土壤氮素矿化的温度水分效应

应用一级反应动力学模型分析了不同温度、水分条件下间歇淋洗和分次提取通气培养法生成的累积净矿化氮与时间的关系。结果表明,温度对土壤氮素矿化速率常数有明显影响。间歇淋洗加砂培养的回归式为:1ogK=6.80-2497/T;不加砂培养为:1ogK＝4.19-1817／T;分次提取培养为:logK=6.47-2937／T。矿化速率常数与水分含量符合直线关系,矿化氮量随水分含量的升高而增加。温度、水分对矿化速度有明显的正交互作用。     

温度和水分对华中地区菜地土壤氮素矿化的影响

为研究华中地区菜地土壤的矿化特征和矿化规律,拟定菜地土壤合理的氮肥施用量,本文以华中地区两种典型菜地土壤——黄棕壤和潮土为研究对象,利用室内连续培养试验研究了温度、水分对菜地土壤矿化的影响。结果表明,黄棕壤的矿化速率和氨化速率均随着温度的升高而升高;硝化速率在15%和25%含水量下随温度的升高而升高,而在35%含水量下随温度的升高而降低。潮土矿化速率在15%含水量时随温度的升高而升高,而在25%和35%含水量下随温度的升高先增加后减小;硝化速率在15%和35%含水量时随温度的升高而增加,25%含水量时随温度的升高先增加后降低;氨化作用随温度的升高而降低。黄棕壤的矿化量在含水量为25%、温度35℃时高达34.9 mg.kg 1;潮土的矿化量在含水量为25%、温度为25℃时最高,为63.9mg.kg 1。不同温度下潮土矿化量均大于黄棕壤。黄棕壤的氨化速率随含水量的增加而增加,硝化速率随含水量的增加而降低,矿化速率则在含水量25%时最大。潮土的氨化、硝化和矿化作用随水分变化不明显。本研究还发现,25%的含水量是黄棕壤微生物活性的水分临界点,潮土的水分临界点不明显。通过对土壤氮素的矿化速率与水分含量和温度之间的函数关系模拟发现,黄棕壤模拟效果好于潮土。     

我国主要植烟土壤氮素矿化潜力研究

为研究我国植烟土壤潜在供氮能力及其分布状况,从18个烤烟主产省的317个县采集了500多个土壤样品,采用Stanford的间歇淋洗好气培养法,测定了土壤氮素矿化势和矿化速率常数。结果表明,植烟土壤氮素矿化速率常数（k）平均为0.017/d,土壤氮素矿化势（No）平均为130.6 mg/kg,变幅为5.5～372.0 mg/kg,0—30 cm土壤累积潜在供氮量达到了470.2 kg/hm2。不同植烟区土壤矿化势差异显著,黄淮烟区、北部西部烟区、东北烟区、南部烟区、长江中上游烟区、长江中下游烟区、西南烟区土壤矿化势的分别为:64.1、78.8、99.0、119.9、127.8、135.0 和160.5 mg/kg。其中南方烟区（南部烟区、长江中上游烟区、长江中下游烟区、西南烟区）的矿化势显著高于北方烟区（北部西部烟区和东北烟区）和黄淮烟区。不同类型土壤矿化势存在显著差异,即使是同一类型土壤,其矿化势变异仍很大。因此应从宏观上把握全国植烟土壤的供氮潜力,对于土壤供氮潜力过高的区域,在植烟土壤区划中应考虑进行调整,而对较高的区域,可以考虑采用农艺措施进行调控,减少烟株生育后期氮素供应;而对于土壤供氮适量的区域,应作为优先发展烤烟生产的区域。     

温度对不同年限日光温室土壤氮素矿化特性的影响

【目的】日光温室作为具有我国特色的一种高强度的栽培方式,过量施肥问题突出。随着温室栽培在我国北方地区规模的不断扩大,由此带来的土壤退化和地下水污染问题值得关注。不少研究表明,随着日光温室栽培年限的增加,土壤有机质含量不断增加;且温室栽培中的土壤温度与露地存在很大差异,其土壤氮素矿化特性如何,尚缺乏研究。【方法】本研究以位于黄土高原南部陕西省杨凌示范区不同栽培年限的日光温室土壤为研究对象,采用室内好气培养法(84 d)测定不同培养温度(20℃和30℃)对不同年限温室(0 3年)土壤0—20 cm及20—40cm土层氮素矿化量,采用一级动力学方程拟合土壤氮素矿化曲线,根据土壤氮矿化势(N0)评价不同栽培年限温室土壤氮素矿化特性。【结果】1)随着日光温室栽培年限的增加,土壤有机质、全氮含量和氮素累积矿化量随之显著增加。2)30℃的土壤氮素累积矿化量高于20℃的矿化累积量;栽培年限长的日光温室矿化作用对温度的敏感程度高于年限短的温室。3)若温度和栽培年限同时增加,土壤氮素累积矿化量随之增加,说明温度和栽培年限对土壤氮素净矿化量有一定的交互作用,但差异不显著(P0.05)。4)日光温室栽培年限越长,土壤氮矿化势(N0)越大;与种植前相比,第2a、3a温室土壤氮矿化势增加了5.59和11.48倍。5)回归分析表明,0—20 cm土层土壤有机质含量每增加1 g/kg,20℃和30℃条件下土壤氮矿化势(No)分别增加2.70及3.18 mg/kg;土壤全氮含量每增加1g/kg,No分别增加37.28及43.12 mg/kg。【结论】日光温室土壤氮素矿化量随其栽培年限的增加显著增加;培养温度由20℃增加到30℃,土壤氮素矿化量也明显增加,日光温室栽培年限和温度对土壤氮矿化有一定的正交互效应。因此,在日光温室氮素管理中应考虑栽培年限和温度对土壤氮素矿化的影响,以采取针对性的氮素管理措施。     

华中地区两种典型菜地土壤中氮素的矿化特征研究

以华中地区两种典型的菜地土壤——黄棕壤和潮土为研究对象,利用室内连续培养试验研究了菜地土壤氮素的矿化规律和矿化特征.结果表明,黄棕壤和潮土氮素的矿化以硝态氮量较多,铵态氮较少.两种土壤的矿化速率随培养时间的延长而降低,培养13周以后黄棕壤的矿化速率为N 0.13 mg/(kg.d),潮土为N 0.32 mg/(kg.d).随着培养时间的延长,黄棕壤和潮土的累计氮矿化量缓慢增长.培养结束时黄棕壤矿化量为N 68.65 mg/kg,潮土矿化量为N109.37 mg/kg,分别占土壤全氮量的24.52％和21.45％.黄棕壤和潮土氮素的矿化势分别为N 74.63 mg/kg和123.45mg,/kg,分别占土壤全氮量的26.65％和24.21％.     

有机肥施用对植烟土壤氮素矿化及土壤酶和微生物群落的影响

为探索不同有机肥对植烟土壤氮素矿化及土壤微生态的影响。在等氮(100 mg/kg)投入和30℃条件下对施入不同有机肥(植物源有机肥、芝麻饼肥、生物质炭有机肥)的土壤进行室内培养，分析不同时期土壤NO3–-N和NH4+-N含量、土壤酶活性及细菌群落多样性的变化。结果表明：施用不同有机肥均可提高土壤矿质氮含量，在培养前期以饼肥矿化量最高，矿化速率最快，而后期为生物质炭有机肥处理的氮素矿化量、矿化速率高于其他处理；施用生物质炭有机肥、植物源有机肥均可显著提高土壤脲酶、硝酸还原酶活性，芝麻饼肥对蛋白酶、蔗糖酶活性有显著的提升作用；相较不施有机肥处理，添加不同有机肥的土壤细菌多样性明显提升。优势菌门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门，优势菌属为Sphingomonas、RB41,Sphingomonas在不施有机肥处理中最高，RB41在生物质炭有机肥处理中最高。Sphingomonas与蔗糖酶活性呈正相关关系，与脲酶、硝酸还原酶均呈负相关关系；PCA分析显示，生物质炭有机肥处理的细菌群落结构与其他处理相比差异较大。施用芝麻饼肥有利于促进早期氮素矿化，提高矿化量，而生物质炭有机肥后期矿化量较...     

土壤氮素矿化对烤烟产量和尼古丁含量的影响

Nitrogen （N） supply is the most important factor affecting yield and quality of flue-cured tobacco （FCT）. A field experiment and an in situ incubation method were used to study the effects of soil N mineralization in the later stages of growth on yield and nicotine content of FCT in Fenggang and Jinsha, Guizhou Province. The yield and market value of FCT at Fenggang were much lower than those at Jinsha. However, the nicotine content of middle and upper leaves was much higher at Fenggang than at Jinsha when the same rate of fertilizer N was applied, which might be due to a higher N supply capacity at the Fenggang site. At later stages of growth （7-16 weeks after transplanting）, the soil net N mineralization at Fenggang （56 kg N ha^-1） was almost double that at Jinsha （30 kg N ha^-1）. While soil NH4-N and NO3-N were almost exhausted by the plants or leached 5 weeks after transplanting, the N taken up at the later growth stages at Fenggang were mainly derived from soil N mineralization, which contributed to a high nicotine content in the upper leaves. The order of soil N contribution to N buildup in different leaves was： upper leaves 〉 middle leaves 〉 lower leaves. Thus, soil N mineralization at late growth stages was an important factor affecting N accumulation and therefore the nicotine content in the upper leaves.     

饼肥在植烟土壤中的矿化速率和腐殖化系数分析

砂滤管试验结果表明,烟田土壤中饼肥的有机C、N分解快、易释放,前期(50 d内)释放N 71.03%~85.93%,占烟草全生育期N素释放量的79.67%~90.49%,满足了烟草最大吸收期对氮的需要;后期释放出较少的N量,既有利于烟叶成熟期落黄,又不会因缺肥造成烟叶早衰而影响品质,因此经发酵腐熟的饼肥N素释放规律符合烤烟对N素需求规律。饼肥的腐殖化系数较小。     

旱地土壤氮素矿化参数与氮素形态的关系

应用间歇淋洗培养方法 ,以长期不同培肥定位试验土壤为研究对象 ,求得土壤氮素矿化参数 ,并探讨氮素矿化潜势 (N0)、碱解氮、微生物氮、可浸提易矿化氮、全氮之间的关系。结果表明 ,在 35℃和 20℃条件下培养 ,一级动力学模型能够很好的拟合试验数据 ,模拟方程和模拟参数均达到极显著水平。经过 15年的培肥和轮作 ,无论是单施氮肥区 ,还是氮肥与有机肥配合施用区 ,N0均有不同程度的增加 ,这标志着土壤活性有机氮库增加。k值变化范围在0.004628～0.013148d-1之间 ,说明可矿化氮以每天 0.46 %～1.31%的平均速率矿化释放。而且 ,在本试验条件下 ,淋洗液中均含有一定数量的可溶性有机态N ,因此进行氮素矿化研究时 ,同时测定NH4-N、NO3-N和Norg的含量是必要的。 35℃下 ,N0 占全氮的比例为 7.23%～17.36% ,变异系数30.4% ;易矿化有机态氮占全氮的比例为0.27%～0.48% ,变异系数 200% ;碱解氮占全氮的比例为 5.55%～6.54% ,变异系数仅 5.8% ;微生物氮占全氮的比例在 2.16%～5.18%之间 ,变异系数28.8%。从几种指标测得的平均值看 ,N0碱解氮 微生物氮 易矿化氮 ,而变异系数是N0微生物氮 易矿化氮 碱解氮。虽然N0的绝对值远高于田间实际矿化量 ,     

不同土壤质地和含水率对炭基肥料氮素矿化的影响

为了探究土壤特性对炭基肥料氮素矿化的影响,采用室内培养和大田小区试验,分析了炭基肥在不同土壤质地(砂质壤土、粉砂质壤土、黏土)及含水率(80%、60%、40%田间最大持水量)条件下,氮素矿化动态变化特征。结果表明:在室内培养条件下,对于不同土壤质地,炭基肥在砂质壤土条件下矿化势最高,其次为黏土,最低的为粉砂质壤土;对于不同田间持水量,在粉砂质壤土条件下,炭基肥矿化势最高的为80%田间最大持水量(80%SMC),其次为60%SMC,最低的是40%SMC;在砂质壤土和黏土条件下,炭基肥的矿化势均表现为60%SMC> 80%SMC> 40%SMC。培养状态下粉砂质壤土、砂质壤土、黏土条件下最大氮素有效性分别是34.12%、56.31%、41.14%,而在大田条件下,炭基肥单季氮素最大矿化率在粉砂质壤土、砂质壤土、黏土3种土壤质地下分别是50.61%、32.27%、34.29%。     

水热对三峡水库消落带退耕稻田土壤有机碳矿化的影响

采用模拟培养的方法,研究了不同水热条件对三峡水库消落带退耕稻田土壤有机碳(SOC)矿化的影响。试验共设3个培养温度(10、20和30℃)和4个水分梯度(40%田间持水量(WHC)、70%WHC、100%WHC和浅层淹水)。结果表明:1在66天培养期内,各培养温度(10~30℃)下,70%WHC、100%WHC和浅层淹水处理之间的SOC累积矿化量均无明显差异,其中10℃培养时40%WHC处理下的累积矿化量要显著低于70%WHC和100%WHC水分处理(P0.05),但与浅层淹水无明显差异,而20℃和30℃培养时40%WHC处理下的累积矿化量则要显著低于其他水分处理,表明相较于70%WHC的水分处理,40%WHC水分处理会抑制消落带退耕稻田SOC矿化,而高水分(100%WHC和浅层淹水)对SOC矿化则无明显促进和抑制作用。2在相同水分条件下,消落带退耕稻田SOC累积矿化量均随培养温度升高而增加。3高温下各水分处理之间的温度敏感性无显著差异,而低温下水分对温度敏感性有显著影响,低温浅层淹水处理下的Q10为2.33,显著高于40%WHC处理,与70%WHC和100%WHC处理之间无明显差异。且随着温度升高,浅层淹水下消落带退耕稻田SOC矿化的温度敏感性显著降低,而在土壤含水量≤100%WHC下则无明显变化。温度和水分均能显著影响SOC矿化,但二者无明显的交互效应。4双库一级矿化动力学模型拟合结果表明,水分和温度通过影响消落带退耕稻田土壤易分解有机碳含量和难分解有机碳的矿化速率,从而影响SOC矿化。     

有机物料对植烟土壤氮素矿化及微生物性质的影响

采用稻草、油菜、黑麦草和菜籽饼等4种有机物料,采集高有机质含量(68.2 g·kg^–1)烟-稻轮作土壤和低有机质含量(17.2 g·kg^-1)旱地植烟土壤,在等氮(100 mg·kg^-1)投入条件下通过室内培育实验,分析了不同培育时段土壤无机氮(NO3-、NH4+)矿化动态、土壤酶活性以及微生物功能多样性的变化。结果表明:植烟土壤矿化氮动态特征与施用有机物料碳氮比(C/N)密切相关,高有机质植烟土壤中添加稻草、油菜和黑麦草显著降低土壤净矿化氮水平,而低C/N的菜籽饼添加显著促进了土壤净矿化速率,引起土壤无机氮积累。在低有机质植烟土壤添加各有机物料明显提升了土壤硝化速率,但稻草和油菜添加显著降低了培养前期土壤无机氮浓度;而菜籽饼添加显著促进了土壤的净矿化速率,在短期培养内(7 d)土壤铵态氮浓度较对照土壤增加了3.3倍~3.7倍。施入高C/N的有机物料显著提升了土壤微生物功能多样性,引起土壤酶活性增高;但不同物料添加下土壤微生物群落变异不同,诱导了对碳源利用类型不同的微生物种群变化。因此,烟-稻轮作区的高有机质植烟土壤上合理施用稻草是改善烤烟品质重要措施,而对旱地植烟土壤应更加重视高氮源有机肥料的施用,以实现不同植烟区提质增效的目标。     

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。     

湿地生态系统土壤氮素矿化过程研究动态

土壤氮素的矿化过程与土壤供氮能力及氮素损失密切相关,其对于氮素生物地球化学过程的生态意义重大。本文综述了当前湿地土壤氮素矿化过程的研究方法、模型表征以及影响因素的研究动态。氮素矿化过程的研究主要集中在净矿化作用方面,而其研究模型又主要包括矿化动力学模型、热力学模型和环境效应模型。影响湿地土壤氮素矿化过程的因素主要包括湿地气候条件、水文条件、土壤理化性质、枯落物性质、土壤生物区系及人类活动等。今后研究的重点应包括:(1)氮素矿化过程的驱动机制与驱动因素;(2)概念模型与应用模型的表征;(3)全球变暖、降水改变以及人为碳、氮输入对矿化过程的影响;(4)人类活动在湿地土壤氮素矿化过程中的作用。     

外源氮输入对土壤有机碳矿化和凋落物分解的影响

目前,由人类活动造成的陆地生态系统氮输入量已经远远超过了其自身的生物固氮,外源氮输入的增多已经并将继续对土壤有机碳矿化和凋落物分解产生影响。本文分析了国内外有关氮输入增多对土壤有机碳矿化和凋落物分解的影响及其机理:由于研究点环境状况不同,凋落物性质的差异和分解阶段的不同等原因,氮输入对土壤有机碳矿化的结果主要表现为抑制或促进作用;对凋落物分解的影响表现为促进、无影响和抑制三种效果,有关其作用机理还有待进一步深入研究。着重指出对于作为大气CO2"汇"的沼泽湿地,氮输入的增多能够对其碳"汇"功能产生影响,因此进行氮输入对湿地土壤有机碳矿化和凋落物分解方面的研究,对于探讨湿地碳循环对外源氮输入的响应及其机理非常重要。     

Comparison of Different Models to Simulate Soil Temperature and Moisture Effects on Nitrogen Mineralization in the Soil

The rate of mineralization of organic nitrogen (N) in soils depends on environmental factors, specially temperature and water content. In this paper, different models that describe temperature and water content effects on mineralization are examined and the values of the factors used in the different models are compared. The results of mineralization simulations, using the different models at different levels of water content and temperature, are compared with experimental field data from the literature. The results show that the principal differences are found at temperatures greater than 25°C and at water content levels near saturation and near permanent wilting point. The different models were used for an estimation of net mineralized N under field conditions in a soil with ryegrass by using a deterministic model of water and N transport in the soil. The results confirm the differences of moisture and temperature effects on mineralization when the soil became very dry and wet during the rainy months.     

Relations Between Net Nitrogen Mineralization and Soil Characteristics Within an Arable Field

Within-field variations in plant-available soil nitrogen (N) are likely to be affected by differences in soil characteristics. To study this, a 3- year field investigation was conducted during 1998-2000 on a 15 ha arable field in Sweden with considerable within-field soil texture variability. In 34 plots soil N uptake by crops, net nitrogen mineralization (Nm) during the growing season and soil mineral N in spring and shortly after harvest were determined. Beside these parameters, topography, soil organic matter content (SOM), clay content, pH(H 2 O) and grain yield were recorded. The variations in Nm were considerably large both within the field and between years. The within-field variation in Nm could partly be explained by the variation in SOM and clay content (adjusted coefficient of determination = 0.23, P <0.001). The pattern in Nm differed between years, partly because of seasonal variations in soil moisture. For these reasons, the pattern of Nm is difficult to predict without seasonal adjustments.     

水分状况对水稻土有机碳矿化动态的影响

水分状况影响土壤水溶性有机C(DOC)溶出,而DOC含量变化与土壤有机C矿化动态有密切关系。通过室内试验,研究了不同水土比提取条件对太湖地区水稻土(黄泥土)DOC含量的影响,观测了培育过程中土壤DOC含量及土壤有机C矿化的动态变化。结果表明,土壤DOC含量随着水土比的增大而升高,且两者之间呈显著的线性关系。长期室内恒温培育条件下,淹水处理土壤DOC含量显著高于好气处理(P<0.01),且在整个培养期内都保持这一趋势,而两处理之间的差值则表现为先增大后减小。培育过程中,土壤日均矿化量好气处理高于淹水处理,但两处理之间的差值则随着培养时间延长而不断缩小。