黄土高原典型土壤矿物固定态铵变化的南北差异

采集从北向南依次分布的干润砂质新成土(神木)、黄土正常新成土(延安)和土垫旱耕人为土(杨陵)等典型土壤剖面0200.cm土层土样,通过测定土样全氮和矿物固定态铵,以阐明黄土高原典型区域土壤全氮和矿物固定态铵及二者比率随地理位置和土层的变异规律,为全面了解黄土高原土壤相对稳定氮库累积提供科学数据。结果表明,不同地理位置、不同土层全氮和矿物固定态铵含量存在显著差异。从南到北全氮和矿物固定态铵呈下降趋势,但各土壤全氮和矿物固定态铵的分布显著不同,全氮含量在060.cm随土层深度增加下降很明显,60120.cm有一定下降,120.cm以下低而稳定。矿物固定态铵在全剖面上的分布比较均匀,随土层深度的变化差异不显著,不同土层间的差异基本在误差范围内,土垫旱耕人为土、黄土正常新成土和干润砂质新成土表层(010.cm)矿物固定态铵平均含量分别为215.807.45、165.808.73和146.501.83.mg/kg,表层以下(10200.cm)平均含量分别为193.409.67、157.145.75和142.025.47.mg/kg。从地理位置分析,干润砂质新成土、黄土正常新成土和土垫旱耕人为土表层(010.cm)矿物固定态铵占全氮的百分比分别为(39.570.78)%、(32.916.82)%和(29.747.01)%;在表层以下所占比例更高,干润砂质新成土10200.cm土壤矿物固定态铵含量占全氮比例为(89.5213.42)%,黄土正常新成土为(59.5213.86)%,土垫旱耕人为土为(47.269.01)%。供试土壤中矿物固定态铵与0.01.mm物理性粘粒含量存在极显著正相关关系,说明物理性粘粒是矿物固定态铵的主要载体;矿物固定态铵与全氮含量也有极显著正向相关性。以上结果揭示,在黄土高原黄土母质上形成的土壤,全剖面矿物固定态铵相对均匀,而有机氮相差较大,两种氮库的这种地理位置和剖面分布特征,是黄土母质形成的必然结果,也进一步支持了黄土高原黄土母质的风成学说;同时也反映了需要对有机氮占全氮比例及矿物固定态铵在全氮中地位的传统观念予以重新评价。     

湖南省主要稻田土壤的固定态铵含量与最大固铵容量

应用Silva-Bremner法,研究了湖南省7种主要母质发育的稻田土壤的固定态铵含量和最大固铵容量。研究结果表明:①供试耕层土壤固定态铵含量变动在69.2~457.5mg/kg之间,平均为304.7mg/kg±96.7mg/kg,占土壤全N的2.6%~25.7%,平均为14.0%±5.1%,是该地区一项重要的土壤N素资源。7种不同母质发育的稻田耕层土壤固定态铵含量的大小顺序为:湖潮泥>黄泥田>河沙泥>紫泥田>灰泥田>红黄泥>麻沙泥。②在土壤剖面中,土壤固定态铵含量随剖面深度的变化因土壤类型不同而不同,但其相对含量随深度增加而恒增大:表层平均为15.1%±6.6%,亚表层为25.9%±11.7%,表下第3层平均为34.6%±16.3%。③供试耕层土壤的最大固铵容量以湖潮泥最高,达658.7mg/kg,以麻沙泥最低,为97.6mg/kg。④相关分析表明,土壤耕层固定态铵含量与0.01~0.001mm黏粒含量呈极显著正相关(r=0.698**,n=28),与有机质、全N、碱解N、CEC、缓效K和<0.001mm黏粒含量的相关性均不显著。耕层土壤最大固铵容量与固定态铵量呈极显著正相关(r=0.841**,n=32),与0.01~0.001mm黏粒含量呈极显著正相关(r=0.659**,n=28)。     

三种典型土壤固定态铵及其释放研究初探

通过探究三种典型土壤(黑土、潮棕壤、红壤)的固铵潜力,及其达到最大固铵量后的释放状况,比较了三种土壤固定态铵库在土壤养分管理中的重要性。结果表明:随着氮加入量(NH4Cl)的增大,黑土和潮棕壤的固定态铵含量随之提升,当NH4Cl加入量(以N量计)达到3000mg kg~(-1)时,黑土和潮棕壤达到最大固铵量,此时两种土壤分别新固定铵140.2和162.0 mg kg~(-1);然而,红壤的固定态铵含量不随加氮量的增加而提高。在连续振荡淋洗实验中,黑土新固定铵的释放率为14.8%,潮棕壤新固定铵的释放率为29.9%,红壤的固定态铵含量没有明显变化。综上,不同土壤对加入铵的固定能力不同,潮棕壤固铵能力高于黑土,且更易释放出来供植物吸收利用,该过程对农业生产具有重要意义;而红壤几乎不固定加入的铵,且原固定态铵也较难释放出来,故在此类土壤上氮素的保存与供给应更依赖于生物过程。三种土壤固定态铵库在氮素养分管理中的重要性为:潮棕壤黑土红壤。     

氮磷钾肥料在土壤中转化过程的交互作用 Ⅱ.硫酸铵在水稻土中的转化

通过室内培养实验,研究了Ca(H2PO4)2和KCl对(NH4)2SO4在土壤中转化的影响。结果表明,Ca(H2PO4)2对(NH4)2SO4转化的影响较小。Ca(H2PO4)2对未施氮土壤中硝化作用的正效应,以及对施氮培养前期土壤中硝化作用的负效应可能与土壤pH的变化有关。施用KCl显著影响供试水稻土中(NH4)2SO4的转化,主要表现为:(1)施钾导致培养初期土壤中水溶性铵的增加与交换态铵的减少,与铵钾的代换作用有关,培养后期这两种形态铵的共同增加则与钾抑制硝化作用有关。(2)施钾既显著地抑制了氯化钠提取过程中土壤铵的释放,也抑制了培养过程中土壤固定态铵的释放。施钾对风干土样水溶性铵的影响与鲜样中不同,也与施钾抑制土壤风干过程中铵的释放有关。(3)钾铵同时施用,施钾促进了铵的固定。(4)施钾显著抑制了硝化作用,本文实验条件下,其直接作用机制可能并不是钾抑制了土壤中固定态铵的释放。单施钾肥会显著降低未施氮土壤中无机氮的有效性。由以上结果推测,氮钾肥配施将不仅有利于减少硝态氮的淋洗和反硝化脱氮作用,而且可增强土壤中铵的缓冲能力。这也表明土壤中钾对铵态氮肥转化的影响,可能是生产实践中氮钾肥配合施用可提高氮肥利用率的原因之一。     

施氮和不同品种水稻对紫色水稻土钾素形态的影响

通过盆栽试验研究了施氮水平和不同品种水稻对四川盆地 3种典型紫色水稻土 5种钾形态的影响以及各种土壤钾形态对水稻钾素营养的贡献。结果表明 ,4个紫色水稻土供钾能力均属中下水平 ,全钾含量为 1.29%～2.62% ,其中矿物钾量平均占 96.82% ,速效钾和非交换性钾仅平均占 0.62%和 2.56% ,土壤供钾能力以中性紫色水稻土 石灰性紫色水稻土 酸性紫色水稻土。施氮 (N 0～ 150mg/kg)促进 4个紫色水稻土钾素的释放 ,提高水稻对非交换性钾和矿物钾的吸收利用 ,使矿物钾和非交换性钾的贡献占植株吸钾的 80.3% ,速效钾仅为 19.7%。中性紫色土供试 4个品种水稻的吸钾能力为开优 5号 汕优 63Ⅱ优 6078引佳 1号。施氮后4个品种水稻吸自非交换性钾和矿物钾量平均占植物吸钾量的 66.9% ,以施中氮 (N 150mg/kg)时植株吸钾量最高 ;而低氮或高氮水平都不利于植物对钾的吸收和土壤钾的释放     

氮肥减施和秸秆还田对土壤固定态铵含量的影响

【目的】固定态铵作为土壤氮素的暂存库,其含量的变化能够影响土壤的保氮供氮功能,而深入探究氮肥减施对土壤固定态铵的影响及其对秸秆还田的响应,可为优化农田氮肥管理提供理论依据。【方法】依托位于中国东北黑土区玉米种植系统连续9年全量玉米秸秆覆盖归还的保护性耕作试验平台,通过设置玉米秸秆不还田(S0)、秸秆还田量33%(S33)和秸秆全量覆盖还田(S100)3个秸秆还田量处理,以及240 kg hm^-2(N240)、190 kg hm^-2(N190)、135kg hm^-2(N135)、0 kg hm^-2(N0)4个氮素施用水平,研究氮素减施3年后土壤固定态铵总量的变化以及不同秸秆还田量对固定态铵的影响。【结果】秸秆不还田时,土壤固定态铵总量随施氮量降低而逐渐下降,且在不施氮肥处理(N0)时显著低于施氮肥处理;在S33N190时土壤-作物系统出现氮素缺乏,并且随施氮量的下降土壤固定态铵降低量与氮素缺乏量之间具有显著的正相关关系。在所有氮肥水平,秸秆还田尤其是全量秸秆还田均有利于缓解固定态铵的释放,但在N135...     

我国土壤中的固定态铵

叙述了全国除高山土带和亚高山土带外各土带土壤中固定态铵的绝对含量和相对含量以及各主要土壤的固铵能力,讨论了固定态铵的来源、影响固定态铵含量和土壤固铵能力的因素。以及铵的固定和释放在土壤氮素内循环中的意义。以土带为单位,各土带中,黄棕壤带内的土壤的固定态铵含量较高,为２５７ｍｇ／ｋｇ,砖红壤带内的土壤最低,仅为４８ｍｇ／ｋｇ。耕地土壤０～２０ｃｍ土体中,固定态铵的储量全国平均约为全氮储量的１５％。各     

盆栽和田间条件下土壤15N标记肥料氮的转化

利用¹⁵N在盆栽条件下研究了铵的矿物固定作用对肥料氮在三种土壤中转化的影响.结果表明,红壤性水稻土不固定肥料铵,但在白土和夹沙土中,56-77%的肥料氮被土壤矿物所固定,这些“新固定”的固定态铵的有效性很高,其中90%以上在30-50天内即被水稻所吸收,或者为微生物所利用转变为生物固定态氮.生物固定态氮对当季作物的有效性远较“新固定”的固定态铵的低.田间微区试验的结果还表明,甚至第二、三季作物吸收的残留肥料氮中,20-86%的氮也系来自固定态铵.作者认为,对具有较强固铵能力的土壤来说,只有了解铵的矿物固定作用,才能正确了解肥料氮的其它转化过程.     

毛乌素沙地风沙土粒径和矿物组成对固定态铵含量的影响

固定态铵是土壤氮素的一种重要形态,对植物生长具有十分重要的作用;然而,风沙土中固定态铵的含量及其影响因素目前并不清楚,限制着对沙地土壤肥力来源及其维持机制的认识。该研究测定了毛乌素沙地裸沙地、沙柳(Salix psammophila)和油蒿(Artemisiaordosica)林地风沙土固定态铵的含量,并分析了土壤粒径及矿物组成对其的影响。结果显示,1)研究区土壤固定态铵平均含量为18.63 mg/kg,占土壤氮库的8.77%,不同植被下土壤中固定态铵含量存在明显差别,油蒿林地土壤固定态铵含量(23.03±1.88mg/kg)显著高于裸沙地(16.63±0.61mg/kg)和沙柳林地(16.82±1.25 mg/kg);2)风沙土粒径组成与固定态铵含量显著相关,粒径越细,固定态铵含量越高,粒径越粗,含量越低;3)风沙土矿物组成与固定态铵含量间无显著关系。研究表明,毛乌素沙地风沙土中固定态铵含量取决于土壤物理构成而非矿物化学组成,植被主要通过影响粒径组成而影响其含量。固定态铵是荒漠土壤肥力的重要组成部分,通过合理的植被建设增加土壤细粒物质,有利于提高固定态铵含量,对土地荒漠化治理和生物生...     

缓释复合肥料对土壤和黑麦草氮素营养的影响

采用恒温培养和盆栽生物试验研究了非包膜缓释复合肥料对土壤氮素养分(铵态氮、硝态氮、碱解氮、微生物量氮和固定态铵)和黑麦草氮素营养的效应。结果表明,在恒温培养条件下,各施肥处理土壤铵态氮含量随培养时间均表现为先升高后降低的趋势,且中后期缓释复合肥料处理(SRCF)高于普通复合肥料处理(CCF);缓释复合肥料SRCF1处理土壤硝态氮含量始终低于普通复合肥料CCF1处理,缓释复合肥料SRCF2处理土壤硝态氮含量在初期较高、中后期较低;SRCF各处理土壤碱解氮和微生物量氮含量变化均表现为增加-降低-增加-降低趋势,分别在培养第21d和105d时出现峰值;土壤固定态铵含量变化较小,但总体上以SRCF处理高于CCF处理。在等养分比例盆栽试验中,SRCF1-3处理黑麦草株高、生物量、干重和氮素养分吸收量均高于CCF1处理,SRCF有利于提高黑麦草产量、氮素吸收和利用率;黑麦草氮素吸收量与培养土壤铵态氮、微生物量氮含量呈负相关,而与硝态氮和固定态铵含量呈正相关。     

Mineral-fixed ammonium in clay- and silt-size fractions of soils incubated with 15N-ammonium sulphate for five years

Summary Four soils with 6, 12, 23, and 47% of clay were incubated for 5 years with ¹⁵N-labeled (NH_{4 2}SO₄ and hemicellulose. The incubations took place at 20°C and 55% water-holding capacity. Samples of whole soils, and clay- (<2 m) and silt-(2–20 m) size fractions (isolated by ultrasonic dispersion and gravity sedimentation) were analysed for labeled and native mineral-fixed ammonium. Mineral-fixed ammonium in non-incubated soil samples accounted for 3.4%–8.3% of the total N and showed a close positive correlation with the soil clay content (r ² = 0.997). After 5 years of incubation, the content of mineral-fixed ammonium in the clay fraction was 255–430 g N g^–1, corresponding to 71%–82% of the mineral-fixed ammonium in whole soils. Values for silt were 72–166 g N g^–1 (14%–33% of whole soil content). In the soils with 6% and 12% clay, less than 1 % of the labeled clay N was present as mineral-fixed ammonium. In the soil with 23% clay, 3% of the labeled N in the clay was mineral-fixed ammonium. Labeled mineral-fixed ammonium was not detected in the silt fractions. For whole soils, and clay and silt fractions, the proportion of native N present as mineral-fixed ammonium varied between 3% and 6%. In contrast, the proportion of labeled N found as mineral-fixed ammonium in the soil with 4701o clay was 23%, 38% and 31% for clay, silt, and whole-soil samples, respectively. Corresponding values for native mineral-fixed ammonium were 12%, 16%, and 10%. Consequently, studies based on soil particle-size fractions and addressing the N turnover in clay-rich soils should consider the pool of mineral-fixed ammonium, especially when comparing results from different size fractions with those from fractions isolated from soils of a widely different textural composition.     

Enhancing Nitrogen Availability,Ammonium Adsorption-Desorption,and Soil pH Buffering Capacity using Composted Paddy Husk

Form of nitrogen present in soils is one of the factors that affect nitrogen loss. Nitrate is mobile in soils because it does not absorb on soil colloids, thus, causing it to be leached by rainfall to deeper soil layers or into the ground water. On the other hand, temporary retention and timely release of ammonium in soils regulate nitrogen availability for crops. In this study, composted paddy husk was used in studies of soil leaching, buffering capacity, and ammonium adsorption and desorption to determine the: (i) availability of exchangeable ammonium, available nitrate, and total nitrogen in an acid soil after leaching the soil for 30 days, (ii) soil buffering capacity, and (iii) ability of the composted paddy husk to adsorb and desorb ammonium from urea. Leaching of ammonium and nitrate were lower in all treatments with urea and composted paddy husk compared with urea alone. Higher retention of soil exchangeable ammonium, available nitrate, and total nitrogen of the soils with composted paddy husk were due to the high buffering capacity and cation exchange capacity of the amendment to adsorb ammonium thus, improving nitrogen availability through temporary retention on the exchange sites of the humic acids of the composted paddy husk. Nitrogen availability can be enhanced if urea is amended with composted paddy husk.     

北方地区滨海盐渍土型稻田土壤供氮能力的研究

采用短期淹水密闭淋洗培养法(恒温30℃),研究北方地区滨海盐渍土型旱地土壤(种植苜蓿草)开垦种植水稻5年和30年稻田土壤供氮能力。结果表明:(1)3种土壤初始矿质氮主要分布在0~20 cm土层,且土壤初始矿质氮含量的高低顺序为旱地土壤>30年稻田土壤>5年稻田土壤;5年稻田土壤与旱地土壤之间初始矿质氮含量差异达5%显著水平。(2)相同土层,土壤矿化氮量高低顺序为30年稻田土壤>旱地土壤>5年稻田土壤;任意2种土壤之间矿化氮量差异均达1%显著水平。(3)相同土层,土壤供氮能力大小为30年稻田土壤>旱地土壤>5年稻田土壤;其中,在0~20 cm和40~60 cm土层,任意2种土壤之间供氮能力差异均达1%显著水平,在20~40 cm土层,30年稻田土壤与旱地土壤、5年稻田土壤之间供氮能力差异均达1%显著水平,而旱地土壤与5年稻田土壤之间供氮能力则无明显差异。这表明滨海盐渍土型旱地土壤开垦种植水稻后,不仅影响了土壤有机质(氮)含量,而且也影响了土壤有机氮品质,种植水稻5年使土壤供氮能力显著下降,而种植30年使土壤供氮能力显著上升。     

我国南方水稻土供硅能力的研究

硅肥对水稻的增产作用,在日本早就有了肯定的结果^[1]。近年来试验证明,在我国南方部分土壤上,水稻施用硅肥有增产效果^[2]。为了明确水稻施用硅肥肥效和土壤类型之间的关系,提出我国南方水稻施用硅肥有效的土壤和植株指标,本文对我国长江以南主要类型水稻土供硅水平的研究进行了总结。     

液体培养研究不同土壤中硝化活性

A red soil, a fluvo-aquic soil and a permeable paddy soil were used in a long-term investigation to study changes in nitrification with treatments: 1) soil incubation, 2) liquid incubation inoculated with soil samples, and 3) liquid incubation inoculated with ammonia-oxidizing bacteria (AOB) from the soils. There were significant differences (P < 0.001) in nitrification rates among the three soils when measured for 28 days by adding (NH4)2SO4 at the rate of 154 mg N kg-1 dry soil to fresh soil. However, the amounts of nitrifying bacteria in the three soils were not related to soil nitrification capacity. When the soil samples or the isolates of AOB enriched from the corresponding soil were incubated in liquid with pH 5.8, 7.0 and 8.0 buffers and 10 mmol L-1 ammonium nitrogen, there were no significant nitrification differences in the same soil type at each pH. The ability to oxidize ammonia through AOB from different types of soils in a homogeneous culture medium was similar, and the soil nitrification capacity could reflect the inherent properties of a soil. Altering the culture medium pH of individual soil type also showed that acidification of an alkaline fluvo-aquic soil decreased nitrification capacity, whereas alkalinization of the acidic red soil and permeable paddy soil increased their nitrification. For a better insight into factors influencing soil nitrification processes, soil properties including texture and clay composition should be considered.     

水稻土和菜田添加碳氮后的气态产物排放动态

【目的】动态连续监测添加碳氮底物后各气体产物—O2、 NO、 N2O、 CH4和N2的排放,对土壤碳氮转化过程和气体产生过程做更深入的理解,揭示不同土地利用方式典型红壤的温室气体产生机制。【方法】采集长江中游金井小流域不同土地利用方式稻田和菜地土壤为研究对象,利用全自动连续在线培养检测体系(Robot系统),通过两组试验分别研究土壤碳氮转化过程中各气体产物的动态变化。试验1采用菜地和稻田土壤进行好气培养,设置不施氮对照、 添加40 mg/kg铵态氮、 添加40 mg/kg铵态氮+1%硝化抑制剂、 添加40 mg/kg硝态氮、 添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖、 缺氧条件下添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖6个处理。试验2采用稻田土壤进行淹水培养,设不施氮对照、 添加40 mg/kg铵态氮、 添加40 mg/kg铵态氮+1%硝化抑制剂、 添加40 mg/kg铵态氮+1%秸秆、 缺氧条件下添加40 mg/kg铵态氮+1%的葡萄糖、 添加40 mg/kg硝态氮、 添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖、 缺氧条件下添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖8个处理。培养温度均为20℃,土壤水分含量为70% WFPS (土壤孔隙含水量),培养周期为15天。【结果】从菜地和稻田土壤不同碳氮添加处理气态产物及无机氮的动态变化可看出: 1)菜地土壤好气培养初期硝化作用产生了大量N2O; 受低碳和低含水量的限制,反硝化作用较弱。当提供充足碳源和厌氧条件,出现N2O和NO的大量排放。2)在好气稻田和淹水稻田培养过程中,反硝化作用是N2O产生的主要途径。3)稻田土壤中,提供充足碳源和厌氧条件,各气态产物出现的顺序依次是NO、 N2O和N2,与三种气体在反硝化链式反应过程中的生成顺序一致。淹水稻田加铵态氮和碳源处理N2为主要产物,添加硝态氮处理后,N2O成为主要气态产物。当土壤碳源充足时,反硝化过程进行彻底,反硝化产物以终产物(N2)为主。4)在稻田土壤出现厌氧或添加碳源条件下,均检测到大量CH4产生; 且在甲烷产生的同时,NO-3几乎消耗殆尽。【结论】金井小流域典型红壤菜地N2O主要来自于硝化作用,好气和淹水稻田N2O主要来源于反硝化作用; 当碳源充足和厌氧时,菜地及稻田反硝化作用增强; 反硝化产物组成、 产物累积量及出峰顺序与碳源和氧气浓度有关。     

Soil pH Buffering Capacity and Nitrogen Availability Following Compost Application in a Tropical Acid Soil

Tropical acid soils are highly weathered as they exist under tropical environment with high rainfall and temperature throughout the year, which affects nitrogen availability. Soil organic nitrogen is important in estimating soil nitrogen availability. The combined use of urea and compost in this study was carried out to decrease sole dependence on urea, buffer soil acidification, and reduce nitrogen losses through leaching. Thus, soil buffering capacity, incubation, and organic nitrogen fractionation studies were conducted to determine soil buffering capacity, availability of total nitrogen, organic fractions nitrogen, and inorganic nitrogen in soil after 90 days of incubation following compost. Soil pH, buffering capacity, total nitrogen, organic nitrogen fractions, exchangeable ammonium, and available nitrate were higher in all treatments with compost and combined use of urea and compost. Total hydrolyzable nitrogen, ammonium-nitrogen, (ammonium + amino sugar)-nitrogen, amino sugar-nitrogen, and amino acid-nitrogen were higher in soils with urea and compost suggesting that decomposition of soil organic fractions nitrogen into inorganic nitrogen (ammonium and available nitrate was affected by the addition of urea and compost. Urea can be amended with compost to regulate availability nitrogen in soil for crop use.     

应用硅素释放动力学方程评价水稻土供硅能力 Ⅰ硅素释放动力学方程参数与水稻相对产量的关系

在淹水培养条件下,进行了12种不同pH水稻土硅素累积释放试验,结合田间试验的效果,研究了土壤有效硅、水稻土硅的累积释放特征及其与硅肥肥效之间的关系。结果表明:1mol L-1HAc-NaAc(pH=4)缓冲液法不能直接判断碱性水稻土供硅能力。不同pH水稻土中硅素的释放过程可以用方程y=kxm来描述。土壤硅素120日累积释放量、硅素释放初始速率km与水稻相对产量具有显著的线性正相关关系。因此,应用土壤硅素释放动力学方程参数能够评价不同pH水稻土的供硅能力。