ASI法速测土壤指标与植物N吸收的相关性研究

本研究选用ASI法对山西褐土41个、河南潮土73个、辽宁棕壤43个、黑龙江黑土69个土样进行了土壤硝态N(ASI-NO3--N)、铵态N(ASI-NH4+-N)、碱溶有机质(ASI-OM)的测定,同时用常规方法测定了碱解N和有机质。并对测定值进行了相关性分析。同时选取土壤进行盆栽试验以验证ASI法测定值与植物吸N量的相关性。结果表明:四类土壤ASI-NO3--N与碱解N测定结果达到了极显著相关(褐土r=0.89**,潮土r=0.79**,棕壤r=0.90**,r=0.47**),四类土壤ASI-OM与常规方法有机质测定结果均达到了极显著正相关(褐土r=0.92**,潮土r=0.88**,棕壤r=0.93**,黑土r=0.96**),ASI-NH4+-N与碱解N测定结果也均达到了极显著正相关(褐土r=0.76**,潮土r=0.64**,棕壤r=0.97**,黑土r=0.61**)。褐土、棕壤土壤ASI-NO3--N含量与植物吸N量呈极显著正相关(P<0.01),潮土、黑土土壤ASI-NO3--N含量与植物吸N量呈显著正相关(P<0.05)。褐土、棕壤土壤ASI-NH4+-N含量与植物吸N量呈显著正相关(P<0.05),潮土、黑土土壤ASI-NH4+-N含量与植物吸N量相关性不显著(P>0.05)。除褐土土壤ASI-OM含量与植物吸N量呈显著正相关外(P<0.05),潮土、棕壤、黑土土壤ASI-OM含量与植物吸N量相关性不显著(P>0.05)。     

氮添加对华北落叶松叶片化学计量与养分重吸收效率的影响

为了解华北落叶松林叶片化学计量特征和养分重吸收效率与N素供应的关系,以24年生华北落叶松人工林为研究对象,设置3个水平(0,8,15 g/(m~2·a))连续6年的野外氮添加控制试验,测定氮添加后华北落叶松成熟叶片、凋落叶片和林分土壤养分含量的变化。结果表明:成熟叶片C含量在年际间差异显著(P0.05),氮添加显著增加成熟叶2016—2018年的C、N含量,降低2018年的P含量,导致2018年N/P在轻度氮添加下比对照增加20.20%,重度氮添加下增加34.43%,2018年N/P在重度氮添加下出现峰值20.50,表明氮添加在一定程度上驱动该林分生长的P养分限制;凋落叶中的C、N、P含量及化学计量在年际间和氮添加处理下均呈显著差异(P0.05),氮添加显著增加凋落叶2016—2018年的C含量、C/P和N/P,显著降低2016—2018年的P含量;2016—2018年,轻度氮添加下NRE(氮重吸收效率)和NRE/PRE(氮重吸收效率/磷重吸收效率)显著降低,氮添加下PRE(磷重吸收效率)显著增加;相关分析表明,NRE与凋落叶N含量,PRE与凋落叶P含量呈显著负相关,相关系数分别为-0.860和-0.772;氮添加显著增加土壤有效氮的含量,降低土壤pH(除2016年)和速效磷含量。氮添加导致华北山地针叶林树木生长受不同程度的P养分限制,推测氮添加驱动的林分受P限制可能与该区土壤养分初始状况有关,为全球气候变化下森林的养分管理提供参考依据。     

围垦对杭州湾南岸滨海湿地土壤养分分布的影响

在杭州湾南岸典型滨海湿地以空间代时间的方法,采集不同围垦年代的自然湿地土壤和围垦后利用土壤,研究了湿地土壤有机质、N和P的空间分布规律及围垦利用对养分空间分布的影响。结果表明,随围垦时间的增加,土壤表层全P含量表现为增加的趋势,围垦5年、25年和50年土壤全P含量比未围垦光滩分别增加12%、25%和76%;土壤有机质则表现为先降低后增加趋势,围垦5年和围垦25年土壤有机质相比未围垦光滩分别减少14%和50%,围垦50年则比未围垦光滩增加87%;土壤全N的分布趋势和有机质基本一致。对养分剖面分布的分析表明,围垦及其利用等人为干扰活动对养分的影响主要集中于土壤表层。相关性分析显示,土壤中全N含量与有机质含量呈现出显著的正相关,说明在土壤中N主要是以有机N的形态存在,而全P含量与有机质含量的关系不显著。土壤颗粒组成与土壤中有机质、N素等养分含量有较为明显的关系,有机质、全N与物理性黏粒(<0.01mm)的各组分都表现为显著或极显著正相关;土壤中P素与土壤质地的关系则并不是很密切。研究表明,围垦及其利用引起的土壤水分和质地等物理性质的变化以及不同围垦历史是影响湿地土壤养分空间分布的主要因素。     

丘陵山区林地土壤养分状况研究——以江西省兴国县为例

在江西省兴国县林地采集84个耕层样品,样地按坡向、海拔、土壤类型和林分类型分类,用来比较和确定对林地土壤肥力的影响。分析结果表明:该区林地土壤pH、全N、有机质、全P和速效P的含量均较低,坡向朝南的低海拔土壤比坡向朝北的高海拔土壤的全N和有机质含量低;全N、有机质、全P含量在马尾松纯林中最低,全K含量却最高;全N和有机质含量在阔叶林中最高;全N和有机质含量由黄壤、黄红壤、棕红壤到红壤依次降低;坡向和全N、有机质含量呈显著正相关关系,海拔和全N、有机质含量呈极显著正相关关系;海拔和全P的相关关系达显著水平,呈显著正相关关系。     

施肥处理和环境因素对华北平原春玉米田N2O排放的影响——以山西晋中为例

采用静态箱自动采样监测系统,对生长季内华北平原春玉米田在不同施肥处理下（化肥、有机肥、有机无机配施和不施肥）的土壤N2O排放通量进行监测,分析各处理的土壤N2O排放量和变化规律,探讨土壤温度、水分和有效氮含量对土壤N2O排放通量的影响,并在相同施氮量条件下寻求既能增产又能减少N2O排放的施肥措施。结果表明：不同施肥处理下N2O排放通量存在显著差异（P〈0.05）,其中施肥处理的农田N2O-N排放总量为0.99～1.17kg.hm-2,占总施氮量的0.45%～0.55%;N2O通量与土壤铵态氮含量呈极显著正相关（P〈0.01）;土壤含水量是影响农田N2O排放的一个主要因子,N2O通量与土壤含水量呈显著正相关;在产量无显著下降的情况下,有机无机配施的减排效果最好。     

沈阳市郊温室土壤钙素特征的初步研究

为探明温室土壤中钙素的形态分布特征及其迁移转化规律,以沈阳市郊栽培年限为15年左右的温室耕层和犁底层土壤为研究对象,系统研究了土壤中不同形态钙素的含量及其分布特征,并进一步分析了不同形态钙素与土壤pH值、有机质之间的相关性.研究结果表明:耕层土壤全钙含量呈现出温室＞冷棚＞耕地的规律性.温室土壤中交换性和酸溶性钙含量高于冷棚和耕地土壤,但钙素的有效性相对降低.温室耕层土壤中以非酸溶性钙含量为主,犁底层土壤中水溶性、交换性和酸溶性钙含量较多,钙在土壤中易向下迁移;温室耕层土壤中酸溶性钙与pH呈极显著的正相关,温室土壤pH的降低可促进酸溶性钙在土壤中的淋失.土壤全钙和非酸溶性钙与有机质之间呈显著和极显著的正相关,有机质含量主要影响土壤中钙素的积累.     

带状种植系统养分供给与利用研究进展

带状种植是1种以固N植物篱为核心、农作物与植物篱相间种植的农林复合经营模式，植物篱通过修剪避免对农作物遮光，其枝叶作为覆盖物和有机肥，可提高土壤肥力。阐述了植物篱枝叶N素矿化和利用、枝叶有机碳矿化及其对土壤有机质的影响以及固N植物篱对土壤P素和其他矿质元素的供给状况，并评价了该模式下土壤养分和有机质动态。     

不同人工施氮量对荆条氮素利用的影响

为了解植物在不同氮生境下的响应,以太行山丘陵区荆条群落为对象,采用人工施氮的方法,研究不同施氮水平下荆条氮素利用特征。结果表明:1)人工施氮后,成熟绿叶和枯叶中氮质量分数随施氮量的增加而增加,并在施氮量为32 g/m2时达到最大值,施氮对成熟绿叶磷质量分数也有明显的影响,当施氮量为8 g/m2时,叶中磷质量分数最高,约为对照的2.29倍,施氮量与枯叶中磷质量分数无显著相关关系;2)施氮能显著降低荆条的氮素回收率,随施氮量增加,氮素回收率整体上表现出负相关,平均降幅约为18.57%,施氮量在4～8 g/m2之间时,氮素回收率无显著差异;3)随施氮量提高,土壤氮和磷的质量分数呈现升高的趋势,土壤磷质量分数在施氮量为4 g/m2时达到最大值,之后随施氮量的增加而下降,土壤有机质和土壤含水量与氮素回收率呈负相关关系。     

北方山区主要森林类型树木叶片氮、磷回收效率研究

养分回收是植物养分利用策略的重要驱动力,可减少养分流失,降低其对环境的依赖性,对植物种群和群落稳定性、生态系统养分循环都具有重要的生态学意义。本文在收集北方山区(黄土高原、太行山区、京北山区)天然林、人工林等各种森林成熟叶片和凋落物氮、磷养分含量等资料的基础上,根据群落生活型和管理方式将各类森林进行归并,对其养分回收效率进行了综合评估。结果表明,各类森林植被通过成熟叶片和落叶中氮、磷含量计算得到的叶片氮、磷回收效率分别是24.5%~71.3%和18.1%~75.4%,均值分别是45.5%和47.4%。北方山区天然林和人工林成熟叶片的平均氮含量分别是11.6 g·kg~(-1)和21.6 g·kg~(-1),人工林成熟叶片氮含量显著高于天然林,养分在人工林生长过程中可能基本处于消耗状态。不同地区天然林与人工林叶片磷含量存在差异:太行山区天然林成熟叶片和枯落叶片磷含量显著高于人工林,而京北山区人工林成熟叶片磷含量较高,枯落叶片磷含量较低。灌木成熟和枯落叶片中氮含量显著高于乔木,而两者间磷含量无显著差异;灌木叶片氮回收效率高于乔木。通过3个地区的比较发现,京北山区树木叶片氮、磷回收效率分别是62.1%和67.8%,高于其他两个地区。相关分析表明,北方山区森林枯落叶片氮含量是影响叶片氮、磷回收效率的重要因子。通过对不同树种养分回收效率的比较发现,针叶树种养分回收效率大于阔叶树种,这说明在土壤养分贫瘠山区针叶树种的养分回收效率更高,更能适应这种贫瘠的土壤环境。在山区进行人工建植时,针叶树种高的养分利用效率应该被考虑进来。     

外加生物质炭对不同利用方式紫色土反硝化过程的影响

在有机碳添加下,研究同一区域不同利用方式紫色土反硝化过程差异,可为紫色土氮素管理及N2O减排提供科学依据。本研究以成土环境一致,土地利用方式分别为茶园、果园、林地、耕地的4种紫色土为研究对象,采用厌氧培养-15N标记法,研究了生物质炭添加下4种土壤的气态产物N2O、N2的排放速率和反硝化速率特征及其与土壤pH、有机质含量的关系。结果表明,N2O、N2排放速率和反硝化速率均为茶园＞耕地>果园＞林地；相关性分析发现N2O、N2排放速率和反硝化速率均随土壤pH的增加而减少(P < 0.01),而和土壤有机质含量显著正相关(P < 0.05),添加生物炭后,土壤N2排放速率和反硝化速率有所提高,但不显著；N2O排放速率的改变因土地利用方式不同而有所差异,其中,茶园N2O排放速率变化不显著,而果园和耕地显著降低(P < 0.05),林地显著增加(P < 0.05)。上述研究结果揭示了不同利用方式紫色土反硝化过程与土壤pH和有机质含量显著相关且受生物炭添加的影响。     

Effects of warming and nitrogen addition on nutrient resorption efficiency in an alpine meadow on the northern Tibetan Plateau

The increase in two controversial global environmental issues, climate warming and nitrogen (N) deposition, may have distinct effects on the processes and functioning of terrestrial ecosystems. Nutrient resorption is an important determinant of plant community nutrient dynamics, especially in nutrient-limited ecosystems, but information about N and phosphorus (P) resorption in alpine ecosystems is still lacking. A long-term simulated warming and exogenous N addition experiment initiated in July 2010 was conducted in an alpine meadow in Damxung County in northern Tibet. The experiment consisted of conditions of warming and no warming crossed with three N addition levels: 0 (CK), 20 (N20), and 40 (N40) kg N · ha^?1 · year^?1. With increasing N addition levels, the N content and the N/P ratio in plant leaves gradually increased, while the P limitation of plant growth was aggravated by N addition. The moderate N addition level (N20) increased plant N resorption efficiency (NRE), while the high N addition level (N40) had no effect on the NRE of Kobresia pygmaea or Anaphalis xylorhiza. N addition significantly increased the P resorption efficiency (PRE) in Stipa capillacea leaves. However, N addition did not change the community NRE or the community PRE. The soil N content decreased under the warming treatment. At the community level, warming significantly increased the NRE by 12% and 16%, and the PRE by 26% and 24% under the CK and N40 treatments, respectively. The NRE and PRE were higher in S. capillacea than in K. pygmaea and A. xylorhiza, especially at the high N addition level (38% and 45% higher NRE and 36% and 15% higher PRE compared to K. pygmaea and A. xylorhiza, respectively). Correlation analysis showed that the NRE and PRE in plant leaves were mainly mediated by soil inorganic N availability, and tended to decrease with increase of soil N availability, suggesting that N loss due to warming could induce changes in nutrient resorption in alpine ecosystems. The species-specific responses to N addition and the stronger competitive advantage of S. capillacea may change the community structure and subsequently affect the decomposition process in this alpine meadow under future global climate change scenarios.     

不同来源氮素在烤烟体内的累积分配及对烟叶品质的影响

通过在云南省玉溪市赵桅村6组烟田（A）和赵桅实验基地（B）进行的大田15N示踪试验,研究了在不施氮和施氮90 kg/hm2条件下,水稻土烤烟干物质累积特征、肥料氮和土壤氮的吸收和分配及肥料氮和土壤氮对烟叶品质的影响。结果表明,施氮能显著提高烟株干物重,增加烟株吸氮量,但在生育后期施氮与不施氮处理,烟株均存在干物质和氮素累积过多问题。施氮90 kg/hm2情况下,烟株整个生育期中吸收的氮素主要来自于土壤氮,而且烟株吸收的土壤氮及其占总吸氮量的比例随生育期延长和烟叶着生部位的升高显著增加;到采收结束时,两试验田烟株吸收的土壤氮占总吸氮量的比例分别达69%和74%。不同施氮水平烟叶品质差异较大,不施氮处理各部位烟叶总氮和烟碱含量均偏低,糖碱比不协调;施氮处理各部位烟叶总氮含量均在适宜范围内,但由于烟株生育后期土壤供氮较多,上部烟叶存在烟碱含量偏高的问题。选择有机质含量适宜的土壤,控制烟株生育后期土壤供氮量,对降低上部烟叶总氮和烟碱含量,提高我国烟叶整体质量至关重要。     

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0.8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。     

Effect of organic matier application and water regimes on the transformation of fertilizer nitrogen in a Philippine soil

Greenhouse experiments using the tracer technique showed that about 20 per cent of the fertilizer nitrogen added as basal to the Maahas clay soil wa11 immobilized in submerged soils to which no organic material was added. The addition of organic matter to the soil increases the amount of nitrogen immobilized and the magnitude depends on the carbon to nitrogen ratio of the materials added. More fertilizer nitrogen waa immobilized in the soils under upland and alternate wet-and-dry conditions than under submerged soil conditions.

The uptake of fertilizer nitrogen by rice plants growing under submerged soil conditions ceased at the vegetative stage of growth because only a small amou11t of available nitrogen remains in the soil at this time, but the rice plant continued to absorb gradually untagged nitrogen from the soil throughout the reproductive etages of growth.

Losses of fertilizer nitrogen were great under the alternate wet-and-dry conditions (submerged-upland). The loss of nitrogen from the soli-plant system was reduced by the addition of dee straw, which also reduced the uptake of fertilizer nitrogen but not the total dry matter production under the experimental conditions. Fertilizer nitrogen immobilized during the first crop remained mostly in the soil throughout the full period of the second crop.

The total nitrogen uptake by rice plants was not affected by the soil moisture tension under the upland conaltlons used in the study but the movement of nitrogen from the leaves to the panicles during the reproductive etage seemed to decrease as the soil moisture tension increased.     

有机质对红壤烤烟氮素累积分配特征的影响

利用15N示踪技术,研究了有机质含量对红壤烤烟氮累积分配特征的影响。结果表明,随着土壤有机质含量增加,烤烟氮素累积时期延长,且累积量增加。烤烟后期吸收的氮素,在低有机质含量红壤上来自土壤供氮,中有机质含量来自肥料供氮,高有机质含量来自肥料供氮与土壤供氮。烤烟吸收总氮量中29.07%~40.26%来自肥料供氮,59.74% ~70.93%来自土壤供氮,表明烤烟吸收氮素大部分来自土壤供氮。氮素在烟株不同部位分配量表现为:烟叶烟茎烟根;烟叶各部位中的分配量为:在低有机质含量的红壤,下、中、上3个部位分配量相等,中有机质含量和高有机质含量上则为上部叶中部叶下部叶。有机质含量对下部叶氮素分配量影响不大,其它部位均表现为有机质含量越高,氮素分配量越大。烤烟不同部位中肥料氮比例表现为下部叶中部叶烟根烟茎上部叶,土壤氮比例表现为上部叶烟茎烟根中部叶下部叶;并且土壤有机含量越高,各部位中土壤氮的比例越高,肥料氮的比例越低,上部叶受土壤供氮影响最大。红壤上烤烟氮肥利用率在25.42%~30.61%之间,低有机质含量土壤氮肥利用率较低,中、高有机质含量利用率相对较高。在施肥过程中,低有机质红壤上应在N 90 kg/hm2基础上适当增加氮肥施用量,中等有机质含量上保持不变,高有机质含量上应适当降低氮肥用量。     

不同水分状况下施锌对玉米生长和锌吸收的影响

选择潮土(砂壤)和土(粘壤)两种质地不同的土壤,进行盆栽试验,研究不同土壤水分条件下施锌对玉米生长和锌吸收的影响。结果表明,施锌显著增加了玉米植株根、茎、叶以及整株干物质重;缺锌条件下玉米植株根冠比、根叶比和根茎比趋向增大。施锌显著提高了玉米植株各器官中锌的浓度和吸收量,并明显促进锌向地上部运移。干旱胁迫抑制了玉米植株生长,根冠比、根茎比、根叶比增大;随着土壤水分供应增加,植株生长加快,各器官生物量以茎和叶增加大于根。水分胁迫下,在潮土上玉米叶片中锌浓度上升;在土上叶片中锌浓度下降。但增施锌后,根和茎锌浓度增加幅度较大,叶片增加幅度较小;施锌和水分胁迫对根和茎锌浓度的交互作用极显著。水分胁迫下,玉米植株对锌的吸收总量减少。水分胁迫和锌肥施用对玉米叶片、茎锌吸收量的交互作用十分显著,但对根锌吸收量的交互影响不显著。     

潜流人工湿地除氮的生态动力学模拟

对某潜流人工湿地建立生态动力学模型,利用MATLAB编程模拟湿地中氮素的迁移转化过程,确定了主要除氮机制。模拟结果显示,该模型能较好地模拟出水中有机氮、氨氮和硝态氮浓度的变化趋势和范围。进一步进行氮素质量平衡分析可知,该人工湿地的主要除氮机制为硝化、反硝化和植物吸收,有机氮、氨氮和硝态氮的总去除率为60.53%,其中反硝化过程去除43.10%,植物吸收去除13.98%,沉淀去除3.45%。     

纳米碳对草莓氮素吸收利用及植株生长的影响

以盆栽妙香7号草莓为试材,利用15 N同位素示踪技术探究尿素配施0,2,4,6,8mL纳米碳溶胶(CK、T1、T2、T3)对土壤理化性状、植株氮素吸收利用及生长发育的影响。结果表明:施用纳米碳显著提高了土壤氧化还原电位和土壤脲酶活性;随纳米碳用量的增加处理前期土壤的电导率呈现降低趋势后期呈现增大的趋势。纳米碳的施用促进了草莓植株对氮素的吸收利用,提高了草莓各器官的Ndff值;与对照相比,T1、T2、T3处理草莓植株的氮素利用率分别提高了71.2%,126.8%,98.9%,土壤氮素残留率分别提高了8.2%,16.7%,16.1%,显著减少了氮素的损失。纳米碳的施用不同程度提高了植株叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素SPAD值,干物质比对照增加了17.5%,45.8%,32.3%。研究表明,尿素配施纳米碳可改善土壤理化性状,有效吸附土壤中的氮素,提高植株氮素利用率和土壤氮素残留率,减少氮素损失,促进了草莓植株的生长。     

黄河口滨岸潮滩不同类型湿地土壤氮素分布特征

对黄河口滨岸潮滩不同类型湿地土壤氮分布特征进行了对比研究。结果表明,湿地土壤氮以有机氮为主,无机氮所占比例较低且以铵态氮为主。土壤氮水平分布特征明显,TN、NH4+-N和NO3--N含量较高的分别是芦苇湿地、碱蓬-柽柳湿地(过渡带)湿地和芦苇湿地;土壤氮垂直分布特征亦明显,表现为表层土壤氮含量大于下层,其中,TN、NH4+-N和NO3--N含量垂直变化最明显的分别是三棱蔗草-朝天委陵菜湿地、碱蓬湿地和芦苇湿地。影响土壤氮分布的主要因素有水分条件、植被类型及微生物活动等。相关分析表明TN与有机氮、有机质呈极显著正相关(P<0.01),NH4+-N与TP呈显著负相关(P<0.05)。研究发现,植被对调整湿地氮的空间分布有一定作用,从而为湿地生态修复提供了理论依据。