杉木人工林土壤理化性质及酶活性的变化规律

为揭示杉木人工林土壤肥力变化规律,研究了江西省景德镇市枫树山林场不同连栽代数、不同林龄的杉木人工林土壤理化性质和酶活性的变化.结果表明:随着林龄的增长,除土壤容重趋于增加外,土壤pH、阳离子交换量、全氮、速效钾及酸性磷酸酶、过氧化氢酶、尿酶和蛋白酶的活性均有所降低;随着土壤深度增加,土壤pH、阳离子交换量、氮磷钾养分以及酶活性均呈下降趋势.二代杉木林的土壤容重、pH、阳离子交换量和速效磷的含量高于一代杉木林,但土壤全氮、速效钾的含量和酶活性低于一代杉木林;土壤酸性磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶与土壤pH、有机质、全氮、速效钾呈极显著或显著正相关,土壤酸性磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶与土壤速效磷呈极显著正相关.     

连栽杉木林地土壤对其无性系幼苗土壤酶活性和酚酸类物质含量的影响

探讨杉木在连栽杉木林土壤培养下,其优良无性系根际与非根际土壤酶活性以及根际和根尖酚类物质含量的变化特征及其相互关系,揭示杉木优良无性系对不同连栽代数土壤培养的响应机理,以不同连栽代数杉木人工林土壤为培养基质,栽植杉木无性系幼苗2a后,采用抖落法取根际和非根际土壤测定相关酶活性和根际酚类物质含量,并剪取0～2cm根尖测定酚酸类物质含量。结果表明,在杉木根际土壤和非根际土壤中的脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶及酸性磷酸酶活性总体上随连栽代数增加呈下降的变化趋势,而多酚氧化酶活性呈上升的变化趋势。杉木优良无性系根际土壤中共鉴定出11种酚类物质,其中阿魏酸、没食子酸和咖啡酸相对含量较高,是最主要的酚类物质。没食子酸相对含量随连栽代数增加而增多,阿魏酸含量表现为先降后升,但均高于对照,而咖啡酸则表现为先升后降,其含量均低于对照,且三者在三代林中的含量均高于一代林;杉木根尖中共鉴定出8种酚类物质,其中儿茶素、奎尼酸和山奈酚相对含量较高。儿茶素含量逐代下降,二代林和三代林中其含量均高于对照;山奈酚含量逐代增加,而不同连栽代数中其含量均低于对照;奎尼酸含量表现为先升后降,而不同连栽代数中其含量均高于对照。相关性分析表明,鞣花酸、奎尼酸与酸性磷酸酶呈显著负相关,龙胆酸与酸性磷酸酶呈极显著正相关,芦丁、龙胆酸与多酚氧化酶呈显著负相关,鞣花酸与多酚氧化酶呈显著正相关,没食子酸与脲酶呈显著负相关;槲皮素、芦丁和香草酸与脲酶呈显著正相关,对香豆酸和山奈酚与蔗糖酶呈显著正相关。综上所述,杉木连栽可能会通过改变杉木根尖和根际土壤中酚类物质的积累来影响土壤酶的活性,进而影响杉木对养分的吸收利用,最终导致杉木连栽障碍的发生。     

太行山南麓3种典型人工林土壤碳氮分布特征

为研究干旱半干旱地区森林土壤碳、氮分布特征,选取太行山南麓20年生侧柏、刺槐、栓皮栎人工次生林为研究对象,对林下0~60 cm土层的土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮含量及土壤物理性质进行测定。结果表明:3种人工林土壤容重随土层深度增加而增大,土壤含水率和孔隙度均表现出随土层深度增加而减少的趋势。3种人工林不同土层的土壤有机碳、氮(全氮、铵态氮、硝态氮)含量均呈现出随土层深度增加而减小的趋势,总体上有机碳和全氮含量均表现为刺槐人工林最高、侧柏人工林最低。3种人工林林下土壤剖面的C/N比值介于6.44~12.00,没有明显差异。3种人工林土壤有机碳含量与全氮、铵态氮、硝态氮(除侧柏人工林)含量均存在极显著相关性。3种人工林土壤含水率与土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮(除侧柏人工林)含量呈显著或极显著正相关;而土壤容重与之表现出一定的负相关关系,但仅侧柏人工林的有机碳、铵态氮、硝态氮与土壤容重的相关性达显著水平。     

冻融作用下模拟氮沉降对土壤酶活性与土壤无机氮含量的影响

采用野外模拟实验方法研究了冻融作用下氮沉降对东北松嫩羊草草地土壤酶活性和无机氮含量的影响。结果表明:氮沉降对土壤脲酶和蛋白酶活性具有一定的影响,而且随着氮沉降量的升高,两种酶活性均呈先升高后降低的趋势;土壤脲酶和蛋白酶活性在T1取样时间(秋冬冻融循环时期)和T2取样时间(冬春冻融循环时期)差异显著。土壤铵态氮含量随氮沉降量的增加呈上升趋势,且T1与T2取样时间差异显著;土壤硝态氮含量在T1取样时间随氮沉降量的增加而增加,在T2取样时间随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,且在温度较低的T1取样时间含量明显高于T2取样时间。刈割处理对T1取样时间土壤硝态氮含量影响显著,对T2取样时间土壤脲酶活性及土壤铵态氮含量影响显著。     

抑制剂包膜尿素对石灰性土壤硝化及相关酶活性的影响

通过研究硝化抑制剂包膜尿素施入3种质地的石灰性土壤后铵、硝含量动态以及相关酶活性的变化,明确其对石灰性土壤氮转化及生物学活性的影响。采用室内模拟培养试验,设置不施氮肥(CK)、施用尿素(U)和抑制剂包膜尿素(CPCU)3个处理,每个处理4次重复。尿素与沙、壤、黏3种质地的石灰性土壤以500 mg(N)/kg(干土)混施后在32 d内基本完成硝化作用;同等含氮量的抑制剂包膜尿素与以上3种质地土壤混施后硝化时间延长至64 d,且土壤铵态氮(NH⁺₄-N)含量明显高于尿素处理,硝化抑制率达74.02%～75.96%,不同质地土壤的硝化抑制作用表现为黏土>壤土>沙土,但差异不明显。施用尿素增加了土壤氮转化相关酶的活性,施用抑制剂包膜尿素则降低了部分处理的土壤蛋白酶、脲酶及羟胺还原酶活性,提高了土壤亚硝酸还原酶和硝酸还原酶活性。土壤铵、硝态氮含量与土壤氮转化相关酶活性存在一定的关联,其中,铵态氮含量与蛋白酶活性呈极显著负相关关系(P<0.01),硝态氮含量与蛋白酶活性相关性不显著;土壤铵、硝态氮含量与土壤羟胺还原酶活性相关性不显著,与...     

石灰性土壤中亚硝态氮的累积机理和条件

【目的】探讨石灰性土壤中亚硝态氮的累积机理和条件,为氮素管理和环境保护提供依据。【方法】采用室内培养的方法,探讨了不同氮肥种类、氮肥用量、土壤水分含量和温度对土壤亚硝态氮产生和累积的影响。【结果】在培养条件下(土壤水分含量为田间持水量(WHC)的60%,温度为25℃),硝态氮肥处理的土壤中几乎未检测到亚硝态氮;3种铵态氮肥处理均有不同程度的亚硝态氮累积,土壤中亚硝态氮含量依次为硫酸铵>尿素>硝酸铵;土壤中亚硝态氮含量与铵态氮含量呈极显著正相关,与硝化速率呈极显著负相关。土壤中亚硝态氮含量随氮肥施用量的增加而增大;随土壤水分含量的增加而上升。培养温度为45℃时,土壤亚硝态氮含量最小;培养温度为25℃和35℃时,土壤亚硝态氮含量差异较小,且均高于45℃时。土壤中亚硝态氮累积总量与氮肥用量和土壤水分含量均呈显著直线正相关;亚硝态氮最大含量与土壤水分含量呈显著直线正相关,出现在硝化作用5~10 d后。【结论】在该试验培养条件下,硝化过程是石灰性土壤亚硝态氮的来源,土壤亚硝态氮累积量随氮肥施用量和土壤水分含量的增加而增大,其最适宜累积的温度为25℃。     

UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响

本文旨在探讨UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响。在元阳梯田原位种植当地传统水稻品种——白脚老粳,研究UV-B辐射增强(0、2.5、5.0 k J·m~(-2)和7.5 k J·m~(-2))对水稻生长期稻田土壤氮转化相关酶活性、无机氮含量及N_2O排放量的影响。结果表明:5.0 kJ·m~(-2)UV-B辐射增强处理导致水稻分蘖期和孕穗期土壤亚硝酸还原酶、脲酶活性显著降低;孕穗期时所有处理亚硝酸还原酶活性显著高于其他时期,分蘖期时所有处理脲酶活性显著高于其他时期;与对照相比,3个UV-B辐射增强处理导致成熟期硝酸还原酶、蛋白酶活性显著增加;孕穗期时2.5、5.0、7.5 k J·m~(-2)UV-B辐射增强处理硝酸还原酶活性显著高于其他时期,分蘖期时所有处理蛋白酶活性显著高于其他时期的相同处理。2.5 k J·m~(-2)UV-B辐射增强处理在水稻整个生育期中,除拔节期外NH_4~+-N含量均显著降低,5.0 kJ·m~(-2)UV-B辐射增强处理导致稻田土壤NO_3~--N含量在整个水稻生育期显著升高。UV-B辐射增强显著降低拔节期和孕穗期N_2O排放通量,成熟期则显著增加。相关分析发现,稻田土壤N_2O排放通量与NH_4~+-N含量呈极显著正相关,而NH_4~+-N含量与NO_3~--N含量及脲酶活性呈极显著正相关(P0.01)。从水稻生长的生育期来看,UV-B辐射提高了土壤硝酸还原酶、蛋白酶活性,抑制了亚硝酸还原酶、脲酶活性,促进了NH_4~+-N向NO_3~--N的转化,从而抑制了拔节期、孕穗期N_2O的排放。     

不同培肥措施对大豆不同生育时期复垦土壤氮代谢相关酶活性的影响

为了解有机肥、化肥、有机肥与化肥配施对复垦土壤氮代谢相关酶活性的影响并探索其作用机制,以大豆为供试作物进行大田试验,采用单因素完全随机设计,共设置4个处理(对照(CK)、化肥(CF)、有机肥(M)、有机肥+化肥(MCF)),研究不同培肥措施对土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、天冬酰胺酶、谷氨酰胺酶、蛋白酶、脲酶、几丁质酶、脱氢酶8种酶活性的影响。结果表明,在大豆整个生育期各施肥处理均可有效提高土壤中氮代谢相关酶活性,其中,MCF处理的硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、天冬酰胺酶、谷氨酰胺酶、蛋白酶、脲酶、脱氢酶活性均最高,较CK提高了7.60%～322.03%;几丁质酶活性为M处理最高,比CK提高了37.70%～51.46%;土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性生育期内变化趋势为成熟期苗期开花结荚期;土壤天冬酰胺酶、谷氨酰胺酶、蛋白酶、脲酶、几丁质酶和脱氢酶活性则随着大豆生育时期的推进而呈现递增趋势。     

三峡库区消落带土壤淹水对氮素转化及酶活性的影响

以三峡库区消落带典型的紫色土为试验材料,通过原位试验研究不同淹水深度(0、2、5和15m)对土壤氮素形态转化和酶活性的影响。结果表明:淹水180d后,随着淹水深度的增加,铵态氮和硝态氮含量均逐渐降低;与未淹水(0m)对比,水深2m处的铵态氮含量增加显著,而水深15m处的硝态氮含量显著(P0.05)减少。铵态氮和硝态氮含量对不同淹水深度的响应有显著差异(P0.05)。对土壤无机氮(铵态氮+硝态氮)而言,水深15m处的无机氮含量比未淹水(0m)减少3.96mg/kg。脲酶和亚硝酸还原酶活性随淹水深度增加有所下降,而羟胺还原酶和硝酸还原酶活性呈先下降后上升的趋势,并均在水深2m处达到最大值。除脲酶外,其他酶活性均高于未淹水(0m)处理。     

氮添加对杉木人工林土壤氮有效性、溶解性有机氮和酸化的影响

【目的】研究氮添加条件下杉木人工林土壤氮有效性、溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)和pH值的变化规律,为氮沉降后杉木人工林土壤肥力管理提供依据。【方法】以安徽省庐江县洋河村林场11年生杉木人工林为研究对象,设定对照(CK,0 kg/(hm~2·年))和氮添加(N,100 kg/(hm~2·年))处理,通过测定2013-2015年连续3年氮添加后土壤不同土层(0～10和10～30 cm)和月份的氮有效性、DON和pH值,研究氮添加条件下土壤氮有效性、DON和pH值的变化特征。【结果】(1)与对照相比,氮添加处理显著促进了土壤有效氮含量的增加(P0.05),0～10 cm土层较10～30 cm土层对氮添加的响应更为敏感,且硝态氮(NO~-_3-N)为杉木人工林土壤有效氮的主要存在形式(64.8%)。(2)与对照相比,氮添加处理显著提高了土壤氮有效性和溶解性有机氮含量(P0.05),不同月份氮有效性和溶解性有机氮含量差异显著(P0.05),且它们的变化幅度在不同土层存在明显差异。(3)与对照相比,氮添加处理降低了土壤pH值,不同月份pH差异显著(P0.05),pH总体上表现为1月和3月较高,7月和9月较低,且随土层深度的增加而上升。(4)与土壤硝态氮和溶解性有机氮含量相比,增加相同程度的铵态氮后,土壤pH值降低的幅度更大,酸化程度更强。【结论】氮添加对杉木人工林土壤氮有效性和溶解性有机氮的增加具有显著促进作用(P0.05),且影响程度在月份和土层之间存在显著差异;氮添加降低了土壤pH值,相较硝态氮和溶解性有机氮而言,土壤铵态氮含量的增加更能引起土壤的酸化。     

土壤氮素矿化研究进展

总结了目前土壤氮素矿化的研究成果,详细概述了土壤氮素矿化的研究方法、影响因素,并展望了今后土壤氮素矿化的研究方向。     

土壤氮素转化研究进展

土壤氮素转化是生物-土壤生态系统中氮素循环的重要一环。论述了近年来有关氮素矿化作用、硝化作用-反硝化作用、微生物体氮方面的研究,并对未来的研究方向作了展望。     

Use of soil nitrogen parameters and texture for spatially-variable nitrogen fertilization

Recent studies have demonstrated the potential importance of using soil texture to modify fertilizer N recommendations. The objective of this study was to determine (i) if surface clay content can be used as an auxiliary variable for estimating spatial variability of soil NO₃–N, and (ii) if this information is useful for variable rate N fertilization of non-irrigated corn [Zea mays (L.)] in south central Texas, USA across years. A 64 ha corn field with variable soil type and N fertility level was used for this study during 2004–2007. Plant and surface and sub-surface soil samples were collected at different grid points and analyzed for yield, soil N parameters and texture. A uniform rate (UR) of 120 kg N ha⁻¹ in 2004 and variable rates (VAR) of 0, 60, 120, and 180 kg N ha⁻¹ in 2005 through 2007 were applied to different sites in the field. Distinct yield variation was observed over this time period. Yield and soil surface clay content and soil N parameters were strongly spatially structured. Corn grain yield was positively related to residual NO₃–N with depth and either negatively or positively related to clay content depending on precipitation. Residual NO₃–N to 0.60 and 0.90 m depths was more related to corn yield than from shallower depths. The relationship of clay content with soil NO₃–N was weak and not temporally stable. Yield response to N rate also varied temporally. Supply of available N with depth, soil texture and growing season precipitation determined proper N management for this field.     

马铃薯-燕麦间作对马铃薯氮含量和土壤氮素的影响

为提高氮肥的利用,通过随机区组试验探讨马铃薯单作、3种马铃薯-燕麦间作模式对马铃薯氮含量和土壤氮素的影响,筛选出最优的间作模式。供试材料为青薯9号,以马铃薯单作为对照(IP),设置3种间作模式,比较马铃薯燕麦间作行数比2:2、4:2、4:8(分别标记为P₂O₂、P₄O₂和P₄O₈)对马铃薯植株氮含量、土壤全氮、碱解氮和无机氮含量分布的影响。结果表明,从开花期到成熟期,马铃薯叶、茎的氮含量呈下降趋势,块茎氮含量呈上升趋势;间作处理植株氮含量显著高于单作处理,其中,以间作P₂O₂最佳。3种间作处理在开花期0~20 cm土层的土壤全氮含量均高于单作处理,其中,以间作P₄O₈最佳,达到0.69 g·kg^-1;成熟期相比于花期提高24.6%。开花期间作P₄O₈ 0~20 cm土层的土壤碱解氮含量高于其他3种处理,相比间作P₂O₂提高19.2%,间作P₂O₂成熟期比花期提高41.7%。开花期,单作马铃薯 0~20 cm土层硝态氮含量高于其他间作处理,达到0.82 mg·kg^-1,成熟期相比花期降低了26.8%,但仍高于其他间作处理。开花期,单作马铃薯 0~20 cm土层土壤铵态氮含量也高于其他间作处理,达到0.35 mg·kg^-1,成熟期相比花期降低了2.9%,但仍高于其他间作处理。间作P₄O₈和P₂O₂可以显著提高植株氮、土壤全氮和碱解氮的含量,单作马铃薯土壤硝态氮和铵态氮含量比间作高。这表明,间作条件下矿质态氮在土壤中的残留量少,减少了氮素损失的几率。     

控释氮肥对稻田土壤微生物的影响及其与土壤氮素肥力的关系

通过农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外观测试验基地的短期控释氮肥试验,研究了控释氮肥对土壤微生物种群和生理群落的影响及其与土壤氮素肥力的关系.结果表明,短期施用控释氮肥稻田土壤的细菌、真菌和放线菌数量明显高于不施氮处理;土壤好氧自生固氮菌、氨化细菌、反硝化细菌的数量比尿素处理低;周年土壤细菌、放线菌数量明显高于尿素处理,真菌数量略低于尿素处理.50%控释氮肥配施有机肥处理土壤中细菌、真菌、放线菌的数量,明显高于尿素和单施控释氮肥处理.控释氮肥配施有机肥,土壤好氧自生固氮菌、氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌的数量均高于控释氮肥和70%控释氮肥处理.施氮处理土壤的好氧和厌氧自生固氮菌的数量低于不施氮处理.土壤中大多数微生物数量与土壤氮素养分含量呈正相关.     

氮肥施用对水稻土氮素赋存形态和硝化作用的影响

氮肥在水稻土中的迁移转化直接关系到土壤氮素的赋存形态进而影响水稻氮肥的利用率.采用室内培养的方法(25℃、60％田间持水量条件下培养56 d),设置6个氮水平(0、100、200、300、400、500 mg· kg-1),研究尿素、硫酸铵在水稻土中的转化规律,明确不同施氮量下尿素和硫酸铵对水稻土壤氮素赋存形态和硝化作用的影响.结果 表明:随着施氮量的增加,土壤NH+-N、NO3-N含量增加,而土壤固定态铵含量、土壤硝化作用呈先增加后减小的趋势,2种肥料均以N3 (300 mgΛkg-1)处理土壤固定态铵含量最高,在培养56 d结束时N2(200 mg·kg-1)处理硝化率最高,分别为56.1％、61.6％.培养结束时NH+-N含量表现为硫酸铵处理高于尿素处理,NO3--N、固定态铵含量表现为尿素处理高于硫酸铵处理;就表观损失而言,尿素处理显著小于硫酸铵处理.在该试验条件下,水稻土壤中一次性施用尿素的适宜用量为200～300 mg· kg-1.     

Increasing soil microbial biomass nitrogen in crop rotation systems by improving nitrogen resources under nitrogen application

Soil microbial biomass nitrogen (MBN) contains the largest proportion of biologically active nitrogen (N) in soil, and is considered as a crucial participant in soil N cycling. Agronomic management practices such as crop rotation and mono-cropping systems, dramatically affect MBN in agroecosystems. However, the influence of crop rotation and mono-cropping in agroecosystems on MBN remains unclear. A meta-analysis based on 203 published studies was conducted to quantify the effect of crop rotation and mono-cropping systems on MBN under synthetic N fertilizer application. The analysis showed that crop rotation significantly stimulated the response ratio (RR) of MBN to N fertilization and this parameter reached the highest levels in upland-fallow rotations. Upland mono-cropping did not change the RR of MBN to N application, however, the RR of MBN to N application in paddy mono-cropping increased. The difference between crop rotation and mono-cropping systems appeared to be due to the various cropping management scenarios, and the pattern, rate and duration of N addition. Crop rotation systems led to a more positive effect on soil total N (TN) and a smaller reduction in soil pH than mono-cropping systems. The RR of MBN to N application was positively correlated with the RR of mineral N only in crop rotation systems and with the RR of soil pH only in mono-cropping systems. Combining the results of Random Forest (RF) model and structural equation model showed that the predominant driving factors of MBN changes in crop rotation systems were soil mineral N and TN, while in mono-cropping systems the main driving factor was soil pH. Overall, our study indicates that crop rotation can be an effective way to enhance MBN by improving soil N resources, which promote the resistance of MBN to low pH induced by intensive synthetic N fertilizer application.     

土壤有效氮含量对烤烟代谢及氮素营养的影响

土壤碱解氮+H(加还原剂)含量与烤烟吸氮量呈极显著正相关,相关系数达0.985.随着土壤碱解氮+H含量的提高,烟叶中各种色素含量和可溶性蛋白质含量也增高.土壤碱解氮+H含量为195.76 mg.kg-1时,烟株叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2含量、硝酸还原酶活性达到最大值,分别为12.4μmol.m-2.s-1、586.1 mmol.m-2.s-1、2.56 mmol.m-2.s-1、346.09 mmol.m-2.s-1、48μg.g-1.h-1.初步认为烤烟旺长期下部烟叶全氮含量低于1.1%时烤烟缺氮,烟叶全氮含量达到1.2%-1.6%时烤烟轻度缺氮,烟叶全氮含量达到1.7%-1.9%时烤烟潜在缺氮,烟叶全氮含量大于1.9%时烤烟氮素充足.     

保护性耕作方式对土壤碳、氮及氮素矿化菌的影响研究

采用稻田红壤免耕稻草覆盖方式种植红薯,研究保护性耕作方式对土壤碳、氮和氮素矿化菌的影响以及它们之间的相关关系。结果表明,保护性耕作能增加0—10cm土层土壤总有机碳、活性有机碳、全氮和碱解氮含量,降低土壤的碳氮比;保护性耕作处理的氨化细菌数量无论是在0～10cm土层还是10～20cm土层均比传统耕作处理高近1倍,而硝化细菌数量则是0-10cm土层高于传统耕作处理,且差异显著,10～20cm土层与传统耕作处理差异不大。说明保护性耕作能增加表层土壤碳、氮含量,降低土壤碳氮比,有利于氮素矿化菌的生长,为作物生长发育提供更多的速效氮素。     

A portable soil nitrogen detector based on NIRS

As one of the most important soil nutrient components, soil total nitrogen (TN) content needs to be measured in precision agriculture. A portable soil TN detector based on the 89S52 microcontroller was developed, and a Back Propagation Neural Network (BP-NN) estimation model embedded in the detector was established using near-infrared reflectance spectroscopy with absorbance data at 1550, 1300, 1200, 1100, 1050, and 940 nm wavelengths. The detector consisted of two parts, an optical unit and a control unit. The optical unit included six near-infrared lamp-houses, a shared lamp-house drive circuit, a shared incidence and reflectance Y-type optical fiber, a probe, and a photoelectric sensor. The control unit included an amplifier circuit, a filter circuit, an analog-to-digital converter circuit, an LCD display, and a U-disk storage component. All six absorbance data as inputs were used to calculate soil TN content by means of the estimation model. Finally, the calculated soil TN content was displayed on the LCD display and at the same time stored in the U-disk. A calibration experiment was conducted. The soil TN content correlation coefficient (R ²) of the BP-NN estimation model was 0.88, and the validation R ² was 0.75. This result indicated that the developed detector had a stable performance and a high precision.