长期施肥对水稻土碳氮矿化与团聚体稳定性的影响

水稻土有机碳、氮矿化过程对水稻土质量和作物养分吸收具有重要的作用,但是它们对施肥措施的响应及其与土壤结构之间的关系尚不清楚。本研究基于红壤性水稻土长期施肥定位试验,分析了不施肥(CK)、施用常量化肥(NPK)、2倍化肥(NPK2)和常量化肥配施有机肥(NPKOM)等处理下水稻土碳氮矿化特征,并研究了其与土壤团聚体稳定性的关系。结果表明NPKOM处理显著提高了土壤有机碳和全氮含量(P0.05),而单施化肥处理(NPK2和NPK)则同CK处理没有显著差异。土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率均为NPKOMNPK2NPKCK处理,其中NPKOM处理显著高于其他处理(P0.05),而后3个处理间没有显著差异。土壤氮矿化速率、累积矿化量和矿化率同土壤碳矿化的规律一致,NPKOM、NPK2和NPK处理累积矿化氮量较CK处理分别提高110.0%、29.4%和8.8%,矿化率分别提高110.8%、25.6%和13.0%。单施化肥处理(NPK和NPK2)的平均质量直径(MWD)分别降低了17.1%和15.5%,而NPKOM处理则增加了19.4%。相关分析表明,土壤碳氮矿化主要取决于土壤有机碳氮含量,而与土壤团聚体水稳定性无直接关系。在今后研究中,应重点分析土壤孔隙结构与有机碳氮周转的关系。     

不同施肥措施对稻田土壤氮矿化的影响

采集田间通过不同施肥处理的水稻土为研究对象,在室内采用淹水培养方法,研究不同施肥措施对水稻土氮矿化的影响。结果表明:与不施肥处理相比,施加氮肥和饼肥能提高土壤的氮矿化能力;与常规施氮处理相比,采用新型施肥措施,氮肥+木质素、一次施用的水稻缓释肥、氮肥+有机碳源均降低土壤的氮矿化作用,其中氮肥+有机碳源处理与常规施氮处理相比,土壤全氮增加了16.7%,但淹水培养期间土壤的氮矿化量却减少了18.5%,这一结果说明,采用这些新型施肥措施有利于增加土壤对氮的固持,降低氮素向环境损失的风险。     

模拟搅浆对水稻土结构和有机氮矿化的影响

搅浆(Puddling)是传统水稻种植过程中的重要环节,搅浆会改变土壤结构,进而影响氮转化过程。通过室内模拟试验,设置不搅动(CK)、低强度搅动(LIS)和高强度搅动(HIS)三个处理,研究搅浆引起的土壤结构变化,及其对土壤有机氮矿化的影响。首先利用湿筛法测定不同处理团聚体分布及稳定性,采用CT扫描和图像分析方法研究不同处理土壤孔隙结构,并通过室内培养法测定土壤有机氮矿化量,进一步分析土壤结构与有机氮矿化之间的关系。结果显示,与CK相比,LIS和HIS两处理中大于1 mm的水稳性团聚体含量和平均重量直径(MWD)均显著降低,LIS和HIS处理间无显著差异。CK、LIS和HIS的土壤孔隙度分别为3.3%、3.2%和3.3%,各处理间无显著差异;但三个处理的土壤孔隙形态有明显差异,CK大孔隙分布较多且连通性好,LIS和HIS处理孔隙多为球状孔隙,连通性较差。矿化培养第一周,LIS和HIS处理矿化量均快速增加,高于CK处理;但是培养2周后CK矿化氮高于搅动处理,培养试验结束时(4周)CK累积矿化氮量(N28)和氮矿化潜势(N0)显著高于LIS和HIS处理,说明搅拌降低了有机氮的累积矿化量。相关分析表明,土壤有机氮矿化与粒径大于0.25 mm的团聚体含量和当量直径为30～100μm的孔隙数量具有显著正相关关系,其内在机制尚待进一步研究。     

风干土保存时间和湿土培育时间对黄淮海平原潮土酶活性的影响

以经历18年不同施肥管理的土壤为研究对象,阐明它们经过4个不同时间保存或处理后的土壤脲酶、转化酶、脱氢酶、及FDA酶活性的动态变化。处理包括:风干保存30天或鲜土状态、风干保存210天、风干土湿润至田间持水量(25℃)条件下分别培育15天和51天;同时评估这些酶活性的变化程度与土壤本身有机碳含量之间的关系。结果表明,风干土保存时间和风干土湿润后短期培育均对脲酶活性影响很小,但风干土湿润培养51天后其活性则显著降低;随风干土保存时间延长,转化酶活性显著降低;与鲜土相比,风干土湿润培养15天后,脱氢酶活性显著提高,但继续湿润培养至51天后,其活性又降至与鲜土相当,因此风干土湿润培育一定时间后测定的脱氢酶活性可用来代表其田间自然湿度时的状态;FDA酶活性的变异程度最大,与其从鲜土状态至风干状态的活性急剧下降有关。土壤本身有机碳含量与脲酶和脱氢酶的活性变化程度成显著负相关关系,说明土壤有机碳含量是决定它们随环境条件改变而变化的主要因素之一。另外,土壤NH4+-N、NO3--N和可溶性有机碳含量对上述4种处理的响应程度也存在差异。其中风干状态土壤经湿润培育处理后,NH4+-N含量呈先降后升趋势,正好与脲酶活性变化趋势相反;而NO3--N含量整体上呈上升趋势,可溶性有机碳含量则正好相反。     

干湿交替过程中水稻土铁形态和磷吸附解吸的变化

采用室内培养试验 ,经过连续 3次淹水 落干处理 ,研究了干湿交替过程中土壤中氧化铁形态的变化以及对土壤磷吸附和解吸的影响。结果表明 ,淹水使土壤中结晶态氧化铁含量明显减少 ,无定形氧化铁和土壤对磷的吸附量急剧增加 ,磷解吸下降 ;落干则使之发生相反的变化。土壤中的无定形氧化铁含量与土壤对磷的吸附之间存在着密切的相关关系。因此 ,淹水 落干过程中无定形氧化铁的变化是影响水稻田磷有效性的一个主导因子。     

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。     

干湿交替对水稻土碳氮矿化的影响

通过室内培育试验,研究干湿交替条件下长期不同施肥处理水稻土微生物生物量和理化性状变化对土壤C、N矿化的影响机制.结果表明,与连续淹水(Cw)处理相比,干燥处理不仅显著地提高了所有施肥处理土壤有机C的矿化速率,其幅度为78%～204%,而且也提高了各处理土壤微生物生物量C和N,其幅度分别为55%～77%和57%～72%;干燥后淹水处理土壤有机C矿化速率的提高幅度为74%～95%,呈先降低再升高的趋势.土壤N的矿化在干湿交替过程的干燥处理中降低34%～78%:干燥后淹水过程仅使NPK处理的升高21%,而CK和NPKOM处理分别降低5%和13%.在培养过程中土壤Eh值仅在-60～60 mV范围时,与土壤微生物生物量C之间有显著的负相关关系.在干湿交替的干燥过程,随土壤pH值的升高土壤微生物生物量C有增加的趋势,在淹水条件下土壤pH值则仅与NPKOM处理土壤微生物生物量C之间有明显的负相关关系.干湿交替条件下土壤 pH和 Eh 值、微生物群落组成和数量与有机质的矿化之间的相互作用关系复杂,三者间的作用机理需进一步研究.     

长期不同施肥对水稻土有机氮素矿化特性影响的研究

通过定位试验研究了长期不同施肥措施对水稻土氮素矿化特性的影响。结果表明,长期不同施肥措施显著影响水稻土氮矿化势及矿化速率。与不施氮肥相比,单施氮肥使水稻土氮矿化势下降,矿化速率加快;氮肥与有机肥配施可极显著增加水稻土氮矿化势,降低矿化速率。在氮肥与有机肥配施的基础上,水稻插秧后接种“Azolla”固氮菌体可降低氮矿化势,提高矿化速率。     

保护性耕作对丘陵区水稻土团聚体稳定性的影响

长期保护性耕作通过增加土壤有机碳而成为稻田土壤结构改良的一项有效措施,而保护性耕作对土壤团聚体稳定机制的影响尚未完全清楚。本文供试土样采自耕作制定位试验水旱轮作、冬水免耕、垄作免耕和厢作免耕耕层（0～ 20 cm）土壤,土样经过糊化作用、湿润作用和再次糊化作用等预处理,用以阐明稻田土壤团聚体的破碎机制。研究结果表明：糊化作用和湿润作用后紫色水稻土团聚体稳定性差异不明显,而保护性耕作显著影响团聚体的稳定性。糊化作用后团聚体水稳性强弱顺序为：垄作免耕＞厢作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作,湿润作用后团聚体水稳性强弱顺序为：厢作免耕＞垄作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作。糊化作用下团聚体稳定性与有机碳浓度相关性不显著（r＝0.432,p＞0.05）,湿润作用下团聚体稳定性与有机碳浓度呈极显著正相关（r＝0.626,p＜0.01）。因此,研究结果说明保护性耕作有利于紫色水稻土大团聚体有机碳含量提高,进而增强团聚体的水稳性。     

稻田土壤氮矿化类型与氮肥效应

近年来许多研究工作指出:水稻一生所需的氮素主要来自土壤。一些研究还注意到,土壤有机氮的矿化强度、容量及矿化类型与水稻生长有密切的关系^[3,4]。只有弄清土壤的供氮特征,才能通过施肥技术,协调土壤供氮和水稻需氮之间的供求关系,达到合理施肥和稳产高产的目的。本工作希望用实验室培养方法,测定土壤氮素矿化量及其累积曲线类型,研究其与田间试验中水稻产量、吸氮量及氮肥效应的关系,为预测土壤供氮水平和因土施肥技术提供依据。     

干土效应对土壤生物组成及矿化与硝化作用的影响

将经过风干、过筛后的2种旱地红壤加水培养,并和新鲜土培养条件相比较,研究干土效应对土壤生物组成及矿化与硝化作用的影响.试验共4个处理(1)农田旱地风干土加水培养(RU);(2)农田旱地新鲜土培养(FU);(3)苗圃旱地风干土加水培养(RN);(4)苗圃旱地新鲜土培养(FN).结果表明红壤风干土加水预培养5 d后,细菌、放线菌、真菌数量比新鲜土显著增加(p＜0.01),细菌数量增加最为明显,农田旱地和苗圃旱地风干土处理分别是新鲜土的6.26倍和6.84倍,红壤风干土加水培养处理的微生物量碳、氮也随之增加.培养28 d后土壤中微生物数量趋于稳定,与预培养5 d时的数量相当或稍有下降,但风干后加水培养处理的微生物数量仍保持大于新鲜土的趋势(农田旱地的放线菌除外),微生物量碳、氮也存在同样的趋势.风干土加水培养后微生物数量的迅速增加,使得氮素矿化速度加快,由此导致NH+4-N量显著增加(p＜0.01),培养28 d后,NH+4-N量较预培养5 d时有所增加,且明显高于新鲜土培养处理;NO-3-N含量也增加,但新鲜土处理显著高于风干土处理.土壤风干处理对土壤自由生活线虫的影响比较大,农田旱地和苗圃旱地风干土加水培养28 d后,其自由生活线虫数量仅为新鲜土的16.0%和30.1%,显示风干土加水培养难以恢复土壤微型动物的数量.28 d的矿化和硝化培养试验结果显示,风干土加水培养处理的净矿化量和矿化率均高于新鲜土处理,苗圃旱地风干土处理的增量达到了显著水平(p＜0.05),但是硝化作用却刚好相反,农田旱地和苗圃旱地的净硝化量及硝化率均是新鲜土处理显著高于风干土处理(p＜0.05),其原因是对硝化作用起重要作用的硝化菌(氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌)数量在经历了风干过程后很难恢复到新鲜土水平.     

接种蚯蚓对潮土氮素矿化特征的影响

在室内恒温（20℃）培养，间歇破坏性采样（于培养后第2、6、13、20、27、41、55天采样）的条件下，研究蚯蚓活动对土壤中氮素矿化特征的影响。共设置4个处理：（1）对照处理-不接种蚯蚓不添加秸秆（S）；（2）仅接种蚯蚓不添加秸秆处理（E）；（3）不接种蚯蚓仅添加秸秆处理（O）；（4）接种蚯蚓并添加秸秆处理（0E）。结果表明：在整个培养时期中，仅接种蚯蚓处理（E）的土壤铵态氮和硝态氮含量均较对照处理（S）有显著提高（P〈0．05），分别较同期对照处理（S）高出0．54-5．71倍和0．04-2．01倍；接种蚯蚓添加秸秆处理（OE）的土壤中的铵态氮含量较同期仅添加秸秆处理（0）增高了0．42-7．26倍，并达到显著性差异（P〈0．05），但两处理的硝态氮含量无显著性差异（P〉0．05）。从整体水平来看，无论是否添加秸秆，接种蚯蚓处理（E，OE）的土壤矿质氮水平均较相应的对照处理（S，O）有显著提高（P〈0．05），到培养55d时，分别增加了1．93倍和2．36倍。仅接种蚯蚓处理（E）的土壤氮素矿化速率和累积矿化速率较对照处理（S）有显著提高（P〈0．05）；添加秸秆后，无论是否接种蚯蚓，土壤累积矿化速率均为负值，表现为对土壤矿质氮的净固定，而从土壤氮素矿化速率的变化来看，前期的各个时间段中主要表现为矿质氮的净固定，后期逐渐表现为一定程度的矿化。此外，仅接种蚯蚓处理（E）的全氮含量除了培养2d外，其他培养时期均与对照处理（S）有显著差异（P〈0．05），到培养55d时，其全氮含量较同期对照处理（S）增高了6．55％。相关性分析结果表明，在仅接种蚯蚓处理（E）中，培养前后蚯蚓鲜重的减少量与土壤全氮含量之间存在极显著正相关（P〈0.01），根据一元线性方程将蚯蚓损失的鲜重换算为蚯蚓体损失的氮量后发现，在整个培养期中蚯蚓体本身排泄的氮大约占土壤全氮含量增加量的百分比为42％-100％。     

我国黄土、褐土和潮土土壤中的氮素矿化潜力

在35℃下培养154天,用7、7、14、28、28、28、42天的培养间隔,测定了黄土、褐土和潮土16个土壤的氮素净矿化作用。培养前和每次间隔培养,土壤中的矿质氮用0.01 M CaCl₂淋洗收集,应用紫外分光光度计测定每次淋洗液中的NO₃-N。积累的净矿质氮与时间平方根t^1、2呈线性相关。采用G. Stanford和S. J. Smith以及J. Richter的数学模型计算了每个土壤的氮素矿化潜力N₆。结果表明,氮素矿化潜力能反映土壤的供氮能力,土壤氮素矿化潜力N₀占土壤全氮百分数为10.8—23.4%。矿化速率常数k的最可靠估算为0.0064±0.0006日^-1。     

太湖地区水稻土的氮素矿化及土壤供氮量的预测

研究土壤氮素矿化和供应,不仅是评价土壤肥力的需要,而且也有助于确定氮肥的适宜用量.在这一方面,已经积累了大量的文献,也有一些文献综述.七十年代以来,为了预测土壤的供氮量或矿化过程,也提出了数学模式.我们曾经指出,在运用水解氮定量预测土壤供氮量时,必须针对具体条件确定一个换算系数,本文就是在研究水稻土氮素矿化和供应的同时,探讨用全氮或水解氮作为预测土壤供氮量指标的初步结果.     

淹水种稻条件下化肥氮的硝化-反硝化损失的初步研究

在中性和微酸性水稻土中施用硫铵时,硝化-反硝化作用是化肥氮损失的主要途径,除了淹水后在土表形成的氧化层及其下的还原层中可以分别进行硝化和反硝化作用外,水田中的硝化微生物与具反硝化作用的极毛杆菌相伴生,无论是在土表的氧化层或其下的还原层中,或是在稻根附近的氧化层或根外的还原层中都可进行硝化一反硝化作用^[4]。本工作的主要目的是:用特制盆钵进行盆栽试验,研究在淹水种稻条件下不同机制的硝化一反硝化作用气此外也涉及到水稻的生长、氮肥的施用方法对氮素损失的影响。     

水稻生长对土壤氮素矿化的影响

淹水条件下,土壤氮素的矿化是土壤有效积温的函数.用淹水密闭培养法,预测田间种稻下土壤氮素的矿化量和矿化过程时,其准确性受到许多因素的影响.为了明确水稻生长对土壤氮素矿化的影响程度,以及不同季别的水稻在这方面的异同,我们进行了下述试验.     

SOIL PARTICLE-SIZE FRACTIONS AND NITROGEN MINERALIZATION

Fractionation of East African arable soil samples into size groups < 2 mm has significantly influenced mineralizable N values. There was no evidence to suggest that refined soil fractions of < 2 mm would be an advantage for the determination, by incubation methods, of mineralizable N. Differences were more nearly related to simple physical fractionation of the soil. Organic C, total N, and silt contents of the different particle-size fractions were positively and significantly correlated with mineralizable N; coarse plus fine sand content of the different soil fractions was negatively and significantly correlated with mineralizable N.     

上海地区水稻土氮素矿化及其模拟

采用改进的培养方法和分析手段研究了上海地区典型水稻土淹水条件下的氮素矿化过程。结果表明矿化量为全N的 4 0 %～ 9 4 % (N 6 0～ 2 4 1mgkg-1)。通过偏相关分析 ,矿化量只表现为与全N相关。矿化期间pH变化较大且与矿化量直线相关。选择 (1)有效积温式 ;(2 )一级反应式 (One pool模型 ) ;(3)两部分一级反应式 (Two pool模型 ) ;(4 )带常数项的一级反应式 (Special模型 ) ,对实验结果进行了拟合。非线性拟合表明Two pool模型和Special模型最优 ,后者体现出温度效应。通过参数分析和实际应用可能性剖析 ,认为Special模型能对实际情况下的氮素矿化作出更为准确的描述