生物固体对土壤氮循环和硝态氮淋洗的影响

根据近２０余年有关生物固体对土壤中氮循环及硝态氮淋洗的献综述了有关的研究结果。从生物固体中氮的形态，矿化作用，氮被植物的摄取，氨的挥发，氮的固定与储存，硝化作用，反硝化作用及铵的淋洗介绍了氮的循环，从林地及农田的生物固体施用量，植被，季节及土壤的特征介绍了硝酸盐的淋洗状况，这对于生物固体合理的土地利用，发挥其正效应，以及保护环境可供参考与研究。     

无机氮与蔬菜废弃物耦合对土壤氮矿化的影响

为探明有机废弃物添加量与不同无机氮水平耦合对土壤氮矿化的影响,设计了3个甘蓝废弃叶添加量[B1:200 g.kg 1(土),B2:400 g.kg 1(土),B3:550 g.kg 1(土)]和4个无机氮水平[N0:0 mg.kg 1(土),N1:25mg.kg 1(土),N2:50 mg.kg 1(土),N3:100 mg.kg 1(土)]交互的控制培养试验(25℃,65%的田间持水量)。试验结果显示:各氮处理下土壤净累积氮矿化量是空白对照的4～5倍,N1水平下土壤净累积氮矿化量显著高于其他氮水平。各甘蓝废弃叶添加量处理下土壤净累积氮矿化量是空白对照的3～5倍,且B2添加量下土壤净累积氮矿化量显著高于B1和B3。统计分析表明,氮处理和甘蓝废弃叶添加量之间的交互效应不显著(P=0.275),甘蓝废弃叶的添加是影响氮矿化的主要因素(Eta2=0.16),而供氮水平为次要因素(Eta2=0.07)。B1添加量下,培养前期(0～20 d)土壤净累积矿化量逐渐升高,后期保持稳定水平;但B2和B3添加量下,培养前期(30 d)土壤呈现矿化、固持、再矿化现象,后期土壤净累积矿化量逐渐升高。氮矿化速率结果说明,甘蓝废弃叶添加后氮素矿化主要发生在培养前30 d。对培养期间土壤净累积氮矿化量随时间变化做一级动力方程模拟,拟合效果良好(R2=0.62～0.89)。     

上海市城市河岸带土壤氮矿化作用与活性氮库变化

为了解上海市城市河岸带土壤氮矿化速率以及活性氮库的变化,在上海市选择了6个典型城市河岸带,自2010年12月至2011年11月每两个月一次采用埋袋法测定了各河岸带0~35 cm深度土壤氮矿化速率和活性氮库的变化。结果表明,上海市城市河岸带0~35 cm深度土壤净矿化速率平均为0.006 mg kg-1 d-1,且具有显著的时空差异性;通过three-way ANOVA和Pearson相关分析发现,土壤深度、月份和区域条件均能对河岸带土壤氮矿化速率产生显著的单一或综合交互影响,净矿化速率与SOC含量呈极显著负相关关系(p0.01),与土壤中NO3-和NH4+的含量以及温度均呈极显著正相关关系(p0.01),而与土壤粒径没有显著的相关关系。上海市城市河岸带0~35 cm土壤整体上表现为活性氮库的增加,但在不同的点位和月份上会出现活性氮库亏损的现象。     

无机氮对土壤中有机碳矿化影响的探讨

采用1 4 C同位素示踪恒温密闭培养法 ,研究了秸秆和化肥配合施用体系中 ,无机氮对1 4 C秸秆碳矿化的影响 ,培养期一年。结果表明 ,在非石灰性土壤中 ,无机氮的施用促进了1 4 C秸秆碳的矿化 ,相对增加了土壤固有碳 ( 1 2 C)的固持 ,两者间的互补显示无机氮对土壤总碳矿化的影响不大 ;淹水土壤中的1 4 C秸秆碳年矿化率比旱地高 ,发现无机氮对1 4 C秸秆碳年矿化率的增加不论在旱地或水田状况是近似的。在石灰性土壤中 ,无机氮对1 4 C秸秆碳、土壤固有碳的矿化均起到抑制作用 ,没有发现无机氮对有机碳矿化的促进。对有机肥和无机肥配合施用体系中 ,化学氮肥对土壤有机碳转化影响 ,以及化学氮肥在土壤有机碳内循环中的作用功能等 ,提出了一些新的见解     

长期定位施肥对旱作农田土壤全氮及其组分的影响

基于田间定位试验,研究了长期施肥对旱作冬小麦农田土壤全氮及其组分的影响,试验设4个处理(对照不施肥CK、氮磷配施NP、化肥与有机肥配施NPM以及长期休闲地BL),测定了0—15,15—30,0—30cm土壤全氮、微生物量氮、潜在矿化氮和颗粒有机氮含量。结果表明,长期持续施肥30a后,在0—30cm土层,NPM处理土壤全氮、微生物量氮、潜在矿化氮分别较CK提高了35.0%,27.0%和48.9%(P0.05),且这种增加作用在15—30cm更明显,土壤全氮增幅达到41.3%(P0.05),但颗粒有机氮差异并不显著;此外,NPM处理微生物量氮、颗粒有机氮含量较NP处理分别提高了35.2%,307.5%(P0.05),而NP处理与CK仅潜在矿化氮差异显著。与种植作物相比,长期休闲降低了土壤全氮、微生物量氮、潜在矿化氮和颗粒有机氮含量,差异分别为15.0%,1.8%,31.3%和33.6%,但均未达到显著水平。相关性分析表明,土壤全氮、潜在矿化氮、微生物量氮和颗粒有机氮两两之间存在着显著的正相关关系。总的来说,长期持续施入有机肥能够有效地增加旱作农田土壤全氮,同时增加其组分含量,有助于维持土壤健康,保持其供氮能力。     

有机氮替代部分无机氮对香蕉生产和土壤性状的影响

改善施肥方式,利用有机肥替代部分化肥是指导农业合理施肥、维持土壤可持续利用、保证我国农业可持续发展的必然趋势。本文研究了有机氮替代部分无机氮对香蕉产量、品质、枯萎病发病率及土壤微生物群落的影响,为香蕉生产中减少化肥使用提供理论依据。试验共设置4个施肥处理:常规氮、磷、钾化肥(T1),商品有机肥替代20%无机氮肥(T2),商品有机肥替代30%无机氮肥(T3);商品有机肥替代40%无机氮肥(T4)。测定香蕉长势、枯萎病的发病率、产量、品质以及土壤理化性质、土壤可培养微生物。结果表明,有机氮肥替代无机氮用量的20%～40%均能满足香蕉正常生长的需要,并且相比于单施化肥,替代处理香蕉枯萎病发病率显著降低,香蕉产量显著增加,有机氮替代无机氮显著提高土壤有机质,减缓土壤酸化以及提高土壤速效氮、磷、钾含量,同时降低土壤可培养尖孢镰刀菌数量和真菌数量,增加土壤可培养细菌数量,提高B/F,使土壤向细菌型土壤转化。并且香蕉枯萎病发病率与土壤有机质、速效氮磷钾和可培养细菌呈显著负相关,与可培养真菌和尖孢镰刀菌数量呈显著正相关,主成分分析显示T4、T3处理的土壤质量水平最高,T2处理的土壤质量水平次之,T1处理最低。综上,连续有机氮替代40%无机氮处理提高土壤质量和土壤微生物群落结构、提高土壤抑病性作用、满足香蕉生长、提高香蕉产量最为显著。     

不同施肥模式对土壤氮循环功能微生物的影响

[目的]微生物在土壤氮循环过程中发挥着重要作用.通过研究农田土壤氮循环过程中不同功能微生物群落基因丰度对施肥模式的响应及其关键影响因素,探讨不同施肥模式调控下氮素转化的微生物学机制,为改善农业生产中氮素的管理策略提供理论依据.[方法]田间试验始于2011年,试验地点位于江苏省常州市溧阳市南渡镇,供试土壤为白土型水稻土,...     

土壤矿质氮和可矿化氮对当季作物的贡献

从土壤矿质氮－硝态氮和铵态氮，土壤可矿化氮3个指标研究了土壤剖面不同层次有效氮对作物吸氮的贡献，结果表明，不同指标反映土壤供氮能力状况不一。土壤硝态氮和土壤可矿化氮与作物吸氮有较好的相关关系，而土壤铵态氮与作物氮关系不密切，在深度120cm之上的土层的土壤可矿化氮对作物吸氮有较大的贡献，在考虑土壤供氮能力时，建议应该考虑120cm深层以上的土壤。     

施氮量对土壤无机氮分布和微生物量氮含量及小麦产量的影响

在高肥力土壤条件下,研究了施氮量对土壤无机氮分布和微生物量氮含量及小麦产量的影响。结果表明,小麦生长期间,施氮处理0100.cm土层硝态氮积累量显著大于不施氮处理;当施氮量大于150.kg/hm2时,随施氮量增加,0100.cm土层硝态氮积累量显著增加;随小麦生育进程推进,施氮处理上层土壤硝态氮下移趋势明显,至小麦成熟时,施氮1952～85.kg/hm2处理60100.cm土层硝态氮含量显著大于其它处理。小麦生长期间,0100.cm土层铵态氮积累量较为稳定,施氮处理间亦无显著差异。与不施氮肥相比,施氮提高小麦生长期间040.cm土层土壤微生物量氮含量;当施氮量小于240.kg/hm2时,随施氮量增加,土壤微生物量氮含量增加。小麦的氮肥利用率随施氮量增加而降低;施氮1051～95.kg/hm2,收获时小麦植株吸氮量、生物产量、子粒产量和子粒蛋白质含量提高;而施氮量大于240.kg/hm2时,小麦生育后期的氮素积累量降低,收获时植株吸氮量、生物产量和子粒蛋白质含量降低。说明本试验条件下,施氮1051～50.kg/hm2可满足当季小麦氮素吸收利用,获得较高的子粒产量和蛋白质含量。继续增加施氮量,土壤微生物量氮含量增加,但土壤中残留大量硝态氮,易淋溶损失。     

影响土壤中微生物氮的因子

综述了影响土壤微生物体氮的因子,以及微生物体氮与可矿化氮之间的,着重讨论了土壤有机质、有的料、氮马、作物根系、土壤温度和湿度对微生物体氮的影响及研究进展,评价了土壤微体氮与可矿化氮的关系的研究结果。     

冻融交替对农田棕壤氮素转化过程的调控效应

通过室内培养模拟试验,研究了农田棕壤可溶性氮(可溶性无机氮,DIN;可溶性有机氮,DON;可溶性全氮,DTN)含量、微生物生物量氮(MBN)含量和净氮矿化速率(NNMR)对不同冻融温度和冻融频数的响应。结果表明:冻结温度和冻融频数是影响农田棕壤氮素转化过程的主要因子。随着冻结温度降低,土壤NO3–-N、NH4+-N、DIN、DON、DTN和NNMR均显著增加,而MBN先降低后增加。随着冻融频数增加,土壤NO3–-N、NH4+-N、DIN和DTN均显著增加,这与NNMR的变化趋势正好相反;MBN则呈现降低–增加–降低的变化趋势,这与DON的变化正好相反。可见,冻融交替显著促进非生长季农田棕壤的氮素转化,增加土壤无机氮含量,提高土壤供氮能力。     

城市土壤无机碳空间分布特征及其与城市化历史的关系

城市化过程深刻影响了土壤的碳循环过程。利用城市土壤空间精细化采样,结合1900年—2010年南京城市化历史重建,分析城市土壤无机碳空间分布与城市化过程的时空关系,评估城市土壤无机碳的固碳潜力。研究表明,城市土壤无机碳密度与城市化历史具有良好的对应关系,历史老城区的无机碳库储量远高于快速城市化的新城区,揭示城市土壤无机碳具有良好的固碳潜力。随着城市化历史的增加,无机碳密度平均值表现出线性增长,研究区的城市土壤表层无机碳库为2.94Tg,其未来仍拥有的固碳潜力为1.45Tg。本研究可为阐明城市系统碳循环的机制、开展城市土壤无机碳固碳技术研究提供理论依据。     

不同培肥措施对采煤塌陷区复垦土壤氮素矿化的影响

为揭示不同培肥措施对采煤塌陷区复垦土壤氮素矿化特征,采用间歇淋洗好气培养法,研究了不施肥(CK)、单施化肥(CF)、单施有机肥(M)、化肥配施有机肥(MCF)和化肥配施生物有机肥(MCFB)5种培肥措施对复垦4年和8年土壤矿质态氮和可溶性有机氮变化及氮素矿化特征的影响。结果表明:间歇淋洗好气培养过程中,复垦8年土壤累积NO_3~-—N产生量较4年增加2.63%~26.83%,NH_4~+—N累积产生量增加12.50%~32.14%,可溶性有机氮(SON)累积产生量在CF和M处理下减少31.59%~62.50%,其他处理增加3.44%~34.69%。同一复垦年限下NO_3~-—N、NH_4~+—N和SON累积产生量均以MCFB最高。从矿化参数来看,5种培肥措施土壤矿化势(N_0)均表现为复垦8年高于复垦4年土壤,增加幅度为MCFB(26.9%)CK(15.9%)CF(15.0%)M(12.7%)MCF(4.8%);CK和CF处理下潜在可矿化有机氮(N_0/N)随复垦年限增加而减少,减少率分别为9.4%和13.8%,其余3种培肥措施N_0/N呈增加趋势,增加率表现为MCF(13.2%)MCFB(7.5%)M(2.8%);MCF处理下矿化率(N_t/N)随复垦年限增加而增加,增加率为13.2%,其余4种培肥措施的矿化率(N_t/N)均表现为复垦8年低于复垦4年土壤,减少幅度为CF(12.1%)CK(9.4%)MCFB(7.5%)M(2.7%)。不同处理间N_0、N_0/N和N_t/N值则均以8年复垦土壤的MCFB处理最高。综合来看,经过连续8年复垦,化肥配施生物有机肥较其他培肥措施更大程度上提高了各项矿化参数值,但随着复垦年限的增加,以化肥配施有机肥处理的N_0、N_0/N的增加幅度最大,以化肥配施生物有机肥处理的N_t/N减少率最低,长期单施化肥有降低潜在可矿化有机氮量(N_0/N)的趋势。     

城市与郊区森林土壤微生物群落特征差异研究

森林是具有重要服务功能的生态系统之一,在城区和郊区都普遍存在,但对于森林土壤微生物群落特征的城郊差异研究却很少。本研究在北京城市与郊区选择三种相同树种(油松Pinus tabulaeformis、侧柏Platycladus orientalis和毛白杨Populus tomentosa)的森林,主要研究比较了土壤微生物量碳、微生物群落结构和功能多样性的城郊差异。结果表明,郊区森林的土壤微生物量碳含量显著高于城区(郊区微生物量碳为367.29 mg kg-1,城区为294.23 mg kg-1)。同一树种下郊区微生物活性高于城区,差异未达到显著。微生物多样性和均匀度城郊差异不明显;但树种间存在一定的差异,城区毛白杨林下土壤微生物群落的均匀度显著低于柏树与油松,多样性指数显著低于柏树。结果表明城市化过程对城市土壤微生物量以及微生物群落的结构和功能有一定影响,且不同树种对于这种影响存在差异。随着城市化加快,城乡梯度上土壤微生物量碳的城乡差异明显,而土壤微生物群落结构、功能的差异有减小的趋势。     

水分条件对不同类型土壤氮矿化及酶活性的影响

针对凉攀烟区立体气候特征明显，干湿分明特征，从水分变化角度研究植烟土壤氮素矿化及其酶活变化特征，为合理调控土壤氮素供应提供科学依据。以凉攀烟区土壤为研究对象，通过室内培养法研究了不同水分条件培养下（60%田间持水量（60%WHC），淹水状态（FS）），土壤（红壤、紫色土）氮矿化动力学及酶活性特征。结果表明，（1）与60%WHC相比，FS培养条件提高了土壤NH4+-N含量，且培养期内紫色土NH4+-N平均含量较红壤增加6.0%~9.0%； 60%WHC培养下土壤NO3--N含量明显高于FS，且培养期内红壤NO3--N平均含量（40.7~64.1 mg/kg）高于紫色土（38.0~56.4 mg/kg）；（2）FS培养提高了土壤氨化速率，紫色土平均氨化速率均高于红壤，60%WHC培养提高了土壤硝化速率，且红壤平均硝化速率高于紫色土；（3）培养期内，60%WHC培养下土壤无机氮累积矿化量明显高于FS，红壤氮矿化潜力强于紫色土，其中红壤在60%WHC培养下的土壤无机氮累积矿化量最大（42.12~394.06 mg/kg），其次是同一水分条件培养下的紫色土；（4）土壤脲酶、蛋白酶和亚硝酸还原酶的活性与土壤无机氮矿化累积量存在显著的相关性，红壤的脲酶活性强于紫色土，尤其是在60%WHC培养的效果更为显著；紫色土的蛋白酶活性和亚硝酸还原酶活性高于红壤，尤其是在FS培养下的效果显著。总体上，凉攀烟区红壤氮矿化潜力强于紫色土，尤其是在60%WHC条件下，在推荐氮肥施用量时，不仅要考虑不同土壤类型，而且还应该注意土壤水分状况的调控，防止烤烟生长后期氮素供应能力过强，影响烟叶成熟落黄和香气物质形成。     

黄土区几种土壤培养过程中可溶性有机氮的变化及其与土壤矿化氮的关系

研究了黄土高原12种土壤(农地和林地)35 d好气培养过程中可溶性有机氮(SON)含量及其占可溶性全氮(TSN)的比例,以及SON与土壤矿化氮间的关系。结果表明,随着培养过程的进行,不同类型土壤SON的含量均呈明显增加;土壤SON占TSN的比例在培养的前3 d内明显下降,随后这一比例基本保持在24%左右。根据总可溶性氮确定的供试土壤氮素矿化势No平均为45.8 mg/kg,较由矿化的无机氮确定的土壤氮素矿化势No(平均36.5 mg/kg)高约1/4左右;培养过程中土壤SON含量与利用无机氮拟合得到的土壤氮素矿化势No间的相关性未达显著水平。研究表明,评价土壤氮素矿化特性时仅仅测定矿化的无机氮数量,可能会低估土壤氮素矿化潜力和氮素损失的数量和效应。     

模拟氮沉降对小兴安岭地区人工红松林土壤氮转化的影响

以我国小兴安岭地区凉水国家级自然保护区30年林龄的人工红松林为研究对象,建立对照(0 kg hm~(-2)a~(-1))、低氮(20 kg hm~(-2)a~(-1))、中氮(40 kg hm~(-2)a~(-1))和高氮(80 kg hm~(-2)a~(-1))四种模拟氮沉降水平的样地;采用室内培养试验,研究了短期模拟氮沉降对人工红松林土壤氮净矿化、净硝化速率和氧化亚氮排放的影响。结果表明,与对照处理相比,经过2年的模拟氮沉降处理,土壤的净矿化、净硝化速率都有降低趋势。与对照相比,低氮、中氮、高氮土壤净矿化速率分别降低了16.9%、20.6%和25.2%,土壤净硝化速率分别降低了16.7%、20.9%和25.5%,但是处理间差异没有达到显著水平。净硝化速率与净矿化速率呈显著正相关关系(P0.05),表明净矿化速率降低减少铵态氮供应量可能是氮沉降处理降低净硝化速率重要原因。另外,模拟氮沉降处理导致土壤p H降低也不利于硝化作用。中氮和高氮处理土壤氧化亚氮累积排放量分别比对照高84%和40%,但是差异不显著。高的氮沉降量使硝化过程中氧化亚氮的排放比例增加,可能是中氮和高氮处理下净硝化速率下降而土壤氧化亚氮排放量却增加主要原因。研究结果表明,氮沉降会影响我国小兴安岭地区森林土壤氮矿化和硝化过程,但是由于实验开展观测时间较短,其影响规律还需长期实验验证。     

添加葡萄糖对中亚热带阔叶林土壤氮转化的影响

针对中亚热带阔叶林(罗浮栲林)土壤,设置7个碳添加梯度(C量分别是0,300,600,900,1 000,1 100,1 300 mg/kg),在25℃、土壤饱和持水量(WHC)的60%条件下室内培养21 d,研究活性碳对阔叶森林土壤氮的影响。结果表明:随着碳添加量增加,NO_3~–-N迅速降低且在C 900 mg/kg水平达到最低,此时NO_3~–-N降低28.35 mg/kg。可溶性有机氮(SON)在第7天随葡萄糖碳添加量而降低,但是到第21天在900～1 300 mg/kg C水平,SON高于第7天,且用氯仿熏蒸提取后来自微生物的SON开始增加;总的SON增加15.09～17.10 mg/kg。可见,通过NO_3~–-N的微生物同化转化为有机氮,使该地区在降雨较多的情况下降低NO_3~–-N的淋溶或反硝化气态损失风险,增加SON的淋溶风险。但是在生态系统氮需求发生改变时SON能迅速响应使该地区森林土壤氮有效矿化,并满足植物生长需求,提高生态系统中氮的可利用性。凋落物残体氮浓度增加,且残余土壤氮增加5.64 mg/kg。红外光谱显示,碳添加量为900 mg/kg降低罗浮栲土壤经K_2SO_4溶液提取后残体在各波数处的吸收峰比例,且在吸收峰最高的426～600 cm~(–1)、900～1 200 cm~(–1)范围内,碳添加的影响最小,表明碳添加使土壤矿物对氮的保持增加,且有机氮变得更加稳定。     

绿肥轮作还田对稻田土壤溶液氮素变化及水稻产量的影响

通过研究利用绿肥等改变轮作制度及N素管理后稻田土壤溶液中溶解性N素的动态变化及水稻产量的变化,评价了利用绿肥参与水稻轮作系统,减少无机N肥的施用量,促进水稻生长的同时降低环境负荷的可行性。研究表明,在总N量相当的情况下,冬绿肥还田或冬季休闲稻季土壤溶液中NH4 -N浓度均比稻麦轮作单施化肥的处理低。溶液NO3--N浓度随还田有机物料的C/N增加显著降低。利用豆科紫云英轮作还田,可降低44％的无机N肥用量,溶解性N浓度显著降低,是减小稻季N肥流失环境风险的有效途径。