and phosphorus on nitrogen mineralization in calcareous soil, a factorial experiment was performed in a completely randomized design with three replications. The first factor consisted of various C:N ratios (20, 40, and 60 or three levels of nitrogen N₁:0, N₂:11, and N₃:43?kg N ha^?1, respectively) and the second factor consisted of various C:P ratios (87, 174, and 260 or three levels of phosphorus P₁:0, P₂:12, and P₃:45?kg P ha^?1, respectively), under incubation conditions. The results indicated that the cumulative mineral nitrogen content in all treatments, except for N1P2 and N1P3 treatments, started from a positive amount and remained positive until the end of the incubation period. The highest amount of cumulative mineral nitrogen among treatments was related to N3P1 treatment, while the lowest was associated with N2P3 treatment. Mineralization of nitrogen during 60?d of incubation was the dominant phenomenon, except for the N1P2 and N1P3 treatments which remained in the organic phase. The effect of phosphorus on the cumulative mineralization of nitrogen was significant. With increasing the amount of phosphorus, the total inorganic nitrogen diminished. Nitrogen release begins earlier with lower C:N ratios, and therefore the available nitrogen can be released more quickly to the plant. It is generally concluded that, in calcareous soil, the use of nitrogen fertilizer to adjust C:N ratio and to improve the mineralization of wheat residues will be a suitable option.     

Effects of ammonium and nitrate on mineralization of nitrogen from leguminous residues

A laboratory incubation experiment was conducted to compare the effects of NH _inf4 ^sup+ and NO _inf3 ^sup- on mineralization of N from ¹⁵N-labelled vetch (Vicia villosa Rotn) in an Illinois Mollisol, and to determine the effect of a nitrification inhibitor (nitrapyrin) on mineralization of vetch N when used with NH _inf4 ^sup+ . The addition of either NH _inf4 ^sup+ or NO _inf3 ^sup- (100 and 200 mg N kg^-1 soil) significantly increased mineralization of vetch N during incubation for 40 days. The effect was greater with NH _inf4 ^sup+ than with NO _inf3 ^sup- , and a further increase occurred in the presence of nitrapyrin (10 mg kg^-1 soil). The addition of NO _inf3 ^sup- retarded the nitrification of NH _inf4 ^sup+ -N derived from vetch.