长期施肥条件下水稻土有机氮组分及矿化特性研究

为探明长期定位试验条件下不同施肥处理和地下水位对水稻土有机氮组分及其矿化特性的影响,采用Keeney和Bremer酸解法对土壤有机氮进行分组研究,并利用改进后的Warning淹水培养-间歇淋洗法研究水稻土有机氮矿化特性。结果表明,不同处理土壤酸解氮占全氮的61.2%～64.4%,其中酸解未知氮,氨基酸态氮,氨态氮和氨基糖态氮分别占全氮26.9%～34.0%,13.0%～18.0%,12.6%～14.3%和2.3%～4.7%。恒温淹水培养106d后,以酸解未知氮降幅最大,且酸解未知氮与土壤氮矿化势之间有显著的正相关关系(r=0.865*),表明酸解未知氮是土壤可矿化态氮的主要贡献者。有机肥处理土壤矿化氮累积量及氮矿化势显著高于化肥处理,表明长期施用有机肥是提高土壤供氮潜力的有效手段。此外,低水位土壤矿化氮累积量及氮矿化势略高于高水位土壤。     

洞庭湖水稻土有机氮组分及其与可矿化氮的关系特征

为深入理解土壤有机氮有效性,利用Bremner酸解法测定了洞庭湖区典型水稻土有机氮组分,采用淹水生物培养法测定了土壤可矿化氮,并分析了二者间的内在关系。结果表明,酸解氮是土壤有机氮素的主要存在形式,其占土壤全氮的比例为58.6%～83.8%,不同类型水稻土酸解氮含量总体上依潴育性水稻土、潜育性水稻土、淹育性水稻土的次序逐渐降低;酸解氮中,氨基酸氮、氨基糖氮、氨态氮与未知氮占土壤全氮的比例分别为25.6%～43.1%、2.6%～9.0%、11.9%～22.3%和8.0%～25.3%。土壤可矿化氮数量变化主要受有机碳、全氮及粘粒含量的影响。酸解氮各组分均与土壤可矿化氮显著正相关(R=0.427～0.858,P0.05),但多元逐步回归和通径分析表明,氨基酸氮是对可矿化氮有直接重要贡献的组分,是可矿化氮的主要来源。氨基酸氮、氨基糖氮、氨态氮、未知氮与氮矿化势的通径分析决策系数分别为0.685、0.251、0.028、-0.050,表明提升有机氮中除未知氮外的其它酸解组分特别是氨基酸氮的分配比例有利于增加土壤可矿化氮供应容量。     

土壤有机氮组分及其矿化模型研究

就目前土壤有机氮组分方面的研究情况作一简要综述，探讨土壤有机氮矿化模型类型，以及今后其模型研究的方向。文章进一步指出深入研究土壤氮素化学形态和加强土壤氮素矿化模型研究的必要性。     

不同类型水稻土可溶性有机氮及其组分的剖面分布

为揭示可溶性有机氮(soluble organic nitrogen,SON)在土壤剖面的分布状况,选取中亚热带地区发育于相同母质的黄泥田、灰黄泥田和灰泥田3种不同类型水稻土为对象,研究不同类型水稻土剖面中SON含量、组分及主控因子。结果表明,不同类型水稻土SON、游离氨基酸氮(FAA-N)、酰胺氮(AN-N)和可溶性蛋白氮(SP-N)含量具有明显的剖面分异,均表现为0～20 cm土层>20～40 cm土层>40～60 cm土层。不同类型水稻土SON及各组分含量差异主要表现在0～20 cm土层,均表现为灰泥田>灰黄泥田>黄泥田,灰泥田SON、FAA-N、AN-N和SP-N含量分别高于灰黄泥田50.5%、41.7%、44.8%和2.1%,高于黄泥田196.5%、200.9%、180.4%和76.5%。0～20 cm土层3种不同类型水稻土FAA-N和AN-N分别占SON的54.4%～58.7%和45.5%～48.1%,而底层(40～60 cm)FAA-N和AN-N分别占SON的33.1%～55.7%和50.3%～52.8%,说明FAA-N和AN-N具有向下累积的趋势...     

下辽河平原两种类型水稻土有机氮组分的研究

结合野外调查取样,采用Bremner 法测定下辽河平原两种类型（草甸土型和滨海盐渍土型）水稻土有机氮组分含量。结果表明：（1）两种类型水稻土均以酸解氮为主体。草甸土型水稻土酸解氮含量显著高于滨海盐渍土型水稻土（P<0.01）,其分配比例则显著低于滨海盐渍土型水稻土（P<0.01）。（2）两种类型水稻土酸解各组分氮含量及其分配比例的分布规律不同,其差异因酸解氮组分的不同而异。草甸土型水稻土表现为未知态氮 > 氨态氮 > 氨基酸态氮 > 氨基糖态氮,滨海盐渍土型水稻土则表现为氨基酸态氮 > 未知态氮 > 氨态氮 > 氨基糖态氮;草甸土型水稻土酸解氨态氮与氨基酸态氮总量及其分配比例显著低于滨海盐渍土型水稻土（P<0.01）,酸解未知态氮含量及其分配比例则显著高于滨海盐渍土型水稻土（P<0.01）。（3）两种类型水稻土酸解氮含量均与其土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关（P<0.01）。因此,该地区两种类型水稻土有机氮组分含量及其分配比例的显著差异是影响土壤氮素有效性的重要因素。     

下辽河平原两种类型水稻土有机氮组分的研究

结合野外调查取样,采用Bremner法测定下辽河平原两种类型(草甸土型和滨海盐渍土型)水稻土有机氮组分含量。结果表明:1两种类型水稻土均以酸解氮为主体。草甸土型水稻土酸解氮含量显著高于滨海盐渍土型水稻土(P0.01),其分配比例则显著低于滨海盐渍土型水稻土(P0.01)。2两种类型水稻土酸解各组分氮含量及其分配比例的分布规律不同,其差异因酸解氮组分的不同而异。草甸土型水稻土表现为未知态氮氨态氮氨基酸态氮氨基糖态氮,滨海盐渍土型水稻土则表现为氨基酸态氮未知态氮氨态氮氨基糖态氮;草甸土型水稻土酸解氨态氮与氨基酸态氮总量及其分配比例显著低于滨海盐渍土型水稻土(P0.01),酸解未知态氮含量及其分配比例则显著高于滨海盐渍土型水稻土(P0.01)。3两种类型水稻土酸解氮含量均与其土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关(P0.01)。因此,该地区两种类型水稻土有机氮组分含量及其分配比例的显著差异是影响土壤氮素有效性的重要因素。     

冻融作用对农田黑土有机氮组分的调控效应

为深入了解非生长季农田土壤有机氮库组成及转化特征,采用Bremner氮素分级法研究了室内模拟冻融条件下(冻融温度、冻融频数、水分含量)农田黑土有机氮组分含量的变化行为。结果表明:冻融作用对农田黑土有机氮组分及其转化过程影响显著,氨态氮和氨基酸氮是土壤酸解有机氮的主要组分。随着冻结温度降低,土壤氨基酸氮含量显著增加,氨态氮和未知氮含量均显著降低,而氨基糖氮含量变化行为因融化温度而异。随着融化温度升高,土壤酸解有机氮组分无规律性变化。随着冻融频数增加,冻融土壤氨基酸氮含量显著降低,未知氮含量显著增加,氨态氮含量先增加后降低,而氨基糖氮含量则无显著性变化。随着水分含量增加,冻融土壤氨态氮和未知氮含量均显著增加,这与氨基酸氮的变化趋势正好相反,而氨基糖氮含量则无显著性变化。可见,较大的冻融温差、适宜的冻融频数和水分含量是影响土壤有机氮库转化的主要驱动因子。冻融作用能够提高土壤酸解有机氮中氨态氮和氨基酸氮的含量及其分配比例,增加土壤可矿化氮量,促进土壤氮素转化,有利于土壤有效氮的累积,为春季作物生长提供足够的氮素。     

不同施肥水稻土可溶性有机氮组分差异及影响因素

可溶性有机氮(Soluble Organic Nitrogen,SON)在研究土壤供氮能力方面至关重要,而目前关于水田生态系统SON组成及其影响因素尚不清楚。运用红外光谱和氨基酸自动分析仪研究了长期(33年)不同施肥处理对水稻土SON含量、组分的影响及其主控因子。结果表明:单施化肥、化肥+牛粪、化肥+稻草处理土壤SON较不施肥处理提高23.49%、58.70%和106.30%,游离氨基酸氮提高32.27%、84.42%和95.21%,可溶性蛋白氮提高20.83%、70.00%和95.83%;不同施肥处理土壤游离氨基酸组成均以中性氨基酸占优势;土壤可溶性氮官能团组成均具有酰胺类化合物的红外特征吸收峰;RDA结果表明,土壤SON含量和组成差异明显,CK和NPK处理主要受土壤容重影响,而NPKM和NPKS则主要受有机质、全氮、微生物量氮、蛋白酶和谷氨酰胺酶影响。因此,SON含量和组分变化与施肥处理密切相关,长期添加有机肥能够显著增加土壤SON及其组分的含量,提高土壤供氮潜力。     

我国南方不同地带性水稻土有机氮组分变化

采集我国南方不同地带性水稻土,运用封管水解Brerrmer法测定了土壤中氨基酸氮、氨基糖氮、铵态氮、未知氮等酸解性有机氮组分,以探究区域条件对土壤有机氮结构组成的影响。结果表明,从区域地带性来看,水稻土中全氮及有机氮各组分含量无明显规律,这可能与区域性的施肥等管理措施和气候因素综合作用相关。然而,土壤有机氮各组分占全氮比例除氨基酸氮外均与区域纬度呈线性相关,其中酸解总氮、未酸解氮、氨基糖氮、酸解未知氮以及铵态氮线性相关的决定系数R~2分别为0.556 6、0.729 3、0.803 6、0.897 5和0.411 3。可见,人为耕作管理对土壤全氮含量影响很大,而自然环境则对土壤有机氮结构组成起决定作用。     

成都典型区水稻土有机碳组分构成及其影响因素研究

农田生态系统土壤有机碳对农业生产、生态平衡和全球气候变化至关重要,有机碳组分构成及平均驻留时间对深入了解土壤有机碳特征及演变规律意义重大。通过土壤呼吸培养实验和三库一级动力学方程,模拟分析了成都典型区水稻土有机碳组分构成特征;利用土壤定量化属性与有机碳各组分相关及回归分析,建立研究区土壤有机碳各组分预测模型。结果表明,有机碳组分的活性碳、慢性碳和惰性碳含量在表层(0~20 cm)分别为0.42、6.13、11.43 g kg-1,均高于亚表层(20~40 cm)的0.23、4.09、7.50 g kg-1,两土层间有机碳组分含量具有显著性差异,但有机碳组分比例没有显著性差异。剖面(0~100 cm)有机碳组分含量随着深度增加而减小,活性碳和慢性碳比例随着深度增加而降低,惰性碳比例则随着深度增加显著升高。容重、全氮和全磷对有机碳各组分含量,质地对活性碳组分含量、比例及平均驻留时间,p H对慢性碳和惰性碳组分比例均具有显著影响;活性碳和惰性碳组分含量与土壤全氮、碳氮比、p H以及土壤细粉粒(0.02~0.002 mm)含量间存在显著线性关系,可用来预测水稻土有机碳各组分含量,研究结果对其他地区土壤有机碳各组分研究及预测具有积极启示作用。     

东北地区滨海盐渍土型稻田土壤有机氮组分的研究

用Bremner法测定东北地区滨海盐渍土型开垦5年、30年稻田土壤和邻近未开垦稻田的旱地土壤的有机氮各组分含量。结果表明:(1)在0~60 cm土层,3种土壤非酸解性全氮含量及其占全氮比率明显大于酸解性全氮,但总体上以表层土壤(0~20 cm)为最高。(2)与未开垦旱地土壤相比,种稻5年和30年均使表层土壤酸解全氮含量明显下降,但种稻5年使土壤酸解氨基酸态氮和氨基糖态氮的含量及其占全氮比率明显增加,使氨态氮和未知态氮的含量及其占全氮比率明显下降;而种稻30年则均使土壤酸解各组分氮含量及其占全氮比率明显下降。(3)与未开垦旱地土壤相比,种稻5年和30年稻田土壤酸解全氮含量及其占全氮比率均随土层深度的增加而逐渐降低,但2种稻田土壤酸解各组分氮含量及其占全氮比率的剖面分布则无明显的变化规律。     

Evaluation of Several Indices of Potentially Mineralizable Soil Nitrogen

Abstract

A routine soil test that accurately predicts soil nitrogen (N) mineralization has long eluded researchers. Soil incubations, which are not practical for routine soil testing, are the only methods that have proven successful. Although several quick analytical methods have been proposed, no one method has correlated consistently enough to be implemented into a soil‐testing program. The objective of this study was to compare proposed quick analytical procedures with the amount of ammonium (NH₄)‐N mineralized after a 14‐d anaerobic incubation. The analytical methods of interest were

1. applying a mild acid oxidation to the soil using acidified permanganate;

2. analyzing a 1 M potassium chloride (KCl) soil extract in the ultraviolet (UV) spectrophotometric range before and after nitrate (NO₃) removal with Devarda's alloy; and

3. quantifying soil amino sugar‐N content using the Illinois soil N test (ISNT) diffusion method.

Fifty agricultural soils with different physical and chemical properties were utilized in this study. All methods displayed significant relationships with the anaerobic incubation procedure; however, some methods displayed higher, more acceptable, coefficients of determination. The ISNT and UV spectrophotometry measurement at 210 nm after NO₃ removal failed to accurately estimate N mineralization (R²=0.45 and 0.31, respectively). The acid oxidation procedure and UV measurement at 260 nm of soil extracts before NO₃ removal produced better results with coefficients of determination of 0.58 and 0.56, respectively. We suspect the ability of some methods to predict N mineralization was hindered because of the wide variety of geographic locations from which the soils were collected. Additional analyses were conducted on a subset of 16 silt‐loam soils from Arkansas. The coefficient of determinations increased for each method: acid oxidation procedure increased to 0.83, the ISNT increased to 0.71, and the UV method (at 260 nm before NO₃ removal) increased to 0.63. If anaerobic incubation is a true indication of N mineralization in the field, the aforementioned methods display promise to correlate with N uptake by field‐grown plant studies when adapted to a specific geographic location and/or soil series.     

不同施肥处理对红壤性水稻土团聚体的分布及有机碳、氮含量的影响

土壤采自江西省红壤研究所历经22年的肥料定位试验地,各施肥处理为:不施肥(CK)、施N肥(N)、施P肥(P)、施K肥(K)、施N、P肥(NP)、施N、K肥(NK)、施N、P、K肥(NPK)、施双倍N、P、K肥(2NPK)、施N、P、K肥和有机肥(NPK OM).研究了不同施肥处理对水稻土团聚体分布的影响以及土壤有机C、N在各级团聚体上赋存的情况.研究结果表明:有机C、N主要分配在2～0.25 mm的大团聚体上,C/N比随着团聚体粒级的减少而降低;水稻土团聚体的形成与有机C(SOC)密切相关,表现出与“层次性“机制相符的现象;施P、K、NK肥和NPK OM显著提高大团聚体的含量和团聚体的稳定性;NPK OM也显著提高土壤有机C、N和各级团聚体上的有机C、N的含量.     

长期不同施肥措施水稻土可矿化氮与微生物量氮关系的研究

采用短期淹水密闭培养法、长期淹水密闭培养-间歇淋洗法及氯仿薰蒸法,探讨不施氮肥、施氮肥、氮肥 有机肥、氮肥 有机肥 放萍4种施肥措施,连续16年长期定位试验水稻土的可矿化氮及微生物量氮的变化.结果表明:经过16年培肥及水稻种植,与不施氮肥相比,单施化学氮肥使水稻土可矿化氮数量极显著下降(p＜0.01),化学氮肥与有机肥配施可极显著地提高水稻土可矿化氮数量(p＜0.01);而化学氮肥及化学氮肥与有机肥配施均可极显著增加水稻土微生物量氮的数量(p＜0.01),但以单施化学氮肥增加的幅度最大.与氮肥和有机肥配施相比,在此基础上,连续7年水稻插秧后接种“Azolla“固氮菌体,水稻土可矿化氮及微生物量氮数量均无显著变化.两种培养方法,水稻土可矿化氮量与微生物氮量之间无密切联系,但水稻土可矿化氮和矿化氮与微生物量氮比率之间则有密切正相关关系.     

洞庭湖区不同耕种方式下水稻土壤有机碳、全氮和全磷含量状况

在洞庭湖区的2km2典型样区内,按3个/hm2的密度采集土样,分析不同耕种方式下(水稻、水旱轮作油菜、水改旱种苎麻1~5年)水稻土壤的有机碳、全氮和全磷含量状况。结果表明,水稻田土壤有机碳、全氮和全磷含量水平均较高,水田改为旱地后土壤有机碳、全氮含量及C/N比值有较大幅度的下降,但全磷含量变化不大。土壤有机碳、全氮及C/N比值均以水稻田土壤>油菜地土壤>苎麻地土壤,与水稻田相比,油菜土壤有机碳平均下降了11.19%、全氮下降了10.33%,而苎麻土壤有机碳平均下降了35.57%、全氮下降了31.61%。土壤有机碳与全氮之间呈线性关系,相关性均达极显著水平(P<0.01)。