外来植物豚草入侵对土壤碳氮转化的影响

选取撂荒田地为试验样地,以入侵植物豚草（Ambrosia artemisiifolia L.）为对象,以土著优势物种窃衣（Torilis scabra Thunb.）为参照,通过对入侵植物和土著植物根际土壤的采样分析,研究了入侵植物对入侵地土壤特性及土壤碳氮转化的影响。结果表明,与土著物种窃衣相比,豚草入侵使土壤有机质含量增加89.13%,全氮含量增加42.15%,铵态氮含量增加43.69%,硝态氮含量增加35.36%,微生物量碳增加52.08%,微生物量氮增加61.26%,氮净矿化速率增加1.41倍,氮净氨化速率增加206倍,但硝化速率和反硝化速率变化不明显。由此可见,豚草显著改变了入侵地土壤的理化特性,加速了土壤碳氮转化过程。     

外来植物水花生和苏门白酒草入侵对土壤碳氮过程的影响

外来入侵植物对土壤生态系统的影响已成为入侵生态学研究的热点问题.以我国典型入侵植物水花生(Alternanthera philoxeroides,Ap)和苏门白酒草(Conyza sumatrensis,Cs)为对象,选取撂荒的稻田为试验样地,以土著优势物种马唐(Digitaria sanguinalis,Ds)为参照,通过对入侵植物和土著植物的根际土壤进行采样分析,研究了入侵植物对入侵地土壤特性及土壤碳氮过程的影响.结果表明,与土著物种Ds相比,Ap和Cs入侵分别使土壤有机质含量增加106%和27%,全氮量增加63%和97%,铵态氮含量增加97%和94%,硝态氮含量增加71%和243%.微生物量碳增加123%和225%,微生物量氮增加225%和399%,氮净矿化速率增加2.1倍和3.8倍,反硝化速率增加1.0倍和O.8倍,酶的活性和硝化速率亦显著增加;矿化过程中Cs和Ap的CO2平均排放速率分别增加2.3倍和2.6倍,土壤N2O的平均排放速率分别增加1.9倍和2.2倍.由此可见,入侵植物显著地改变了入侵地土壤的理化特性,加速了土壤碳氮转化过程,呈现正反馈效应.     

干旱区棉花秸秆还田和施肥对土壤氮素有效性及根系生物量的影响

【目的】本研究探讨干旱区棉田土壤氮素转化过程及对棉花根系生物量的影响,明确棉田土壤氮素有效性对农业管理措施的响应,为棉田制定高产高效管理措施,实现棉花高产优质低成本及环境友好生产服务。【方法】在定位试验条件下,采用裂区设计,以秸秆不还田(S0)与秸秆还田(S1)为主区,4种施肥处理(不施肥(F0)、施氮磷钾化肥(F1)、施有机肥(F2)、施氮磷钾化肥+有机肥(F3))为副区,分析了秸秆还田和施肥对土壤氮素有效性的影响,探讨了棉田土壤氮素转化过程,包括净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率和反硝化速率的变化,明确了土壤有效氮含量和棉花根系生物量对秸秆还田和施肥措施的响应。【结果】(1)秸秆还田和施肥显著增加了土壤净矿化速率、总硝化速率和反硝化速率,棉花不同生育时期不同施肥处理间各指标的变化不同,但秸秆还田下施肥处理间差异不显著,在盛花期均有最大速率;(2)秸秆还田和施肥显著增加了土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量,但秸秆还田下施肥处理间差异不显著,棉花盛花期和盛铃期土壤无机氮含量显著高于收获期;(3)秸秆还田显著降低了棉花根冠比,对根系生物量、细根/粗根比影响不显著,施肥显著增加了根冠比、根系生物量及细根生物量,施肥处理之间差异不显著。综上所述,秸秆还田能增加土壤净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率、反硝化速率、硝态氮、铵态氮和可吸出无机氮含量以及根系生物量。有机肥无机肥配施有最大的土壤净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率、反硝化速率、硝态氮和可吸出无机氮含量。有机肥无机肥配施也有最大的根系生物量和粗根细根比。【结论】秸秆还田和施肥有利于促进土壤氮素转化过程,增加土壤有效氮含量,对根系生长及生物量产生影响。在干旱区实施秸秆还田,结合有机无机肥配施技术有利于加速土壤养分转化,提高肥料利用效率,增加有效养分含量,促进作物根系生长和地上部碳同化能力。     

基于BaPS系统黑土硝化、反硝化和呼吸作用研究

利用BaPS系统测定了不同施氮量(0,240,312 kg/hm2)、不同采样深度(0~20,20~40,40~60,60~80 cm)及作物不同生育时期等条件下黑土的硝化、反硝化和呼吸速率。结果表明:BaPS系统能够用于测定黑土硝化、反硝化和呼吸作用;随着采样深度的增加,黑土硝化速率和呼吸速率降低,而反硝化速率升高,各土层间差异极显著(F值分别为85.5**,791.3**,220.2**);评价黑土硝化、反硝化及呼吸速率以0~20 cm土层监测数据为宜;随着施氮量的增加,黑土硝化、反硝化及呼吸速率均呈现增加的趋势;黑土硝化、反硝化和呼吸速率随季节的变化呈先升高后降低的趋势,三者约在7月上旬出现最高峰;适宜施氮量下(240 kg/hm2)黑土硝化速率最高为161.85μg/(kg·h),反硝化速率最高为325.23μg/(kg·h),呼吸速率最高为63.45 mg/(kg·d),施氮量增加,反硝化速率和呼吸速率升高。     

沿海沙地不同林地土壤呼吸·总硝化·反硝化速率季节变化

[目的]研究沿海沙地不同林地土壤呼吸、总硝化、反硝化速率季节变化,以了解和掌握沿海沙地土壤碳氮动态变化。[方法]应用气压过程分离( Barometric process separation,BaPS)技术对福建漳州东山县竹林地、湿地松林地、木麻黄林地、桉树林地的土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率季节动态变化进行研究。[结果]不同林地土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率季节变化趋势不同,温度与土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率呈显著性相关,pH、含水率对不同林地土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率影响程度不同。[结论]不同林地土壤的呼吸作用、硝化作用、反硝化作用相互影响,程度各不相同。     

干湿交替强度和频率对香菇草—土壤系统无机氮及净氮矿化的影响

【目的】气候变化下降水模式改变对自然生态系统的影响已成为生态学研究的热点,本研究旨在探究降水模式改变下干湿交替强度和频率对土壤无机氮及氮矿化的影响。【方法】以香菇草为试验材料开展温室控制试验。试验设置了高、中和低3种干湿交替强度和频率共9种处理,测定了土壤铵态氮、硝态氮含量,分析了土壤净氮矿化和硝化速率。【结果】(1)干湿交替强度对香菇草—土壤系统的无机氮含量有极显著影响。干湿交替强度最低时,土壤铵态氮含量最高,而硝态氮含量最低;随干湿交替强度增加,土壤铵态氮含量下降,硝态氮含量增加。(2)干湿交替频率对香菇草—土壤系统的无机氮含量有极显著影响。随干湿交替频率增加,土壤铵态氮含量下降,而硝态氮含量增加。(3)干湿交替强度和频率对土壤无机氮及净氮矿化有显著的交互作用。【结论】干湿交替强度和频率的改变导致了香菇草—土壤系统无机氮含量、净氮矿化速率和硝化速率的变化,影响了土壤中氮素养分的有效性,进而影响植物—土壤系统氮循环。     

羊草草地土壤氮的总矿化、硝化和无机氮消耗速率研究

 采用管式取样法和15N库稀释技术研究了东北羊草草地土壤氮总矿化、硝化速率的季节动态 ,将其与土壤主要环境因子进行相关分析。结果表明 ,羊草草地土壤总矿化速率在 4～ 7月呈增加的趋势 ,7月份达到最高(以干土计 ,以下同 ,值为N 36 .35 μg·g-1·d-1) ,7月份以后矿化速率降低 ,7、8月份土壤中铵态氮的消耗速率大于氮的矿化速率 ;总硝化速率随土壤水分及硝化基质含量的变化而变化 ,波动性很大 ,硝化速率最高值出现在 8月份 (N 4 6 μg·g-1·d-1) ,硝态氮含量的变化趋势与总硝化速率的变化趋势相类似。     

紫外辐射增强对人工湿地氮形态及去除的影响

通过构建人工湿地,模拟UV-B增强10%、20%,研究人工湿地基质中氮的形态,硝化与反硝化强度及氮去除率的变化。结果表明:UV-B辐射下,基质的氨态氮、硝态氮含量增加,与对照相比,UV-B增强10%、20%处理下人工湿地基质中平均氨态氮含量分别增加201%、220%,硝态氮含量也分别增加26%、52%。UV-B促进了人工湿地基质的硝化强度,但抑制了反硝化强度;UV-B增强降低了人工湿地对氮的去除率,其原因可能与UV-B增强促进凋落物分解导致氮释放和UV-B抑制反硝化强度有关。     

放牧鸡对沙草地土壤理化性质的影响

以浑善达克沙地巴音胡舒试验基地草地土壤为研究对象,在两种不同植被类型的养鸡棚中采样,分析了放牧鸡对不同类型草地土壤的含水量,硝态氮,铵态氮及土壤微生物碳、氮的影响。结果表明,灌丛草地含水量、硝态氮随距离变化差异显著,草地含水量随深度的变化差异显著。对于两种不同植被类型,深度20～50 cm的土壤铵态氮含量明显高于深度0～10 cm土壤的含量;0～10 cm土层中土壤微生物碳含量随着放牧距离的增加逐渐减小,但其他层次中没有明显变化;不同的放牧距离对土壤微生物氮的影响差异不明显,但不同层次间存在显著差异。     

室内模拟氮素沉降对盐渍化土壤氮素矿化和硝化作用

【目的】研究氮素沉降对土壤氮素矿化及硝化作用。【方法】以喀什地区疏附县尔库萨克乡盐渍化土壤为试材,采用室内模拟方法研究了氮素沉降对盐渍化土壤氮素矿化和硝化作用。【结果】表层土壤(0~20 cm)的矿质氮含量最高。氮沉降后其各土层矿质氮含量均高于无氮素沉降的结果,即氮沉降增加了土壤矿质氮的含量。随着培养天数的增加,氮沉降后的土壤氮素净硝化速率逐渐增加,没有氮素沉降的土壤氮素净硝化速率依次减少。【结论】氮素的沉降加速了原有土壤氮素的硝化作用。氮沉降后其氮素的净矿化速率变化规律性不强。     

石灰性农田土壤-水稻系统根际与非根际土氮转化速率差异

为探讨石灰性农田土壤-水稻系统根际与非根际土的氮素转化特征差异,本研究以石灰性紫色土发育而成的水稻土为研究对象,通过采集水稻分蘖期和成熟期的根际与非根际土壤,开展¹⁵N成对标记室内好氧培养试验,并计算土壤各初级氮转化速率。结果表明：水稻分蘖期根际土初级矿化速率（4.45 mg·kg^-1·d^-1）和硝化速率（9.16 mg·kg^-1·d^-1）均显著低于非根际土（P<0.05）;水稻成熟期根际土初级矿化速率（6.75 mg·kg^-1·d^-1）和硝化速率（16.86 mg·kg^-1·d^-1）与非根际土无显著差异,但显著高于分蘖期根际土的初级矿化和硝化速率（P<0.05）。水稻分蘖期NH₄⁺-N固定速率显著高于成熟期,其中,分蘖期根际土NH₄⁺-N固定速率为19.75 mg·kg^-1·d^-1,与成熟期根际土相比增加了42.21%;此外,两个生育期的水稻根际土NO₃^--N固定速率均显著高于非根际土。水稻分蘖期根际土无机氮总固定速率显著大于有机氮矿化速率,有利于氮素的留存和周转,相应地,初级硝化速率显著降低,减少了土壤NO₃^--N损失。研究表明,水稻不同生育期对石灰性水稻土主要氮转化速率的影响具有差异,且这种差异可能受水稻生育期内土壤水分、根系分泌物及无机氮含量变化的调控。     

春季冻融期寒温带主要森林类型土壤氮矿化特征

目的春季冻融期是连接冬季与生长季的关键时期,期间强烈的温度变化可能深刻影响土壤生态过程。研究春季土壤冻融过程对氮素矿化的影响,揭示我国寒温带地区冻融对土壤氮矿化的影响规律,为寒温带地区森林生态系统氮素研究和森林生产力评价提供理论依据。方法本研究以寒温带地区3种典型森林（兴安落叶松林、樟子松林、白桦林）为研究对象,利用树脂芯法测定和分析了在春季解冻期间土壤无机氮（NH₄+-N、NO₃?-N）以及净氨化速率、净硝化速率、氮矿化速率的动态变化。结果寒温带春季冻融期3种林型土壤无机氮含量均表现出释放特征,且在冻融末期有大幅增加趋势,但不同林型其变化规律有所不同,3种林型土壤铵态氮含量占无机氮含量的83.91% ~ 97.22%,是春季冻融期土壤无机氮的主要存在形式。冻融循环期间兴安落叶松林、樟子松林和白桦林0 ~ 10 cm土层土壤净氮矿化速率分别增加了1.86、6.18和0.25倍。10 ~ 20 cm土层土壤净氮矿化速率除兴安落叶松林有所降低外,樟子松林和白桦林土壤净氮矿化速率分别增加了4.09和2.25倍。土壤净氨化速率占土壤净氮矿化速率的73.47% ~ 96.76%,土壤氮矿化以氨化作用为主。土壤含水量是土壤有机氮矿化作用的主要影响因素。结论寒温带冻融作用有利于土壤有机氮的矿化,且阔叶林土壤氮矿化对冻融循环的响应强于针叶林。      

不同浓度DMPP和DCD对石灰性土壤中氮素转化的影响

【目的】研究不同浓度硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸（DMPP）和双氰胺（DCD）对石灰性土壤中氮素转化的影响,筛选出适宜石灰性土壤施用的DMPP和DCD最佳浓度,为其进一步在生产实践中的施用提供参考。【方法】采用室内培养的试验方法,在相同培养条件（土壤水分含量为田间持水量（WHC）的60%,温度为25℃）下,通过测定不同浓度DMPP（含氮量的0.5%、1%、2.5%和5%）和DCD（含氮量的2.5%、5%、10%和15%）处理土壤中各种形态氮素含量,评价不同浓度DMPP和DCD的抑制效果。【结果】施加不同浓度DMPP和DCD的土壤铵态氮含量均显著高于CK,而硝态氮和亚硝态氮含量显著低于CK。石灰性土壤中施用DMPP和DCD均能显著降低土壤的氨氧化速率,土壤铵态氮的半衰期从CK处理的3.6 d分别增加到14.1-17.1 d和13.1-26.8 d。不同浓度的DMPP间氨氧化速率差异不显著;而DCD处理的氨氧化速率随其浓度的增加而下降,亦即土壤铵态氮浓度的半衰期随施用浓度的增加而显著增加。除CK外,各处理氨氧化速率常数k相比,以2.5%DCD最小,15%DCD最大;DMPP与DCD相比较,除DCD最低浓度处理外（2.5%）,所有DCD处理的氨氧化速率均大于DMPP。【结论】硝化抑制剂DMPP和DCD均能显著抑制铵态氮向硝态氮的氧化进程,DMPP各浓度处理抑制效果差异不显著,DCD各浓度处理间差异显著,5%DCD与DMPP各浓度处理间无显著差异。因此,建议DCD的施用量为含氮量5%,而DMPP的施用量为含氮量的0.5%。     

生物炭对植烟土壤氮循环微生物及其功能基因的影响

【目的】探讨土壤氮循环微生物及其功能基因对生物炭改良的响应,阐明土壤理化因子与氮循环微生物之间的互馈机制,为生物炭改良土壤、提高作物氮素利用率及调控土壤氮循环过程提供理论依据。【方法】以烤烟品种云烟87为试验材料,通过全层生物炭改良(T1,30 t/ha)与不施生物炭(T0,对照)的对比,采用宏基因组学与qRT-PCR相结合的方法分析生物炭对烟株氮素积累量及烤烟根际土壤理化性质、氮循环相关微生物相对丰度和功能基因表达量的影响。【结果】与对照T0处理相比,2021和2022年T1处理烤烟氮素积累量显著提高45.75%和29.91%(P<0.05,下同)。土壤碱解氮与硝态氮含量也较T0处理显著提高,而铵态氮含量则显著降低。宏基因组学分析结果表明,在微生物门水平上,T1处理较T0处理显著提高了根际土壤中奇古菌门(Thaumarchaeota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)及硝化螺旋菌门(Nitrospirae)相对丰度,其中奇古菌门相对丰度较T0处理提高23.76%;属水平上,与T0处理相比,T1处理亚硝化杆菌属(Candidatus_Nitrosotalea)相对丰度提高20.83%;在氮循环功能亚类上,T1处理较T0处理显著提高土壤氮循环过程中硝化作用nxrA、氨氧化作用amoA及固氮作用nifA的基因相对表达量,分别提高20.08%、250.37%和82.45%,同时反硝化作用的norB基因相对表达量降低39.76%。qRT-PCR验证分析表明施用生物炭对土壤氮循环过程的调控具有一定的持续性。冗余分析结果发现,土壤pH、无机氮含量与容重、孔隙度等理化性质是影响土壤氮循环的重要环境因子。相关分析结果表明,土壤pH、硝态氮含量及容重等理化性质与硝化、氨氧化微生物丰度及基因表达量均呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】在烟—稻轮作区采用30 t/ha生物炭进行植烟土壤改良有利于改善土壤理化特性,进而驱动土壤氮循环向氮高效利用途径转化,从而促进烟株氮素吸收。     

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。     

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人土壤氮的转化利用.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.     

不同灌溉模式和施氮处理下稻田氨氧化细菌及无机氮对N2O排放的影响

通过大田试验,研究不同灌溉方式和施氮处理下早稻、晚稻不同时期稻田N_2O的排放通量、氨氧化细菌数量、氨氧化潜势和无机氮含量的变化,揭示土壤氨氧化细菌数量、氨氧化潜势和无机氮含量对稻田N_2O排放的影响。两季试验均设3种灌溉模式,即常规灌溉(CIR)、"薄浅湿晒"(TIR)和干湿交替(DIR),和2种施氮处理,即100%尿素-N(FM1)和50%尿素-N+50%猪粪-N(FM2)。结果表明:晚稻、早稻分蘖期和成熟期土壤氨氧化细菌数量较低,而孕穗期和乳熟期数量较高;晚稻孕穗期、早稻孕穗期和乳熟期土壤氨氧化潜势较高,而晚稻、早稻分蘖期和成熟期土壤氨氧化潜势较低;相同施氮处理下,DIR模式土壤NH_4~+-N含量高于CIR与TIR模式,DIR与TIR模式土壤NO_3~--N含量均显著高于CIR模式;晚稻、早稻孕穗期和乳熟期DIR和TIR模式土壤N_2O排放通量比CIR模式显著提高,FM2处理高于FM1处理;氨氧化细菌和氨氧化潜势与NH_4~+-N含量之间呈极显著正相关关系,N_2O排放通量与氨氧化细菌和氨氧化潜势之间呈极显著正相关关系。因此,N_2O的排放受到氨氧化细菌和氨氧化潜势的直接影响,稻田NH_4~+-N含量大小会影响氨氧化细菌数量和氨氧化潜势,从而间接影响N_2O的排放。     

氮素水平对潮土氨氧化微生物和硝化作用的影响

为了明确不同氮素水平对土壤硝化作用和氨氧化微生物的影响,特别是高氮水平下氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的响应特异性,以潮土为供试土壤,以尿素和硫酸铵作为氮源,设置5个氮素水平(以N计,分别为0、150、300、600、1 200 mg·kg^-1,相应地,记为N0、N150、N300、N600、N1200),进行28 d的微宇宙培养,研究不同氮素水平下尿素和硫酸铵对土壤AOB、AOA丰度和土壤硝化作用的影响。结果表明,添加氮肥显著(P<0.05)降低了土壤pH值,至培养结束时(28 d),土壤pH值随氮素水平增加而降低。培养结束时,各加氮处理的土壤NH⁺₄-N含量都处于较低水平(0.72～2.01 mg·kg^-1)。与N0处理相比,添加尿素或硫酸铵增加了AOB amoA基因拷贝数,且AOB amoA基因拷贝数随氮素水平增加而增加;但施用氮肥对AOA amoA基因拷贝数无显著影响。土壤平均净硝化速率随氮素水平的增加而增加,且同一氮素水平下,尿素处理的土壤平均净硝化速率高于硫酸铵处理。相...     

长期施氮引起的黄土高原旱地土壤不同形态碳变化

【目的】提高土壤碳固持,特别是增加有机碳累积、减少碳损失,对于提高旱地土壤肥力、缓解大气温室效应具有重要意义。黄土高原旱地土壤有机碳含量低,增施氮肥是这一地区重要的作物增产措施,但氮肥投入对土壤碳的影响如何,一直没有报道。【方法】利用黄土高原旱地持续23年的长期定位试验,在每年施磷39 kg P2O5•hm-2条件下,设置0、45、90、135、180 kg N•hm-2 5个氮水平种植冬小麦,在小麦收获期采集0-40 cm不同土层的土壤样品,研究长期施用不同用量的氮肥对旱地土壤总碳、有机碳、轻质有机碳及无机碳的影响,分析不同氮肥用量引起的土壤有机碳、轻质有机碳及无机碳累积量的变化,定量分析氮肥用量对旱地土壤不同形态碳的影响。【结果】随氮肥用量增加,旱地土壤不同土层总碳无显著变化,但0-30 cm土层有机碳含量却随之增加,与不施氮肥相比,增幅可达7%-28%;0-40 cm土层轻质有机碳含量也增加,增幅达31%-106%,但施氮量过高不利于有机碳累积。对不同形态土壤碳累积量与氮肥用量的回归分析表明,施氮量120 kg N•hm-2时,0-30 cm土层有机碳累积量达最高值36.6 Mg;施氮量161 kg N•hm-2时,0-40 cm土层轻质有机碳累积量达最高值2.69 Mg;每千克肥料氮每年可使土壤有机碳增加1.34 kg•hm-2,轻质有机碳增加0.31 kg•hm-2;0-20 cm表层土壤轻质有机碳占有机碳的百分比也随施氮量增加而升高。相反,5-20 cm土层土壤无机碳含量却随氮肥用量增加而显著降低,施氮量180 kg N•hm-2时,无机碳累积量比不施氮减少2.8 Mg,每千克肥料氮每年可使无机碳减少0.67 kg•hm-2。【结论】在黄土高原旱地长期施用不同用量的氮肥虽不显著影响土壤的总碳数量,却显著地改变了旱地土壤碳的组成,即通过增加土壤的轻质有机碳,增加了土壤的有机碳累积量,同时降低了土壤的无机碳累积。因此,合理调控氮肥用量,不仅是旱地作物增产的关键措施,对增加土壤有机碳固持、培肥土壤也有重要意义。同时,施用氮肥引起的土壤无机碳损失不容忽视,其潜在的农业、生态与环境效应需引起大众关注。