农业生态系统的氮素循环研究进展

在自然和人为作用的双重驱动下，地球表面氮素的生物地球化学过程及其环境效应成为当前全球变化中区域研究的重要内容。探讨了氮素循环各个过程及其数量特征，对氮素循环模型进行了介绍，并对当前生态系统中氮素循环的研究热点进行了简要的论述。     

一个稻田土壤-作物体系的氮素循环模型

模型为一维模型,其主要框架由土壤水分运动、N素迁移转化以及水稻生长3个模块组成。在土壤水分运动模拟中,考虑了可能存在的饱和流和非饱和流;在N素运移中将土壤中的NH4 、NO3-和尿素视为土壤溶质,用对流弥散方程模拟其在垂直方向上的运移;在N素转化过程中考虑了尿素水解、有机N矿化、氨挥发、硝化、反硝化以及NH4 的吸附这6个过程;对于作物生长的模拟,选用了ORYZA水稻生长模型,并结合田间实验修改了其中一些参数。使用该模型对3年的田间试验进行了模拟验证,对于土壤中矿质态N素以及水稻生长的模拟,都得到了较好的模拟结果,通过与实测值的分析比较,耕作层的NH4 -N浓度,水稻各部分的生物量模拟值与实测值的吻合都达到了显著水平。     

应用^15N示踪技术土壤水分对氮素有效性的影响

在有防雨设施的试验田里,设置不同的土壤水分处理,应用＾１５Ｎ示踪技术研究土壤水分对氮素有效性的影响。试验结果表明：冬小麦对肥料氮素的利用率随土壤水分提高而提高;土壤供应的有效性氮素（Ａ值）在土壤水分由田间持水量的５０％提高到６０％时出现“跃迁”,土壤水分超过田间持水量的６０％以后,Ａ值差异不显著,表明土壤氮素有效性对土壤水分存在一个阈值反映。节水、节肥高效的土壤水分下限应控制在土壤田间持水量的６０     

应用15N示踪技术研究土壤水分对氮素有效性的影响

在有防雨设施的试验田里,设置不同的土壤水分处理,应用15N示踪技术研究土壤水分对氮素有效性的影响.试验结果表明:冬小麦对肥料氮素的利用率随土壤水分提高而提高;土壤供应的有效性氮素(A值)在土壤水分由田间持水量的50%提高到60%时出现"跃迁",土壤水分超过田间持水量的60%以后,A值差异不显著,表明土壤氮素有效性对土壤水分存在一个阈值反映.节水、节肥高效的土壤水分下限应控制在土壤田间持水量的60%以上.     

应用15N示踪技术研究土壤水分对氮素有效性的影响

在有防雨设施的试验田里,设置不同的土壤水分处理,应用     

华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系的氮素循环与平衡

对华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系农田氮素输入输出的数量特征、平衡状况进行了分析,并评估其优化潜力。研究表明,华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系农田每年的氮素输入中,化学氮肥、农家肥、降水、灌溉、非生物固氮和种子带入农田的氮分别为545、68、21、15、15和5kghm-2a-1,氮素年输入总量为669kghm-2a-1;每年的氮素输出中,作物收获带走的氮为311kghm-2a-1,而氨挥发、反硝化和淋洗损失的氮分别为120、16和136kghm-2a-1,氮素年输出总量为583kghm-2a-1;氮素年盈余量为86kghm-2a-1。目前我国华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系农田氮素处于大量赢余状态,从而导致氮素大量损失。因此,加强氮肥管理,提高氮肥利用率,加大有机肥施用的力度,是华北地区农田氮素资源管理的长期任务。     

应用^15N研究烤烟对饼肥氮素的吸收利用规律

利用^15N示踪法标记的油菜籽榨油后所得到的菜籽饼肥,研究了烤烟对饼肥氮素的吸收利用规律。结果表明：不同处理不同时期烟株各部位来自^15N饼肥氮素的百分数（NDFF）、土壤的氮素百分数（NDFS）和^15N饼肥氮素利用率（^15NUE）均有明显差异,NDFF、NDFS和^15NUE值分别为19．90％～70．99％、29．01％～82．10％和20．62％～45．25％,100％^15N饼肥处理烟株吸收的氮素主要来源于饼肥氮素。从烤烟氮素利用率、氮素回收率、产量和产值角度看,25％饼肥基施＋75％硝酸铵基追各1／2处理最好,并且随着配施饼肥用量的增加,烟株各部位吸收土壤氮素的百分数、饼肥氮素利用率、氮素回收率、产量和产值呈递减趋势。当饼肥用量相同时,所配施的硝酸铵基施、追施各1／2处理的烟株各部位吸收土壤氮素的百分数、^15N饼肥氮素利用率、饼肥氮素回收率、产量和产值均较硝酸铵完全基施处理高。     

中国土壤氮素研究

概述了自20世纪30年代以来中国土壤氮素研究的某些进展。主要包括:土壤氮素的本性和氮素肥力,有机肥料氮,农田中化肥氮的去向和氮肥增产效果,农田中化肥氮的损失对环境的影响和农业生态系统的氮素平衡。土壤氮素研究的进展得益于相关学科的进展。并强调指出,对我国来说,在研究的指导思想上必须高度重视高产与环境保护的协调与统一。     

康集生态农场物流结构及氮素循环效率的研究

板栗雪片象甲每年发生一代，为害板栗栗苞、栗实、幼芽和嫩叶等；可人工收集烧毁落苞和使用甲胺磷等药物防治。     

康集生态农场物流结构及氮素循环效率的研究

本文以氮素循环为例，详细分析了康集生态农场的物流结构和循环效率。结果表明，康集生态农场自开发建设以来，已初步建成以林果农种植、家畜家禽饲养、鱼类养殖为主的物流结构系统。系统的氮素产投比逐年上升，平均达到0.255，种植业有机氮与无机氮投入比为1.19，系统稳定性指数为0.98，第二性生产的氮素转化率达19.94%，有机废物利用总量含氮11934.5公斤。根据整个系统在氮素利用上的潜力和物流状况，本文提出了提高系统氮素利用效率和增强系统稳定性的途径与措施。     

生物质炭对土壤理化性状及氮素转化的研究进展

生物质炭因其具有的特殊理化性质施入到农田中能够改良土壤、提高土壤肥力及促进作物生长,已经成为农业减排和土壤微生态系统生物氮素地球化学循环领域的研究热点。生物质炭作为土壤的外来物质,直接或间接地参与到土壤氮素的周转过程中,进而对土壤中氮素的存在状态和供应能力等产生长远的影响。本文综述了土壤中施入生物质炭后,氮素循环的变化及响应机制,重点分析了生物质炭施入农田引起土壤理化性质变化后由土壤微生物驱动的固氮反应、氨化反应、硝化反应及反硝化反应等生物化学反应过程的响应及相关机理。在此基础上,对今后生物质炭的研究方向进行展望。     

植物氮素循环过程及其根域调控机制

植物对氮素的吸收与平衡能力是反映其生理状况的一个重要指标。根系吸收的NO3-和NH4 进入根细胞以后,可随蒸腾流由木质部导管运到植株地上部,运移到地上部的氮素除了参与生理代谢外,部分氮素又以氨基酸的形态通过韧皮部向根部转运。在概述根系对氮素吸收能力、不同氮素形态的吸收机理及其模拟模型、氮素在植物体内循环调控机理的基础上,分析了根域环境对植物体内氮素循环的影响机理,深入研究植物氮素循环过程对于阐明氮素高效利用机理具有重要意义,为植被恢复重建和生产力改善提供科学依据。     

应用^15N研究不同施氮量下鸭梨树对氮素的吸收及分配

１９９０年－１９９２年以１９８６年定植的鸭梨／社梨树为试材，利用＾１５Ｎ示踪技术研究不同施氮量条件下，植株对脂料氮的吸收规律及肥在土壤中的年周期变化。结果表明：施肥量对植株的氮素营养有较强的效应滞后性。树体氮素营养水平、吸收及分配、短枝生长情况及成花率均为最佳的情况是：肥料三要素的比例为１“０．５：１，施＾１５Ｎ－尿素２０ｇ株，肥料利用率为 ２０％。     

旱地土壤氮素矿化参数与氮素形态的关系

应用间歇淋洗培养方法 ,以长期不同培肥定位试验土壤为研究对象 ,求得土壤氮素矿化参数 ,并探讨氮素矿化潜势 (N0)、碱解氮、微生物氮、可浸提易矿化氮、全氮之间的关系。结果表明 ,在 35℃和 20℃条件下培养 ,一级动力学模型能够很好的拟合试验数据 ,模拟方程和模拟参数均达到极显著水平。经过 15年的培肥和轮作 ,无论是单施氮肥区 ,还是氮肥与有机肥配合施用区 ,N0均有不同程度的增加 ,这标志着土壤活性有机氮库增加。k值变化范围在0.004628～0.013148d-1之间 ,说明可矿化氮以每天 0.46 %～1.31%的平均速率矿化释放。而且 ,在本试验条件下 ,淋洗液中均含有一定数量的可溶性有机态N ,因此进行氮素矿化研究时 ,同时测定NH4-N、NO3-N和Norg的含量是必要的。 35℃下 ,N0 占全氮的比例为 7.23%～17.36% ,变异系数30.4% ;易矿化有机态氮占全氮的比例为0.27%～0.48% ,变异系数 200% ;碱解氮占全氮的比例为 5.55%～6.54% ,变异系数仅 5.8% ;微生物氮占全氮的比例在 2.16%～5.18%之间 ,变异系数28.8%。从几种指标测得的平均值看 ,N0碱解氮 微生物氮 易矿化氮 ,而变异系数是N0微生物氮 易矿化氮 碱解氮。虽然N0的绝对值远高于田间实际矿化量 ,     

亚热带地区土壤硝酸盐异化还原成铵速率的空间差异和驱动因素

土壤硝酸盐异化还原成铵(DNRA)是生态系统土壤氮转化的重要途径，理清环境因素对土壤DNRA速率的影响意义重大。本研究通过收集246项试验观测值采用整合分析方法(Meta-analysis)研究了亚热带地区不同生态系统中DNRA速率的变化范围及其影响因素。结果表明：纬度对亚热带土壤DNRA速率无显著影响；土壤p H、全氮(TN)、SOC/NO₃^–-N、Fe(Ⅱ)、阳离子交换量(CEC)、易氧化有机碳(EOC)、有效磷(AP)、黏粒含量和年平均气温(MAT)的增加均会促进DNRA速率；年平均降水量(MAP)和土壤NH₄⁺-N含量的增加会抑制土壤DNRA速率。此外，环境因子对DNRA速率的影响随生态系统的不同表现出较大差异。结构方程模型分析结果显示，SOC/NO₃^–-N是DNRA主要驱动因素，p H、NH₄⁺-N、MAP和MAT对土壤DNRA也有较大影响。     

河北省果园氮素投入特点及其土壤氮素负荷分析

以河北省果园土壤地力调查、农户调查和统计数据为基础,采用氮盈余法从果树种类和区域角度分析了果园生产体系中的氮素输入输出特点及氮养分盈余状况。结果表明,河北果园平均化肥氮投入量为438.0 kg/hm2,主要品种为尿素和复合肥,有机肥氮为181.6 kg/hm2,以畜禽粪为主,其中禽粪占25.5%。京津东部区和冀中、南平原区的果园氮素投入、盈余量较高;葡萄园和桃园的氮素投入水平较高;果园氮素施用与养分盈余量之间存在极显著的正相关,过量施用氮肥是氮盈余量很高的主要原因。随着氮盈余量增加,果园土壤全氮呈增加趋势,而土壤C/N均呈下降趋势,氮素盈余对土壤全氮的影响大于对土壤有机质的影响。