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...     

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。     

农田土壤硝化—反硝化作用与N2O的排放

在北京潮土上研究了冬小麦夏玉米轮作体系下土壤硝化反硝化作用以及N2O排放情况。结果表明，小麦生育期土壤温度及含水量降低，无论是反硝化损失氮量还是土壤的N2O生成排放量均不高。土壤的N2O生成排放量与反硝化氮量相当或低于反硝化氮量。玉米生育期土壤温度升高以及孔隙含水量的较大的改善，反硝化损失氮量、N2O生成排放量有明显上升。通常情况下土壤反硝损失氮量与N2O排放氮量基本处于同一水平。在玉米十叶期追肥后的较短时间内，N2O总排放量明显高于反硝化损失氮量，说明至少在这一阶段中，硝化作用在北方旱地土壤N2O的排放中发挥了主要作用。在评价北方旱地农田土壤氮素硝化反硝化损失中，硝化作用的氮素损失是不可忽视的重要方面。     

不同母质发育旱地土壤反硝化功能差异及其关键影响因素

农田土壤反硝化作用强度具有较高的空间异质性,不同类型土壤反硝化作用活性的影响机制可能存在差异。本研究通过大规模样带调查,系统采集了3种不同母质发育的旱地农田土壤,对比分析了土壤反硝化能力的差异及其与土壤环境因子的关系。结果发现:土壤反硝化势在3个类型土壤间有显著差异,其中河流冲积物发育的潮土(AS)反硝化势(以单位时间单位质量土壤的N2O释放量表示)显著高于其他两个类型土壤22.22～579.09μg/(kg·h),平均高达213.34μg/(kg·h),黑土(BS)的反硝化势平均为136.38μg/(kg·h),略高于第四纪红色黏土发育的红壤(QRCS)(96.17μg/(kg·h)),但两者无显著差异。相关性分析表明,土壤pH与反硝化势极显著正相关,说明在本研究所测定的土壤性质中,pH可能是影响不同类型土壤反硝化势差异的关键因素,另外,有机质含量对3个类型土壤反硝化势也有一定影响。同一母质发育的土壤,反硝化能力在不同采样地点也存在差异,而且调控不同类型土壤内部反硝化势的关键土壤环境因素不尽相同,其中对第四纪红色黏土发育的红壤、潮土和黑土影响最为显著的因素分别为土壤有机质、pH和黏粒含量。     

水稻生育期内红壤稻田氨氧化微生物数量和硝化势的变化

利用荧光定量PCR(Real-timePCR)技术,通过特异引物检测amoA基因拷贝数分析了水稻不同生育期红壤稻田土壤中氨氧化细菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia oxidizing archaea,AOA)的数量变化,并测定了土壤潜在硝化势。结果显示:红壤稻田土壤中AOA数量显著高于AOB,二者比例在1.6～120.7之间;红壤稻田根层土中AOA数量显著高于表土,随水稻生长根层和表土中AOA数量均逐渐增加,且根层土中增加幅度更大;在水稻生长前期表土中AOB数量较多,孕穗期后根层土中AOB数量显著增加且高于表土。水稻生长期内土壤潜在硝化势也具有逐渐增加趋势,且根层土潜在硝化势增加幅度更大。根层土中潜在硝化势与AOB和AOA数量均呈显著正相关,而表土中潜在硝化势只与AOA数量存在显著正相关。研究表明,红壤稻田土壤中AOA数量更为丰富,且与硝化作用的关联程度更为密切,证实了氨氧化微生物在红壤稻田土壤微生物组成及其生态系统功能中的重要性。     

三江平原土地耕作对土壤氮矿化势和硝化势的影响

研究了三江平原土地耕作对土壤矿化势和硝化势的影响。研究表明,随着耕作年限的增加,土壤氮矿化势在降低,耕作3年土壤为23.020±1.562mg kg-1,7、15、25年分别为22.649±2.597 mg kg-1,22.856±3.594 mg kg-1,17.315 ±0.256 mg kg-1;而弃耕后,土壤矿化势增加,土壤的矿化势与土壤活性有机质含量呈正相关(r=0.95)。硝化势的变化正相反,耕作3、7、15、25年土壤硝化势分别为0.055±0.005 mg kg-1d-1,0.083±0.001 mg kg-1d-1,0.101±0.025 mg kg-1d-1和0.086±0.015 mg kg-1d-1,在耕作土壤中pH值是影响硝化的主要因素。一般说来,随着耕作年限增加,土壤的供氮能力在降低,氮的可利用性下降;相反,弃耕能提高土壤的供氮能力,增加土壤氮的可利用性。     

不同土壤类型对硫酸钾镁肥中钾、镁、硫吸附特性研究

在水稻土、红壤、潮土中分别加入不同浓度的硫酸钾镁肥溶液,研究3种土壤在不同浓度硫酸钾镁肥下pH值的变化及对K、Mg、S吸附的能力。结果表明:在3种土壤中加入硫酸钾镁肥都使土壤pH值下降,下降速度是红壤>水稻土>潮土。3种土壤对K的吸附能力较强,可用一元线性方程拟合,在0~354 mg kg-1的K加入量范围内,吸附率在50.4%~74.1%;对S的相对吸附率居中,可用一元二次方程拟合,在0~311 mg kg-1的S加入量范围内,吸附率在35.6%~88.1%;对Mg的吸附能力极弱。3种土壤对K、S吸附能力大小顺序为:潮土>红壤>水稻,对镁吸附能力大小顺序为:潮土>水稻土>红壤。土壤田间施用硫酸钾镁肥量应根据不同土壤对养分的吸附能力大小进行相应的调整。     

水分和温度对旱地红壤硝化活力和反硝化活力的影响

采集第四纪红色粘土发育和第三纪红砂岩发育的红壤,分别在4C冰箱内保存(O),室温下湿润(M)和淹水(F)培养110天后测定硝化细菌、反硝化细菌、硝化势、反硝化势和反硝化酶活性。结果表明,低温有利于保持硝化细菌和反硝化细菌的数量,但显著抑制它们的硝化和反硝化活力。湿润有利于保持硝化细菌的硝化活力,而淹水则有利于保持反硝化细菌的反硝化活力,但均不利于硝化细菌和反硝细菌的存活。由此说明,不同的研究目的和需要测定的项目,应采用不同的土壤样本保存方法。     

水旱轮作条件下不同类型土壤供钾能力及钾素动态变化研究

采用盆栽试验,研究了黑麦草-水稻轮作条件下不同类型土壤供钾能力及钾素动态变化,以期为土壤供钾机制研究及合理的钾素调控提供依据。结果表明：不施钾条件下（NP处理）,潮土上种植作物的生物量和吸钾量最高,黄褐土次之,红壤最低;施钾条件下（NPK处理）,3种土壤上种植作物的生物量无显著差异,作物吸钾量为黄褐土>潮土>红壤。整个轮作期,红壤、黄褐土和潮土NPK处理的作物生物量较NP处理分别增加55.6%、45.2%和23.2%,作物吸钾量分别增加368.8%、166.8%和74.5%。轮作前季（黑麦草季）,NP处理的3种土壤水溶性钾含量和交换性钾含量均降低,潮土非交换性钾含量明显降低,红壤和黄褐土非交换性钾含量在前期变化不大,中期有升高的趋势,后期显著降低;NPK处理的土壤钾含量均高于NP处理,且各种形态钾含量的变化趋势与NP处理基本相同。轮作后季（水稻季）,NP处理的3种土壤水溶性钾含量变化不大,交换性钾含量呈先降低后升高的趋势,非交换性钾含量呈先升高后降低的趋势;NPK处理的土壤交换性钾含量在水稻生长前期明显升高,中期下降,后期有略微上升,水溶性钾和非交换性钾含量有先升高后降低的变化趋势。综上所述,在不施钾条件下,轮作期内各土壤钾素消耗量较大,水溶性钾和交换性钾含量降低,并促进了非交换性钾的释放;施钾能提高土壤水溶性钾和交换性钾含量,并向非交换性钾方向转化,施钾对黑麦草和水稻有显著增产效果,可以有效地提高土壤供钾水平。     

农田土壤剖面反硝化活性及其影响因素的研究

用培育法研究了我国3种农田土壤剖面各层土壤的反硝化活性及其影响因素。结果表明，潮土剖面各层上壤中以0～20cm土壤的反硝化活性为最高，培育20天时的反硝化活性达到49％，而下层土壤的反硝化活性，除52～65cm土层外，则都很低；加葡萄糖或肥土清液，明显地提高了各层土壤的反硝化活性，且以前者的作用更大些，但加磷则无此作用。黄泥土（中等肥力）剖面中各层土壤的反硝化活性，也以0～20cm土壤为最高。培育20天时的反硝化活性达到74％，随剖面深度的加深，反硝化活性逐渐减小。加葡萄糖和肥土清液对表土的反硝化活性没有明显的影响，却明显地提高了40～100cm各层土壤的反硝化活性。但加磷对各层土壤的反硝化活性则都无明显的影响。红壤（花生地）剖面中各层土壤的反硝化活性都极低。加葡萄糖或肥土清液能提高表土的反硝化活性，但对其下各层土壤的反硝化活性却没有影响。加磷未能提高各层土壤的反硝化活性。相关分析表明，培育20天土壤反硝化活性与土壤有机质含量呈极显著的正相关（r＝0．827* *），而与土壤速效磷含量和土壤pH无此相关性。     

冬种绿肥对水稻土硝化作用的影响

冬闲田种植绿肥是传统的水稻土培肥增产措施,但绿肥-水稻种植系统中,不同绿肥种类对硝化作用的影响规律及调控机制尚不明确.采用盆栽试验,研究了冬种紫云英、油菜、黑麦草对土壤性状及硝化作用的影响,并通过特异性细菌抑制剂(卡那霉素和大观霉素)研究了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)对硝化作用的相对贡献.结果表明,冬种三...     

长期试验地红壤与潮土的矿化和硝化作用特征比较

采用培育试验研究了红壤与潮土两个长期定位试验中不同处理小区表层土壤的矿化和硝化作用特征。结果表明:红壤的矿化作用和硝化作用都很弱,而潮土硝化作用非常强烈。采用适宜的施肥措施培肥后氮素的矿化和硝化速率都有很大的提高;pH是影响硝化作用的重要因素之一,硝化速率与土壤pH呈显著正相关。合理施用肥料调控土壤肥力是提高红壤和潮土肥力的重要措施。     

石灰和双氰胺对红壤酸化和硝化作用的影响及其机制

施用石灰是改良酸性土壤的重要措施,但其对土壤硝化作用的增强不仅加速土壤酸化,也增加硝态氮流失风险.传统的硝化抑制剂双氰胺(Dicyandiamide,DCD)能否在石灰改变pH的条件下始终有效抑制硝化是当前红壤区生产中亟需解决的问题.采用短期土壤培养试验,探讨了不同用量石灰与DCD配合施用对土壤酸化和硝化作用的影响及其...     

双氰胺对不同质地红壤中尿素的硝化抑制作用研究

试验研究双氰胺(DCD)对不同质地红壤中尿素的硝化抑制作用影响结果表明,尿素在壤土、粘土中水解快于砂壤土;双氰胺抑制了壤土、粘土中尿素水解的铵硝化作用,但促进了砂壤土中硝化作用。砂壤土中加与未加双氰胺的尿素转化需49d,粘土中未加双氰胺的尿素转化仅需35d,加双氰胺后则延长14d,而壤土中尿素水解产生的铵硝化时间则需进一步研究。     

生物硝化抑制剂对黔西南黄壤硝化作用及N2O排放的影响

为探索生物硝化抑制剂对贵州黔西南地区黄壤硝化作用及氧化亚氮(N2O)排放的影响,通过三周的室内培养试验,研究两种生物硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯(MHPP)和丁香酸(SA)对黄壤中的无机态氮素含量、氨氧微生物功能基因以及N2O排放量的影响。结果表明,与对照CK相比,MHPP和SA在黄壤上均能明显抑制硝化作用,对土壤硝化速率的抑制率分别为6%~43%和5%~51%。MHPP和SA均抑制了黄壤氨氧化古菌AOA(12%~22%,27%~41%)与氨氧化细菌AOB(6%~19%,26%~46%)amoA基因的丰度。整个培养期内,黄壤的硝态氮含量与AOB的amoA基因丰度显著正相关,而与AOA的amoA基因丰度无显著相关,表明AOB对黄壤硝化作用起了主导作用。在N2O排放方面,MHPP和SA分别显著抑制了黄壤51%和21%的N2O排放积累量,MHPP的减排效果优于SA。MHPP降低了黄壤N2O排放的峰值,而SA主要延缓了黄壤N2O产生高峰的出现。总之,生物硝化抑制剂MHPP和SA在贵州黔西南黄壤上具有氮肥减施增效的潜力,这为今后烤烟新型绿色专用肥的开发提供了理论依据。     

黑土区水稻土有机氮组分及其对可矿化氮的贡献

采用Bremner法和长期淹水密闭培养法,研究了黑土区不同有机碳水平水稻土有机氮组分及其与可矿化氮的关系。结果表明,土壤酸解氮含量大于非酸解氮。土壤酸解各组分氮含量及其占全氮比例大小的顺序相同,即均为未知态氮氨基酸态氮氨态氮氨基糖态氮。土壤氮素矿化潜力(N0)为38~175.3 mg kg-1,矿化速率常数(k0)为0.022~0.041 d-1。土壤有机碳、全氮含量与氮矿化潜力(N0)之间均呈显著正相关(p0.01或p0.05);土壤C/N、p H与氮素矿化潜力(N0)之间均呈显著正相关(p0.01),而与矿化速率常数(k0)之间则均呈显著负相关(p0.05或p0.01),因此,土壤有机碳(氮)、C/N和p H是影响土壤有机氮素矿化的重要因素。相关分析表明,在各组分有机氮中,酸解氨态氮、酸解氨基酸态氮和非酸解氮均与氮矿化势(N0)关系密切(p0.01),但进一步通过多元回归分析和通径分析表明,酸解氨态氮是对可矿化氮具有直接重要贡献的组分,是土壤可矿化氮的主要来源。     

三种吡唑类硝化抑制剂对黑土中尿素氮转化的抑制效果研究

通过室内培养试验,研究了3种吡唑类硝化抑制剂CMP(1-甲氨甲酰-3-甲基吡唑);DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐);DMP(3,5-二甲基吡唑)在黑土上的抑制效果。其结果表明:在相同质量浓度下,3种吡唑类硝化抑制剂的硝化抑制顺序为CMP>DMPP>DMP。CMP是一种高效的硝化抑制剂,0.1%尿素添加量下强烈抑制了铵态氮的转化。DMP的抑制效果最差,在整个培养的第40 d,硝态氮的含量甚至超过了CK。     

坡耕地红壤剖面磷的储存容量及其流失风险研究

基于土壤磷储存容量的变化差异，准确评估与判断坡耕旱地与稻田红壤磷的剖面流失风险。以江西鹰潭孙家典型红壤小流域内位于坡上（T）、坡中（M）及坡下（B）的花生旱地（PU）及稻田（PF）各发生层土壤为对象，分析了各发生层土壤全磷（TP）、有效磷（Olsen-P）、磷饱和率（PSR）、磷吸持指数（phosphorus sorption index, PSI）及磷储存容量（Soil phosphorus storage capacity, SPSC）随剖面的变化特征及差异，估测了坡耕地红壤磷的剖面流失风险，探讨了土壤pH、Eh及容重（BD）等因子对坡耕地红壤发生层SPSC的影响差异。结果表明，不同坡位花生旱地与稻田红壤表层TP、Olsen-P含量均显著高于底层土壤，且稻田红壤TP与Olsen-P的剖面变异显著高于花生旱地剖面。与耕作表层（Ap1）相比，花生旱地底层土壤PSI显著增加了33.1%～146%，且随剖面深度增加而缓慢降低；而稻田红壤PSI则随着剖面深度增加而增大。花生旱地与稻田红壤（PF-M除外）PSR均随着剖面深度的增加而逐渐降低，SPSC变化范围分别为-89.2～298.3 mg·kg-1与-138.1～101.1 mg·kg-1。PU-T与PU-M剖面SPSC均为正值，且随剖面深度增加呈降低趋势；而PU-B（耕作层Ap2除外）剖面的SPSC均为负值。PF-T（氧化还原层Br2除外）、PF-M（Ap1除外）及PF-B剖面各发生层的SPSC均为负值，且随剖面深度增加变化显著。基于SPSC理论对坡耕红壤剖面土壤磷储量及其环境流失风险的评估，花生旱地土壤磷沿剖面及坡位的迁移与运移迹象明显，当土壤Olsen-P > 27.6 mg·kg-1时，花生旱地剖面土壤磷的流失风险将急剧增加，应及时采取管控措施。稻田红壤剖面各发生层均存在不同程度的磷流失风险，需立即停止施磷并及时采取有效措施。     

Nitrification Inhibitor Reduces Nitrous Oxide Production from Different Soil Profiles of an Andosol Soil

A laboratory incubation was conducted to evaluate nitrous oxide (N₂O) production during nitrification and the effect of a nitrification inhibitor on N₂O production from different profiles in a Japanese orchard Andosol. Soils were collected from five profiles: A1, A2, Bw1, Bw2, and BC. The soils were treated with ammonium sulfate at the rate of 200 mg N kg^?1 with or without dicyandiamide (DCD) and incubated under aerobic conditions for 32 days. The net nitrification rate without DCD during the first 8 days was greater in the surface soils than in the subsurface soils. Accordingly, the surface soils showed a greater cumulative N₂O production than the subsurface soils. Application of DCD significantly reduced the nitrification rate and thus N₂O production from any depths of soils by 33.8 to 62.9%. Our study showed that substantial N₂O was produced from the subsurface soil, although the amount was less than from the surface soils.     

土壤肥力和尿素用量对黑土硝化作用的影响

通过室内培育试验,研究了黑土中铵态氮、硝态氮含量和硝化率随土壤肥力和尿素施用量的变化规律,以明确土壤肥力和尿素施用量对黑土硝化作用的影响。结果表明:黑土有机碳含量从16.0 gkg-1增加到60.9 gkg-1,铵态氮含量降低了27.7%,而硝态氮含量则升高了50.6%;尿素用量从N 120 mg kg-1提高到N 1200 mg kg-1,黑土中铵态氮和硝态氮含量分别增加了2262.7%和425.7%。施用尿素条件下黑土硝化率在30.1%~89.4%之间。黑土有机碳含量从16.0 gkg-1增加到60.9g kg-1,硝化率升高了58.1%;而尿素用量从N 120 mg kg-1提高到N 1200 mg kg-1,硝化率降低了48.0%。说明黑土硝化作用强度随土壤有机碳含量升高而增强,随尿素施用量增加而降低。