应用~(15)N对棉田生态系统中氮素的吸收利用和去向的研究

应用15N示踪方法 ,研究了棉田生态系统中N的吸收利用和去向。证明在等N ,P ,K条件下 ,沼肥与化肥配施有利于N向生殖器官转移 ,其增产效果比单施化肥显著 ;绿肥与化肥配施和单施化肥产量基本持平。各处理棉株对土壤N的依赖性都低于肥料N ,约占 3 7.4 4%～ 4 3 .66% ,但单施化肥高于有机肥与化肥配施。棉株营养器官累积土壤N的比例各处理都大于生殖器官 ,而累积的肥料N正好相反 ,说明棉株生育前期对土壤N的依赖性较高 ,而后期对肥料N的依赖性较高 ,为棉花生产重施花铃肥提供了依据。有机肥与化肥配施肥料N在土壤中的残留率为单施化肥 2 .5～ 3倍 ,而损失率后者为前者的 1 .4～ 1 .6倍 ,其生态效益差异十分显著。     

应用~(15)N示踪技术研究烟草对氮素肥料的吸收与分配

~(15)N示踪结果表明,烟草在现蕾期吸收氮量最高,团棵期最低;各生长时期烟株体内的氮素主要分布在叶部,茎和根分布较少。烟草对氮素的吸收利用不仅与土壤中速效氮含量有关,同时与氮肥种类、海拔高度、土壤质地、温度的高低密切相关。     

~(15)N示踪控释氮肥的氮肥利用率及去向研究

选用15 N同位素标记的新型回收塑料包膜控释肥和大颗粒尿素,采用池栽试验研究夏玉米-冬小麦轮作体系中肥料氮的去向及利用率。结果表明,整个轮作体系中,控释肥处理(PCU)作物吸收的肥料氮为241.03kg/hm2,高于尿素处理(Urea)的211.02kg/hm2。控释肥处理施用的肥料氮主要残留在0~40cm土层,而尿素处理则残留在0~60cm土层,控释肥延缓了肥料氮向土壤深层迁移的趋势。在夏玉米和冬小麦轮作体系中,控释肥处理的氮肥利用率(32.86%,32.47%)高于尿素处理(28.23%,30.16%)。在冬小麦季,控释肥处理损失率相比尿素处理从36.07%降至28.75%,而夏玉米季,控释肥处理损失率相比尿素处理从37.17%降至29.50%。玉米季控释肥处理与尿素处理差异不显著,但在冬小麦季控释肥处理的产量显著高于尿素处理。因此,在玉米和小麦整个生长季,新型回收塑料包膜控释肥的养分释放与作物养分需求吻合,既提高氮肥利用率,也降低了肥料氮的损失。     

氮肥管理和秸秆腐熟剂对~(15)N标记玉米秸秆氮有效性与去向的影响

【目的】研究氮肥用量、有机无机配合和添加秸秆腐熟剂对秸秆氮当季有效性、后效及去向的影响,为桔秆还田条件下的氮肥管理提供理论依据【方法】运用~(15)N同位素示踪技术,采用盆栽试验连续种植一季冬小麦和两茬玉米,研究~(15N)标记玉米秸秆(~(15)N-秸秆)氮的生物有效性和对土壤氮库的贡献试验推荐施氮量210kg N·hm~(-2),约0.1 g N·kg-1土,桔秆粉碎后按3.0 g·kg~(-1)土掺入每盆中设4个氮水平:不施氮;100%化肥氮;80%化肥氮;有机无机配施(80%化肥氮+20%腐熟猪粪氮)。各施氮水平下设添加和不添加桔秆腐熟剂2种情况,腐熟剂用量为0.1 g·kg~(-1)土。【结果】冬小麦吸氮量来自~(15)N-秸秆氮的比例(%Ndfs)为6.30%-14.25%,施氮比不施氮减少%Ndfs,有机无机配施比单施氨肥提高%Ndfs,添加腐熟剂不影响冬小麦的%Ndfs。第一茬和第二茬玉米吸收氮的%Ndfs分别为1.13%-3.73%和1.67%-5.97%,不施氮高于施氮处理,施氮处理间无显著差异,添加腐熟剂降低%Ndfs冬小麦对~(15)N-桔秆氮的当季利用率为7.14%-10.2%。第一茬玉米和第二茬玉米对残留~(15)N-桔秆的利用率分别为3.75%-5.51%和2.28%-3.18%。三茬后作物对~(15)N-桔秆氮的利用率为13.13%-18.60%,土壤残留率55.63%-69.16%,损失率17.26%-26.09%。三茬中施氮比不施氮提高~(15)N-秸秆氮的利用率,不同氮肥管理不影响当季利用率和第二茬后效,氮肥减量(80%推荐氮)降低~(15)N-桔秆氮第一茬后效和总利用率,但若配施有机肥则提高利用率添加腐熟剂提高~(15)N-秸秆氮当季、第一茬玉米和三茬总利用率,降残留率和损失率。冬小麦和两茬玉米收获后土壤矿质氮和微生物量氮含量变化较大,但其来源于~(15)N-桔秆氮的比例都小于3%,施氮处理的影响不明显,而添加腐熟剂增加冬小麦和第一茬玉米收获后土壤矿质氟%Ndfs,减少土壤微生物量氮%Ndfs,不影响第二茬玉米收获后土壤矿质氮和微生物量氮%Ndfs。三茬收获后残留的~(15)N-桔秆氮中矿质氮和微生物量氮也小于3%,说明残留在土壤中的~(15)N-桔秆氮主要以有机态氮存在【结论】在秸秆还田条件下,采用化肥氮与有机肥氮配施并结合施用桔秆腐熟剂是提高桔秆氮素转化和有效性的有效措施     

~(15)N示踪探究烤烟氮素吸收分配规律

通过大田试验,利用15N示踪研究了烤烟大田各生育期对肥料氮的吸收分配规律。结果显示:烟株偏向吸收硝态氮,且吸收的硝态氮主要分布在叶片和茎中;烟株吸收的追肥氮占吸收肥料氮的比例随生育期的推进而不断增加;成熟叶片中肥料氮占总氮的比例不足两成,且随叶位上升而不断下降。     

利用~(15)N研究玉米-大豆套作体系中氮素利用特征

【目的】明确不同氮水平下玉米-大豆套作系统中氮素利用特征。【方法】通过~(15)N标记试验,研究了2种氮水平和3种种植模式下作物氮素吸收、土壤氮素残留与损失及大豆生物固氮量的影响。【结果】套作系统内(IMS)玉米植株总氮吸收量和~(15)N吸收量显著高于玉米单作(MM);IMS内的大豆总氮吸收量低于大豆单作(MS),而IMS内大豆的~(15)N吸收量较MS显著增加,且IMS内大豆的固氮比例及固氮量较MS显著增加。IMS中玉米和大豆对~(15)NH_4~+总吸收量显著高于~(15)NO_3~-,且其土壤中的~(15)N残留量~(15)NH_4~+均低于~(15)NO_3~-,~(15)N主要残留于0~40 cm土壤中。此外,IMS的~(15)N回收率显著高于各单作,~(15)N损失率低于各单作处理,且IMS的~(15)N回收率~(15)NH_4~+显著高于~(15)NO_3~-,~(15)N残留率~(15)NO_3~-显著高于~(15)NH_4~+,而~(15)N损失率无显著差异。【结论】与相应的单作相比,玉米-大豆套作显著提高了~(15)N回收率、残留率,降低了~(15)N损失率,增强了大豆生物固氮作用,是一种资源高效、环境友好的可持续农业种植模式。     

15N示踪技术应用于甘蔗氮素吸收与分配的研究

采用田间微区方式,研究在施氮量相等的条件下,基肥、分蘖肥和攻茎肥分别施用20%、30%和50%15N标记尿素对甘蔗氮素吸收及分配的影响.结果表明,甘蔗不同器官从肥料中吸收的NDFF%和NDFF均表现为攻茎肥>分蘖肥>基肥;氮素在甘蔗根系和叶片的分配比率均为基肥>分蘖肥>攻茎肥,而在蔗茎中的分配比率则是攻茎肥>分蘖肥>基肥;不同时期施肥甘蔗对氮素的利用率表现为攻茎肥>分蘖肥>基肥.     

利用~(13)C和~(15)N示踪碳、氮在栓皮栎幼苗各器官中的分配

通过对盆栽栓皮栎幼苗进行~(13)C和~(15)N稳定同位素双标记,探究碳、氮素在栓皮栎幼苗各器官中的流动及分配模式。结果表明:(1)在进行~(13)C标记之前及标记7d之后,叶片、细枝、粗枝、细根、粗根这5类器官之间的~(13)C丰度无显著差异(P0.05)。(2)在标记后2h,约81.97%的~(13)C量分配到叶片中,之后叶片中~(13)C量逐渐降低,而其他4类器官中~(13)C量大体呈现出先随时间递增而逐渐升高,随后稳中下降的趋势。标记后1个月,各器官中~(13)C分配比例分别为:叶片(25.46±6.50)%、细枝(7.69±1.47)%、粗枝(24.38±3.59)%、细根(12.04±3.88)%、粗根(30.44±6.37)%。(3)~(15)N在植株中分配稳定后,各器官中~(15)N丰度表现为:叶片细根细枝粗枝粗根,但彼此之间差异并不显著(P0.05)。~(15)N在各器官中的分配比例分别为:叶片(45.34±2.75)%、细枝(5.36±0.46)%、粗枝(14.70±0.56)%、细根(3.96±0.94)%、粗根(30.64±1.55)%。总之,栓皮栎幼苗吸收的"新碳"和"新氮"会流向整个植株体,光合产物在各器官的分配有一定的时差,其中,最优先分配到叶片,然后逐渐分配到其他器官当中;分配稳定后,各器官标记稳定同位素之间差异不显著,表明各器官之间稳定同位素分馏作用不明显。而"新碳"和"新氮"在各器官中分配比例的差异,主要是由各器官生物量差异所致。     

^15N示踪技术应用于甘蔗氮素吸收与分配的研究

采用田间微区方式,研究在施氮量相等的条件下,基肥、分蘖肥和攻茎肥分别施用20%、30%和50%15N标记尿素对甘蔗氮素吸收及分配的影响.结果表明,甘蔗不同器官从肥料中吸收的NDFF%和NDFF均表现为攻茎肥＞分蘖肥＞基肥;氮素在甘蔗根系和叶片的分配比率均为基肥＞分蘖肥＞攻茎肥,而在蔗茎中的分配比率则是攻茎肥＞分蘖肥＞基肥;不同时期施肥甘蔗对氮素的利用率表现为攻茎肥＞分蘖肥＞基肥.     

肥料袋控缓释对桃树根系生长、氮素吸收利用及产量品质的影响

【目的】研究肥料袋控缓释和普通沟施对桃园土壤养分动态变化、桃根系生长与分布、氮素吸收利用及果实产量品质的影响,为桃园科学施肥提供参考依据。【方法】以晚熟桃‘瑞蟠21’为试材,从2012年定植开始连续5年采用肥料袋控缓释(BCRF)、等量一次沟施(FSA I)和高量两次沟施(HFSAⅡ)的方法施肥,每年4、7、10月测定土壤养分含量;第3年结果后统计果实产量并测定品质指标;第5年采用15N同位素示踪法研究不同施肥方式下桃树的氮素利用率,同时考察根系的生长与分布。【结果】连续5年肥料袋控缓释土壤中碱解氮、速效磷、速效钾养分含量比较稳定,而肥料沟施处理施肥前期土壤养分含量较高,随后呈下降趋势。连续5年肥料袋控缓释使桃树根系水平方向分布在距树体100 cm范围内,细根比例较高,占根系总长度的83.95%;而沟施处理根幅较大,等量一次沟施处理达140 cm,高量两次沟施处理可达160 cm,且细根比例较小,分别占根系总长度的75.16%和70.63%;袋控缓释处理根系生物量变化幅度小。连续5年肥料袋控缓释处理后,第5年植株的氮素利用率分别为等量一次沟施处理和高量两次沟施处理的1.39倍和1.81倍。综合连续3年产量统计结果,肥料袋控缓释处理的产量比等量一次沟施处理提高22.32%,与高量两次沟施处理无明显差异;果实品质较高量两次沟施处理显著提高。【结论】连续5年采用肥料袋控缓释,桃园土壤养分含量保持稳定,可促进细根的发生,使根系分布集中,形成"密集型根系",延长了根系寿命,并提高树体对氮素的吸收利用及果实产量和品质。     

电超滤法(EUF)浸提测定15N标记植物残体有机氮和无机氮的转化

采用电超滤法浸提土壤,分析浸提液中的N-NH₄⁺、N-NO₃^-和有机氮.测试土壤采自德国汉森的斑状砂土,用¹⁵N标记的植物残体(油菜)施入土壤,20℃恒温培养80天,以不施(油菜)为对照,培养期间共取样12次.结果表明,EUF法对¹⁵N标记的有机N的浸提能力比土壤全N中的有机N的浸提能力高出7.7倍.EUF浸提的有机氮比率较常规浸提过程的更高.前40天,培养试验中38%的有机氮被矿比,其后没有发生大的矿化.标记的有机氮的矿化在第2天达到高峰之后一直减少,直到第40天,随后处于稳定状态.标记的EUF有机氮对标记的无机N只有很微小的积累.标记的有机氮主要在第2～9天减少,但大约80%的标记无机氮在9天后明显增加.原土氮的矿化过程是明显的零级动力学,基础浓度任何时候不限制矿化.说明易矿化氮化合物总是不断得到土壤相对稳定的有机氮的补充.如果稳定状态在N矿化过程中起主要作用的话,就不可希望EUF浸提的易矿化有机氮的减少.通过氮矿化库的变化量对预测氮矿化更重要,因此,寻找适当的矿化指标来制约土壤有机氮形式和变化量显得更为紧迫.     

土壤浸提液中硝酸盐氮氧同位素组成的反硝化细菌法测定

本研究优化了采用反硝化细菌法同时测定土壤浸提液中硝酸盐氮氧同位素组成的方法。在已有研究结果的基础上,通过采用5000~8000 r·min-1的转速离心、高纯氮气吹扫1 h、减少加样量及改造仪器自动进样器等措施对已发表方法进行了优化。对国际标准样品USGS34的分析表明,0.1~0.8μg NO-3-N样品量即可以得到较稳定、准确的测定值和校正值;同一时间内制备的硝酸盐δ15N的SD介于0.05‰~0.09‰之间,δ18O的SD介于0.28‰~0.48‰之间;在三个月之内δ15N和δ18O的测定值基本一致,表明该方法具有较好的准确度、精密度和稳定性。通过研究浸提剂、保存条件以及加热对测定土壤浸提液中硝酸盐氮氧同位素组成的影响,结果表明:常用的去离子水、KCl、Ca Cl2可能都含有微量的硝酸盐,随着加样量增大,浸提剂中含有的硝酸盐可能就会影响δ15N和δ18O的测定;对于土壤硝酸盐的浸提液,冷冻保存效果较好,保证了土壤硝酸盐氮氧同位素的准确性和稳定性;尽管加热对硝酸盐标准样品USGS34和IAEA-NO3的δ15N没有显著影响,但δ18O显著升高,说明加热易引起氧同位素分馏;而土壤硝酸盐浸提液样品加热前后的δ15N和δ18O的测定值没有显著变化,因此为避免产生氧同位素分馏和节省测试时间,建议同时测定土壤浸提液硝酸盐δ15N和δ18O时直接和反硝化细菌反应。应用本方法对不同肥料处理田间土壤浸提液硝酸盐的氮氧同位素组成进行了测定。     

等氮条件下磷钾互作对氮肥利用率及烤烟产量和质量的影响 ——15N同位素示踪法

肥料合理施用在全球控制肥料施用量、降低环境污染背景下对于农业的绿色发展具有更为重要的意义,适宜的肥料配比是合理利用肥料的关键措施之一。为进一步明确不同氮磷钾比例条件下的烟叶质量特征,摸清不同肥料配比下肥料的利用率,以云烟87为材料,采用¹⁵N同位素示踪法,研究了等氮条件下不同氮磷钾配比,即不施处理（T1）,常规施肥处理（1∶0.5∶2,CK）,增钾处理（1∶0.5∶3,T2）,增磷处理（1∶1∶2,T3）和提磷增钾处理（1∶1∶3,T4）下烤烟产质量及氮肥利用率特征。结果表明：（1）等氮条件下提磷增钾的措施显著提高烟叶的产量和产值。产量表现为T4 > T3 > T2 > CK > T1,产值表现为T4 > T2 > T3 > CK > T1。与CK相比,T2、T3和T4处理的产量分别增加了11.81%、3.48%和20.72%,产值分别增加了9.66%、1.17%和19.81%。（2）¹⁵N同位素示踪标记结果表明,等氮条件下提磷增钾措施能促进烟株对硝态氮和铵态氮的吸收,提高氮肥利用率。上、中、下部叶的铵态氮和硝态氮含量（氮分布）分别为：T4 > T2 > T3 > CK。与CK相比,T2、T3和 T4处理的氮肥利用率分别增加了16.87%、15.88%和31.00%。（3）等氮条件下增钾处理的氮肥利用率高于增磷处理,产量和产值较高。结果显示,等氮条件下提磷增钾的施肥措施促进烟株对肥料的吸收,有效提高烟株的氮肥利用率,提高烤烟产量和增加农民经济收入,为优质烟叶的生产提供一定的理论依据。     

栓皮栎优树选择标准和方法的初步研究

优树选择是人们在短期内进行林木遗传改良的重要手段。分别应用平均木标准差对比法、小样地法、综合评分法对 4株 30年左右的预选树进行分析 ,初步制定出栓皮栎选优标准 ,确定 SPL- 0 4为优树。研究结果表明 ,应用小样地法进行栓皮栎选优较客观、正确 ,工作量较少 ;可以预选树为中心 ,以 2 0 m为半径设置样圆 ,分别计算预选树和平均木胸径、树高、栓皮厚度的差与平均木的比值 m D,m H和 m T,若预选树生长量指标 m D≥ 4 0 % ,m H≥ 30 % ,m T≥ 1 4 0 % ,且形质指标符合要求 ,则可确定为优树     

锐齿槲栎和栓皮栎林生态系统碳密度比较

锐齿槲栎(Quercus aliena Bl.var.acuteserrata Maxim.ex Wenz.)(RCHL)和栓皮栎(Quercus variabilis Bl.)(SPL)是鄂西地区天然栎类林主要建群种,比较不同林龄2种林分碳密度分布特征,对于评估栎类林森林碳汇功能具有重要意义。基于野外调查,采用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐的森林碳储量估算方法,研究了锐齿槲栎林和栓皮栎林乔木层、灌木层、枯落物层和土壤层的碳密度特征。结果表明,鄂西地区锐齿槲栎林和栓皮栎林碳密度为183.68、150.61 t·hm-2,且两者间碳密度分配格局存在明显差异,2种林分乔木层、灌木层、枯落物层和土壤层碳密度占总碳密度的百分比分别为53.17%、1.34%、0.64%、44.85%和35.27%、0.76%、1.50%、62.47%。锐齿槲栎林生态系统碳密度高于栓皮栎林,前者以乔木层的比例最大,后者以土壤层为主;锐齿槲栎林活体植被层比栓皮栎林具有更大的固碳能力,而栓皮栎林能产生更多的枯落物,随着林分的发育,土壤层碳密度在生态系统碳密度中所占比例逐渐减小。影响乔木层碳密度差异的因素主要为海拔和林分密度,影响土壤层碳密度的主要因素是纬度;鄂西地区栎类林以幼龄林居多,具有较大的碳汇潜力。     

栓皮栎育苗技术及苗木生长研究

研究栓皮栎在赣北地区播种育苗时间、种子处理方法、整地方式和田间管理等,以期掌握栓皮栎在赣北地区的物候期和生长量,为开展造林可行性提供依据。结果表明:栓皮栎对当地气候比较适应,适合在赣北地区大面积推广育苗。     

秦岭北坡不同林龄栓皮栎种子雨与种子库动态

[目的]研究秦岭北坡不同林龄栓皮栎（Quercus variabilisBl.）种子雨和种子库动态。[方法]对秦岭北坡林龄分别为61、140、202年的栓皮栎种群的种子雨和种子库进行研究。[结果]栓皮栎种子雨开始于8月底,9月中旬达到高峰期,并持续到10月中旬。不同林龄栓皮栎种子雨高峰期略有差异。种子雨中包括3种类型的种子：完好种子、败育种子和虫蛀种子,其中所占比例最大的是虫蛀种子（56.8%）,其次为败育种子（24.3%）。高峰期种子雨平均强度为16.8棵/m2。虫害和动物取食是种子库损失的主要途径。[结论]该研究可为栓皮栎林的经营、天然更新及人工培育提供理论指导。