Abundance and Community Composition of Ammonia-Oxidizers in Paddy Soil at Different Nitrogen Fertilizer Rates

Ammonia oxidation, the first and rate-limiting step of nitrification, is carried out by both ammonia-oxidizing bacteria （AOB） and ammonia-oxidizing archaea （AOA）. However, the relative importance of AOB and AOA to nitrification in terrestrial ecosystems is not well understood. The aim of this study was to investigate the effect of the nitrogen input amount on abundance and community composition of AOB and AOA in red paddy soil. Soil samples of 10-20 cm （root layer soil） and 0-5 cm （surface soil） depths were taken from a red paddy. Rice in the paddy was fertilized with different rates of N as urea of N1 （75 kg N ha＂ yr-1）, N2 （150 kg N ha~ yrl）, N3 （225 kg N ha1 yrl） and CK （without fertilizers） in 2009, 2010 and 2011. Abundance and community composition of ammonia oxidizers was analyzed by real-time PCR and denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） based on amoA （the unit A of ammonia monooxygenase） gene. Archaeal amoA copies in N3 and N2 were significantly （P〈0.05） higher than those in CK and N1 in root layer soil or in surface soil under tillering and heading stages of rice, while the enhancement in bacterial amoA gene copies with increasing of N fertilizer rates only took on in root layer soil. N availability and soil NO3--N content increased but soil NH4＋-N content didn＇t change with increasing of N fertilizer rates. Otherwise, the copy numbers of archaeal amoA gene were higher （P〈0.05） than those of bacterial amoA gene in root lary soil or in surface soil. Redundancy discriminate analysis based on DGGE bands showed that there were no obvious differs in composition of AOA or AOB communities in the field among different N fertilizer rates. Results of this study suggested that the abundance of ammonia-oxidizers had active response to N fertilizer rates and the response of AOA was more obvious than that of AOB. Similarity in the community composition of AOA or AOB among different N fertilizer rates indicate that the community composition of ammonia-oxidizers was relatively stable in the paddy soil at least in short term for three years.     

长期咸水滴灌对土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

为探讨长期咸水滴灌对棉田土壤氨氧化细菌（AOA）和氨氧化古菌（AOB）的丰度和群落结构的影响,于2018年采集已经过10年咸水滴灌的棉田土壤,通过实时荧光定量PCR和高通量测序技术测定土壤AOA和AOB的丰度和群落结构。试验设3个灌溉水盐度水平：0.35、4.61 dS·m^-1和8.04 dS·m^-1（分别代表淡水、微咸水和咸水）。结果表明：微咸水、咸水灌溉显著降低土壤NO₃^--N含量和潜在硝化势（PNR）,但显著增加土壤盐分和NH₄⁺-N含量。不同处理AOA和AOB的amoA基因拷贝数分别为2.2×10⁶~3.6×10⁶copies·g^-1和1.9×10⁵~3.2×10⁵ copies·g^-1干土;微咸水、咸水处理AOA和AOB amoA基因拷贝数均显著低于淡水处理,且微咸水处理显著降低AOA/AOB。PNR与AOA丰度（P<0.001）和AOB丰度（P<0.001）均呈显著正相关关系。此外,不同灌溉水盐度下AOA群落操作分类单元（OTUs）的数量大于AOB,微咸水、咸水灌溉显著降低AOB群落的OTUs。与淡水处理相比,咸水、微咸水处理显著增加AOA群落的香农指数,咸水处理显著降低AOB群落的香农指数。AOA和AOB群落的优势类群分别为Candidatus Nitrosocaldus和Nitrosospira;咸水、微咸水处理抑制AOA群落的Betaproteobacteria生长,而咸水处理中Candidatus Nitrosocaldus显著高于淡水和微咸水处理。AOB群落中Nitrosomonas的相对丰度随着灌溉水盐度的增加而显著降低。LEf Se分析显示,AOA在咸水灌溉下仅有1个差异物种,而AOB在微咸水灌溉时有5个差异物种。冗余分析结果显示：AOA群落结构的改变与土壤NO₃^--N、pH和盐度的变化密切相关,而AOB群落结构的改变仅与NO₃^--N和pH显著相关。盐分是影响氨氧化微生物生长及群落结构的主导因素,AOA和AOB共同参与土壤硝化作用,淡水、微咸水灌溉条件下AOB可能是硝化作用主导微生物种群,而咸水灌溉条件下AOA可能是主导微生物种群。     

不同施氮措施对柴达木枸杞园土壤无机氮的影响

通过施用不同量氮肥和硝化抑制剂,研究其对柴达木枸杞园土壤无机氮转化和枸杞产量的影响,并筛选出最佳的施氮措施。田间试验设置10个处理：除 CK 处理不施用任何肥料外,其余处理均施用1 667 kg/hm的商品有机肥和725 kg/hm的重过磷酸钙。N₆₆₇~N₀ 处理依次施氮667、534、400、267、133、0 kg/hm,Ni₄₀₀~Ni₁₃₃处理是在N₄₀₀~N₁₃₃处理的基础上,配施 Nitrapyrin 2、1.33、0.63 kg/hm 。结果表明：不同施氮处理土壤NO^-₃-N含量在 0~200 cm土层中均出现双峰,且 0~200 cm土层土壤NO^-₃-N平均含量较N₀处理增加34.65%~75.64%。施用氮肥增加0~40 cm土层中NH⁺₄-N含量,但对深层土壤无明显影响。Ni₄₀₀~Ni₁₃₃ 处理80~ 200 cm土层土壤NO^-₃-N含量较N₄₀₀~N₁₃₃ 处理降低12.13%~15.27%,但表层土壤 (0~20 cm) NH⁺₄-N含量增加338.5%~600%。Ni₂₆₇处理0~200 cm土壤硝态氮累积量较N₆₆₇处理降低 29.9%,但其枸杞产量较N₆₆₇处理增加 6.94%。适宜的氮肥用量以及增施 Nitrapyrin 可有效降低枸杞园土壤NO^-₃-N含量及累积量,同时使土壤中NH⁺₄-N含量保持在较高水平。综合经济效益和生态效益,施氮量为267~400 kg/hm且配施纯氮量0.5% 的Nitrapyrin为柴达木地区高肥力枸杞园的适宜施氮方案。     

抑制剂NBPT/DCD不同组合对灌区碱性灌淤土中氨挥发及有效氮积累量的影响

脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂双氰胺(DCD)对抑制尿素土壤氨挥发损失和提高土壤有效氮积累量有很大潜力,但2种抑制剂配合施用对灌区强碱性灌淤土尿素施用后氨挥发损失和有效氮积累量的抑制作用尚不明确。为此,选取灌区碱性灌淤土为研究对象开展室内试验,设置NBPT与不同浓度DCD组合下的6个处理,对照为单施尿素,研究NBPT及其与不同浓度DCD组合下的尿素土壤氨挥发和有效氮积累量的变化特征及作用效果。结果表明,在没有添加抑制剂的碱性灌淤土中,尿素施用后短期内(3 d左右)土壤氨挥发速率和NH+4-N积累量达最大值;在施肥后第8 d土壤氨挥发总量和NO-3-N积累量达最大值;添加抑制剂NBPT/DCD可显著降低施肥初期(5 d内)氨挥发速率,且有效减少施肥初期累积氨挥发量;单独添加相当于尿素氮量0.1%的NBPT,累积氨挥发量较CK降低了64%,施肥初期土壤NH+4-N和NO-3-N积累量显著低于CK。NBPT和DCD组合研究结果表明,在NBPT添加浓度为尿素氮量的0.1%,DCD为1%的低浓度水平下,土壤累积氨挥发量较CK降低了16.7%,同时土壤NH+4-N积累量增加趋势缓慢,但硝化抑制率在施肥的第5 d后快速下降,土壤NO-3-N积累量快速增加,氮素淋溶损失的风险加大;随着DCD添加浓度增加(2%~5%),其硝化抑制率显著增加,土壤NO-3-N积累量显著降低,但氨挥发损失量显著增大;相关性分析得出,土壤氨挥发速率与NH+4-N积累量呈正相关,与NO-3-N积累量呈负相关。综合分析得出,0.1%NBPT配施2%~3%的DCD时,土壤氨挥发损失量相对较低,土壤有效态氮积累量较高,且在土壤中滞留时间相对较长,可推荐为灌区碱性灌淤土尿素氮肥与2种抑制剂配施的最佳组合。     

猪粪秸秆沼液短程硝化反硝化快速启动及稳定运行研究

短程硝化反硝化工艺具有节省碳源、节省曝气量、污泥产量低等优点,但由于启动时间长、短程硝化效果不稳定等问题限制了其工程应用。针对此问题,本研究采用泥膜一体化工艺(IFAS)处理猪粪秸秆沼液,并考察了短程硝化反硝化工艺生物强化快速启动及稳定运行效果。结果表明,通过添加实验室自制氨氧化菌剂与反硝化菌剂,可在17 d内完成反应器的快速启动;稳定运行阶段,系统猪粪秸秆沼液有机负荷(COD)平均为1 040.0 mg·L~(-1)·d~(-1),好氧池平均NH_3-N负荷为110 mg·L~(-1)·d~(-1);好氧池平均NO_2~--N积累率为91.4%;COD、NH_3-N、TN平均去除率分别达到92.1%、97.0%、90.1%,且COD和TN的去除主要发生在缺氧池。分子生物学分析表明,整个运行过程中,好氧池生物膜氨氧化细菌(AOB)的丰度由0.003 6%上升至0.014 3%,增长至原来的4倍;亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的丰度由0.004 8%下降至0,说明利用氨氧化菌剂、反硝化菌剂可快速稳定实现短程硝化反硝化脱氮工艺的启动。     

双氰胺减少铵态氮肥施用后潮土N2O排放的机制

为探讨双氰胺（DCD）减少铵态氮肥施用后氧化亚氮（N₂O）的排放机制,通过开展好氧培养试验,研究DCD配施铵态氮（NH₄⁺-N）或亚硝态氮（NO₂^--N）对潮土土壤N₂O排放的影响,同时添加不同浓度NO₂^--N模拟NO₂^--N累积对N₂O和CO₂排放的影响。结果表明： DCD仅对NH₄⁺-N氧化过程中N₂O排放有抑制作用,对NO₂^--N还原过程中产生的N₂O没有影响;培养前7 d,DCD显著抑制NH₄⁺-N的氧化过程,降低净硝化速率,而在添加NO₂^--N土壤中加入DCD后净硝化速率显著增加,培养30 d后,DCD对NH₄⁺-N和NO₂^--N氧化过程均没有影响;添加外源NO₂^--N明显促进了N₂O排放,其排放通量显著高于不施肥的对照处理; N₂O累积排放量同NO₂^--N浓度呈正相关,CO₂累积排放量同NO₂^--N浓度呈显著负相关。研究表明,DCD可以避免NO₂^--N大量累积而产生的毒害作用,但仅对氨氧化过程N₂O减排有效果,因此亟待研发适于抑制NO₂^--N产生N₂O的新型抑制剂。     

硝化抑制剂阻控养殖肥液灌溉土壤氮素淋失

为考察硝化抑制剂伴施养殖肥液灌溉条件下土壤氮素的淋溶特征和阻控效果,采用土柱模拟淋溶试验,设置尿素溶液单施、养殖肥液单施、以及养殖肥液分别伴施双氰胺(DCD,5%、10%和15%)和氯甲基吡啶(Nitrapyrin,0.25%、0.5%和1%)处理,连续监测了5个灌溉周期土壤淋溶液中铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、总氮(TN)和溶解性有机碳(DOC)淋失特征。养殖肥液单施比尿素溶液单施显著减少碳氮的淋失浓度和淋失量。养殖肥液伴施DCD和Nitrapyrin淋溶液中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、DOC浓度分别比单施养殖肥液降低27.19%、35.69%、45.89%、53.69%和24.86%、30.87%、21.10%、64%,处理间均达到5%显著水平。从抑制效果及经济节约角度,推荐5%DCD伴施养殖肥液是优化的养分淋溶阻控模式。此外,发现养殖肥液连续饱和灌溉条件下土壤淋溶液硝态氮浓度与氧化还原电位间存在显著的相关性(R2=0.602 8*,n=34)。养殖肥液伴施硝化抑制剂是抑制养分淋失、提高养分利用效率和控制硝态氮淋溶污染的有效措施,但抑制剂的作用效果、抑制时间与施用方式之间的关系还需要进一步研究。     

同形态及配比的氮肥对枳砧脐橙幼树生长及氮素吸收利用的影响

【目的】石灰性黄壤是中国西南喀斯特地区的主要土壤种类,这一地区柑橘分布广泛。研究石灰性黄壤上柑橘对不同形态氮肥的选择吸收与利用特性,旨在为中国西南喀斯特地区柑橘园施肥提供合理的氮肥选择依据。【方法】以枳砧纽荷尔脐橙嫁接苗为材料,以pH 8.1的石灰性黄壤为栽培介质,采用土培方法,测定单施硝态氮、铵态氮、尿素及混施不同比例硝态氮和铵态氮后枳砧纽荷尔脐橙幼树的总叶面积、高度、基径、鲜重及干重生物量、根冠比值、氮的吸收量和氮的利用效率;采用常规耗竭法,在春季和夏季测定枳砧纽荷尔脐橙幼树根系对NO₃^-和NH₄⁺吸收的动力学参数。【结果】在石灰性黄壤上,单施硝态氮、铵态氮、尿素的枳砧纽荷尔脐橙幼树生长发育和氮的吸收利用受到明显抑制,植株的总叶面积、高度、基径、鲜重及干重生物量、根冠比值、氮的吸收量和氮的利用效率均变小,其中以单施尿素的为最小。混施硝态氮和铵态氮对枳砧纽荷尔脐橙幼树的生长发育和氮的吸收利用有明显的促进作用。其中硝态氮和铵态氮的比例为75﹕25的施氮处理,植株生长发育最好,氮的吸收量和利用效率最大,植株总叶面积为0.44 m²,高度为73.95 cm,基径为1.36 cm,鲜重及干重生物量分别为232.95 g/株和130.27 g/株,鲜重及干重根冠比值分别为1.02和1.06,整株氮的吸收量和利用效率分别达到3.80 g/株和0.0292 g·mg^-1。混施硝态氮和铵态氮时,随铵态氮的比例增大,植株的生物量及氮的吸收量和利用效率随之下降。单施铵态氮或尿素,根系会产生NH₃中毒现象。无论春季或夏季,单施硝态氮和混施不同比例的硝态氮和铵态氮的枳砧纽荷尔脐橙幼树根系对NO₃^-的最大吸收速率（I_max）均无显著差异,根系对NO₃^-的吸收较为稳定。春季根系对NO₃^-的K_m值都明显比夏季的小,根系与NO₃^-的亲和力强于夏季,夏季根系对NO₃^-的K_m值差异不显著。混施硝态氮和铵态氮时,将硝态氮的比例提高至50%-75%时能够增强春季枳砧纽荷尔脐橙幼树根系对NO₃^-的亲和力,增加春季和夏季根系中NO₃^-的流动速率（α）。在春季,随氮肥中铵态氮比例的增大,根系对NH₄⁺的最大吸收速率和NH₄⁺在根系中的流动速率随之增大,而根系对NH₄⁺的亲和力随之降低。在夏季,随氮肥中铵态氮比例的增大,根系对NH₄⁺的最大吸收速率、亲和力和NH₄⁺在根系中的流动速率随之减小,单施铵态氮的根系与NH₄⁺的亲和力最小,对NH₄⁺的最大吸收速率最低,NH₄⁺在根系中的流动速率最慢。混施硝态氮和铵态氮后,在春季和夏季枳砧脐橙幼树的根系与NO₃^-的亲和力都比NH₄⁺的强,NO₃^-在根系中的流动速率远大于NH₄⁺的。【结论】在石灰性黄壤上,枳砧脐橙幼树的根系对NO₃^-的吸收表现出较明显的偏好,混施75﹕25的硝态氮和铵态氮能够促进脐橙的生长发育和提高氮的吸收及利用效率。     

亚热带小流域浅层地下水不同形态氮含量的时空变异特征

为了定量研究流域尺度上氮素(N)形态的时空变异特征,以湖南省长沙县亚热带湘江源头小流域(134.4 km~2)为研究对象,2011年(1—12月)定位观测了小流域菜地、茶园、旱地、林地、两季稻田和一季稻田6种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)浓度的动态变化,运用空间分析技术分析了各观测指标的时空变异特征。结果表明:研究区浅层地下水NH_4~+-N、NO_3~--N和TN均具有强烈的空间自相关性(块金系数分别为0.76%、8.50%、4.41%),结构变异占主导地位,变程分别为540、580、570 m。小流域浅层地下水TN、NH_4~+-N和NO_3~--N月均浓度变化趋势不尽相同,TN和NO_3~--N月均浓度的动态变化相对比较平缓,而NH_4~+-N的变幅较大,TN和NH_4~+-N的峰值出现在2011年7月,NO_3~--N无明显高峰;TN、NO_3~--N和NH_4~+-N的平均浓度分别为2.97、1.12 mg N·L~(-1)和1.32 mg N·L~(-1)。研究区浅层地下水N的浓度分布特征与土地利用类型关系密切,茶园、稻田为浅层地下水N分布高浓度区,且茶园地下水N浓度最高,林地为N分布低浓度区。     

生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响

为了探讨生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响,减少黑土中硝态氮的淋失、提高氮肥利用率以及为农业废弃物资源化利用提供理论依据,采用培养试验,应用Langmuir方程和Freundlich方程,研究了添加不同来源(玉米秸秆、稻壳、松木)和不同添加比例(0.6%、1.2%、3.6%、6%)生物质炭对黑土中硝态氮(NO_3~--N)的吸附和解吸特征。结果表明,施用生物质炭可增加黑土对NO_3~--N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的吸附量最大;施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最大(实际最大吸附量为0.929 mg·g~(-1)),施用松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最小(实际最大吸附量为0.578 mg·g~(-1))。施用生物质炭可降低黑土对NO_3~--N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的解吸率最低;添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO_3~--N的吸附能力表现为玉米秸秆稻壳松木;对其解吸能力表现为玉米秸秆稻壳松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附过程符合Langmuir方程。     

牛场肥水灌溉对土壤氨氧化微生物的影响

以不同牛场肥水灌溉制度下河北省徐水县梁家营长期定位施肥试验田为研究对象,通过构建氨氧化细菌和氨氧化古菌的amoA 基因克隆文库,利用T-RFLP方法研究了5种施肥处理(CK:不施肥;CF:300 kg N·hm^-2,120 kg P₂O·hm^-2,75 kg K₂O·hm^-2;T4:105 kg N·hm^-2,39 kg P₂O₅·hm^-2;T5:210 kg N·hm^-2,78 kg P₂O₅·hm^-2; T11:317 kg N·hm^-2,117 kg P₂O₅·hm^-2)下土壤中氨氧化细菌及氨氧化古菌的多样性及其群落结构演变。氨氧化细菌T-RFLP结果显示,T5 处理土壤中氨氧化细菌的 Shannon-Wiener指数(H')和 Pielou指数(E)均最高, T11处理最低,表明T5处理增加了土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,T11处理一定程度上降低了氨氧化细菌的多样性和丰富度。基于amoA基因建立的系统进化树显示,土壤中氨氧化细菌主要属于Nitrosospira 和Nitrosomanas。氨氧化古菌T-RFLP结果显示,T11处理氨氧化古菌Shannon-Wiener指数(H')、Simpson 指数(Ds)和Pielou指数(E)均最高,表明T11处理增加了土壤中氨氧化古菌的多样性和丰富度。氨氧化古菌的系统发育树显示大部分氨氧化古菌amoA序列与 Cluster S 聚为一类,且占主导地位,少数序列为Unclassified-Archaea(未分类古菌)。最大优势菌与来自中国荷斯坦奶牛瘤胃样品的氨氧化古菌Clone属于同种,推测牛场肥水灌溉增加了土壤的氨氧化古菌的群落多样性。     

猕猴桃园氮素投入特点及硝态氮累积和迁移特性研究

为指导果园科学施肥及合理评价施肥对环境的影响,2014年对该区域的陕西省周至县俞家河小流域氮素投入状况进行了调查,并采集猕猴桃园土壤样品进行测定,评价了猕猴桃园土壤硝态氮(NO_3~--N)累积及降雨对坡地猕猴桃园NO_3~--N迁移特性的影响。结果表明:该区域猕猴桃园氮素投入量过高,盈余量高达1195 kg·hm~(-2),0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积量高达827kg·hm~(-2),且52.1%的NO_3~--N累积在100~200 cm土层;对于坡地猕猴桃园,坡下部0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积量明显高于坡上部,在经过一个雨季后,0~200 cm土壤剖面NO_3~--N发生明显的向深层土壤淋溶现象且坡下部与坡上部0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积量差异增大。俞家河小流域猕猴桃园大量氮素盈余,造成土壤NO_3~--N过分累积,在集中降雨条件下,NO_3~--N出现明显的向深层土壤淋溶且可能存在顺坡向下迁移的趋势,不仅造成氮肥的损失,而且对地表及地下水环境构成潜在威胁。     

铵态氮和水溶性磷酸盐配比对土壤硝化的影响

以钙积干润均腐土为供试土样,采用室内培养法,通过设置不同N/P比.研究了铵态氮不同添加量对硝化作用过程pH和Nmin的影响.结果表明,钙积半干润均腐土铵态氮硝化类型属缓慢型.在一定时间段内,土体中NO2-大量积累并存在,NH4+ 和NO3-形态弱化;氮磷肥配合施用可构成磷酸盐缓冲体系,可暂时性延缓因土壤硝化作用pH值的下降,从而减小了土壤pH的变化幅度.磷酸盐降低了土壤中NH3分压,有利于减少NH3挥发损失.抑制了NH4HCO3加入后土壤pH的增加,有利于硝化作用,可使土壤硝化类型为较快型,NH4+ 和NO3-形态得以强化.土壤硝化周期与氮肥施用量成正比例关系.NP肥配添加可缩短铵态氮的硝化时间,NP配合施肥利于土壤硝化作用.合理的N/P比(2∶2)施肥可缩短硝化时间.     

几种硝化抑制剂和包硫尿素(SCU)对土壤N素形态和小麦产量的影响

采用土壤盆栽法,研究了双氰胺(DCD)、硫脲(THU)和硫脲甲醛树脂(TFR)以及包硫尿素(SCU)对土壤氮素形态和小麦产量的影响。试验共设不施氮(CK)、单施尿素、包硫尿素(SCU)、以及尿素分别与DCD、THA、TUF的3个浓度梯度(分别按尿素用量的0.5%、1%、2%)配合施用共12个处理。结果表明:随添加浓度的增加,硝化抑制作用逐渐增强,高剂量硝化抑制剂显著降低土壤NO₃^--N含量,在2%添加浓度下,DCD、THU、TFR的土壤NO₃^--N浓度分别比单施尿素降低29%、22%和14%,对土壤表观硝化率的抑制强度也是2%DCD> 2%THU> 2%TFR;SCU处理与2%DCD作用强度接近,且在施用早期就体现抑制效果,并在追肥后第74d土壤表观硝化率显著低于使用硝化抑制剂的处理(P<0.05);硝化抑制剂和SCU都可以使土壤NH₄⁺-N含量稳定在较高的水平,抑制剂用量越多,土壤NH₄⁺-N含量越高;与单施尿素相比,尿素+DCD模式,均可提高小麦产量,且在0.5%、1%、2%添加浓度,都达到显著水平(P<0.05);THU在1.0%和2.0%添加浓度,小麦产量显著高于单施尿素,但增产效果次于DCD。总体上,包硫尿素(SCU)比硝化抑制剂在控释氮素方面效果更持久,而3种硝化抑制剂中,在控制土壤NH₄⁺-N转化、土壤硝化抑制方面,DCD和THU优于TFR;作为外源添加物的抑制剂长期应用可能对土壤环境造成潜在的危害,不同硝化抑制在土壤中的形态归趋和长期作用还有待进一步研究。     

不同施肥水平对长期麦豆轮作体系土壤氮素及产量的影响

探索施肥对长期轮作下土壤氮素变化及产量的影响,对优化氮素管理具有重要作用。通过优化施肥方案,对关中地区冬小麦-夏大豆长期轮作模式下作物产量及土壤全氮、硝态氮、铵态氮、微生物生物量氮含量动态变化进行定位研究。结果表明：土壤全氮、硝态氮、铵态氮含量秋冬季较高,春夏季较低,微生物生物量氮变化趋势与之相反。土壤中氮素各组分含量均表现为表层土高于下层土,土壤全氮、硝态氮、铵态氮平均含量及铵态氮层化比、土壤硝态氮与铵态氮比值随着化肥施用量的增加而增加,硝态氮层化比随施肥量的增加而减少。与不施肥相比,优化施肥促进微生物生物量氮含量的提升,而常规施肥导致微生物生物量氮含量下降。试验连续运行9 a后,施肥导致土壤pH和水分含量下降,对小麦、大豆产量有显著影响,与不施肥处理相比,小麦、大豆平均增产50.20%、45.29%。麦豆长期轮作种植模式下优化施肥在基本保证作物产量的同时,降低土壤中全氮、硝态氮、铵态氮含量,增加微生物生物量氮含量,减少化肥施用量。     

养殖肥液不同灌溉强度下硝化-脲酶抑制剂-生物炭联合阻控氮淋溶的研究

为考察养殖肥液不同灌溉强度下,硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术（Nitrapyrin+NBPT+Biochar）对氮素淋失的抑制效果,本研究采用土柱模拟淋溶试验,测定淋溶液中铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）的浓度以及土壤中NH₄⁺-N、NO₃^--N的含量,探究养殖肥液不同灌溉强度下Nitrapyrin+NBPT+Biochar技术对氮素淋失的影响。结果表明：硝化-脲酶抑制剂-生物炭阻控技术使淋溶液中NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN浓度降低了25.3%、53.6%、38.2%,累积淋失量减少了34.5%、61.0%、38.6%。该技术在灌溉强度增加30.0%、60.0%和100.0%后,仍使NO₃^--N淋失量减少了59.3%、55.1%、46.6%,TN淋失量减少了31.7%、27.1%、15.4%,土壤NH₄⁺-N增加86.5%、60.0%、44.5%。该研究中养殖肥液灌溉强度越大土壤氮素淋失风险越大,但是硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术明显抑制了氮素淋失,并且在增加一定灌水量范围内仍然有效果。     

黄土高原半干旱区尾菜高量埋压抑制土壤氮淋溶的研究

为明确尾菜高量埋压带来的土壤氮淋溶风险,本研究设计了不同尾菜埋压厚度和表层覆土厚度的组合试验,分析不同土层水分和无机氮(NH₄⁺-N和NO₃^--N)时空变化特征。结果表明：埋压尾菜厚度0.2～0.6 m、表层覆土厚度0.1～0.3 m时,试验前10 d,表层土壤水分快速增加,较对照提高了40%～110%,尾菜向深层土壤补水深度最大为1.6 m;试验开始土壤无机氮以NH₄⁺-N增加为主,下移深度仅为0.6 m,试验第83天时,NO₃^--N快速积累,最大下移深度为0.8 m,土壤无机氮主要集中于耕作层,尾菜层上、下0.1 m土壤无机氮含量是当地高产玉米农田的1.0～3.5倍。当尾菜埋压厚度达到3.0 m、表层覆0.4 m黄土时,尾菜向深层土壤补水深度为5.0 m,NH₄⁺-N下移深度为1.5 m,试验第194天时NO₃^--N增加不...     

不同氮肥水平下玉米根际土壤特性与产量的关系

【目的】明确不同生育时期根际土壤特性与玉米籽粒产量之间的关系,能够为生产上合理施肥、提高氮素利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】2012年大田设置5个氮肥梯度固定施肥样地（对照、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2,分别简写为CK、N180、N240、N300和N360）,并于2012、2013和2014年连续3年在玉米拔节、吐丝、成熟3个关键生育时期测定玉米根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、脲酶、过氧化氢酶、pH,同时测定玉米根系和地上部生物量及其氮素累积量,重点分析CK、N240和N360 3个处理根际土壤特性以及植株氮素累积量与玉米籽粒产量之间的关系。【结果】与CK相比,4个施肥处理（N180、N240、N300和N360）3年产量的平均值分别增加了23.85%、36.40%、39.87%和34.78%;其地上部不同阶段氮素累积量均显著高于CK（2012年播种-拔节除外）,并随施肥量增加呈先增加后降低趋势。与CK相比,4个施肥处理根际土硝态氮含量分别增加23.38%、57.13%、57.87%和69.74%,非根际土壤硝态氮分别增加59.49%、92.01%、132.08%和179.35%。随施氮量的增加根际土铵态氮含量显著增加;与CK相比,4个施肥处理3年的非根际土壤铵态氮含量分别增加4.27%、3.51%、5.04%和26.26%。根际土壤pH和非根际土壤pH均随着氮肥施用量的增加而降低,其中根际土壤和非根际土壤pH的变化范围分别为4.5-6.7和5.5-7.2。与非根际土pH相比,根际土壤pH平均降低5%。根际土壤脲酶活性随氮肥用量的增加呈先增加后降低趋势。与对照相比,4个施氮处理3年非根际土壤脲酶活性平均值分别增加了4.02%、14.73%、24.55%和19.64%。根际土和非根际土过氧化氢酶活性均随氮肥用量的增加而降低,与CK相比,4个施氮处理3年的非根际土壤过氧化氢酶活性平均值分别降低了3.03%、5.09%、8.24%和12.67%。CK、N240和N360 3个处理不同生育时期玉米根际土壤特性以及植株氮素累积量与籽粒产量之间的相关分析结果表明,拔节期根际土壤硝态氮含量连续3年均与产量呈显著正相关。吐丝期玉米根际和非根际土壤硝态氮、根际土壤铵态氮和非根际土pH均与籽粒产量呈显著正相关;其中2013和2014年根际脲酶活性和根际土壤pH与产量的相关性也达到显著水平。2013和2014年成熟期根际和非根际土硝态氮含量也与玉米产量呈显著相关。主成分分析表明,玉米籽粒产量与拔节期土壤硝态氮含量、根际过氧化氢酶、地上部生物量和氮素累积量相关性较强;与吐丝期根际和非根际土壤硝态氮含量、根际土壤铵态氮含量和土壤pH以及地上部生物量及氮素累积量、根系生物量相关性较强;与成熟期地上部生物量和氮素累积量相关性较强。【结论】根据不同生育时期玉米根际土壤特性与籽粒产量之间的关系,进行合理施肥,能够保证玉米根际养分的有效供应,营造良好的根际土壤环境,提高氮素利用效率、增加玉米籽粒产量。     

酸性茶园土壤氨挥发及其影响因素研究

氨挥发是土壤氮素损失的主要途径之一。利用大型水泥槽田间试验,采用通气法研究了不同施氮量和施氮时期对茶园土壤氨挥发的影响,同时测定土壤铵态氮和硝态氮含量,结合气象因子进行偏相关分析,探讨了氨挥发的影响因素。设置CK(未施氮)、N1(减量化施氮、225 kg·hm~(-2))和N2(常规施氮,450 kg·hm~(-2))共3个处理,春季追肥、秋季追肥和冬季基肥比例为3∶3∶4。结果表明:茶园土壤氨挥发损失量为13.01~60.85 kg·hm~(-2),氨挥发损失率为10.63%~12.42%;施氮既是氨挥发峰值出现的主要原因,也能显著增加土壤氨挥发量(P0.05),N_1和N_2处理增幅分别为214.78%和367.72%,其增幅效应在冬季基肥期更显著;不同施氮时期对氨挥发量影响很大,冬季基肥期挥发量约占全年氨挥发损失量的50%,与冬季基肥期间土壤铵态氮浓度高且持续时间较长有关。偏相关分析表明,土壤氨挥发与铵态氮含量、地温和空气相对湿度呈显著或极显著正相关,与土壤水分和气温呈极显著负相关,与土壤硝态氮含量相关性不显著。     

小麦蚕豆间作对根际土壤氮转化微生物的影响

通过田间小区试验,采用磷脂脂肪酸（PLFA）、实时荧光定量PCR研究了小麦蚕豆间作不同生育期对根际土壤微生物群落的变化、氨氧化细菌（AOB）、氨氧化古菌（AOA）以及反硝化细菌中亚硝酸还原酶（nirK）、一氧化氮还原酶（norB）和氧化亚氮还原酶（nosZ）基因拷贝数以及土壤酶活性和土壤硝态氮、铵态氮含量的影响。结果表明：与单作相比,小麦蚕豆间作显著提高了根际土壤中总的PLFAs生物量、细菌、真菌、放线菌和好氧菌的生物量。土壤样品中的amoA基因拷贝数在10⁵～10⁶范围内AOB的amoA基因数量高于AOA。在不同的生育期,根际土壤中nirK的基因拷贝数都是间作高于单作;在拔节期,间作蚕豆的norB基因显著高于其他种植模式（P<0.05）;在拔节期、抽穗期,nosZ基因均是间作显著高于单作（P<0.05）,并随着生育期呈现降低的趋势。间作降低了根际土壤NO₃^--N的含量,提高了NH₄⁺-N的含量（P<0.05）。说明小麦蚕豆间作后改变了根际土壤的微环境,使得土壤微生物群落结构发生改变,这种改变在一定程度上能够对土壤氮素的有效保蓄和供应、同时防止氮素损失和污染起到积极作用,为间作增产提供了氮素营养保障。