土壤微生物生物氮与植物氮吸收的关系

The contents of the soil microbial biomass nitrogen (SMBN) in the soils sampled from the Loess Plateau of China were determined using chloroform fumigation aerobic incubation method (CFAIM),chloroform fumigation anaerobic incubation method (CFANIM) and chloroform fumigation-extraction method (CFEM). The N taken up by ryegrass on the soils was determined after a galsshouse pot experiment. The flushes of nitrogen (FN) of the soils obtained by the CFAIM and CFANIM were higher than that by the CFEM, and there were significantly positive correlations between the FN obtained by the 3 methods. The N extracted from the fumigated soils by the CFAIM,CFANIM and CFEM were significantly positively correlated with the N uptake by ryegrass. The FN obtained by the 3 methods was also closely positively correlated with the N uptake by ryegrass. The FN obtained by the 3 methods was also closely positively correlated with the plant N uptake. The contributions of the SMBN and mineral N and mineralized N during the incubation period to plant N uptake were evaluated with the multiple regression method. The results showed that the N contained in the soil microbial biomass might play a noticeable role in the N supply of the soils to the plant.     

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。     

紫色土区植物篱对坡面土壤微生物特性的影响

土壤微生物是土壤的重要组成部分,对土壤肥力的形成和植物营养的转化起着积极的作用,是土壤肥力和环境变化的重要指标。通过土壤微生物量测定,研究新银合欢植物篱对紫色土区坡地农耕地、经济林地2种土地利用方式及10°,15°坡度下0-20cm土层土壤微生物特性的影响。研究发现：新银合欢植物篱可以明显提高土壤中细菌、放线菌、真菌的数量及微生物量碳、氮含量;植物篱对经济林地小区土壤微生物数量,微生物量碳、氮的影响作用总体上大于对农耕地小区的,同时对10°农耕地的影响作用总体上大于对15°农耕地的;下坡的三大微生物数量,土壤微生物量碳,氮平均含量明显比上坡的多,下坡距离植物篱带最近采样点处三大微生物数量,土壤微生物量碳,氮含量明显比其他采样点的多。表明定植新银合欢植物篱有利于减少土壤肥力衰退,有利于土壤碳、氮素固持。     

添加不同外源氮对长期秸秆还田土壤中氮素转化的影响

【目的】秸秆还田能够改变土壤中各活性氮库的含量与比例,进而影响土壤氮素供应能力。本文研究了长期秸秆还田条件下添加不同外源氮对土壤中不同形态氮素的影响,旨在明确长期秸秆还田土壤活性氮库的含量差异。【方法】长期定位施肥试验点位于湖南省望城县(112°80′N、28°37′E,海拔高度100 m)。试验开始于1981年,供试土壤为第四纪红色黏土发育的水稻土,轮作制度为稻—稻—冬闲。2014年晚稻收获后,采集单施化肥和长期秸秆还田配施化肥两个处理的耕层土壤样品,开展室内培养试验。每个土壤样品设置灭菌和不灭菌两组主处理,在主处理下设:对照(CK)、添加尿素(N 150 kg/hm^2,U)、添加秸秆(N 150 kg/hm^2,S)和添加尿素和秸秆(N 300 kg/hm^2,U+S)四个副处理,4次重复。在25℃下恒温培养5、10、20、30、50、90、130天时,分析土壤铵态氮、硝态氮、微生物氮和可溶性有机氮含量。【结果】1) U、S和U+S处理均显著提高土壤铵态氮和硝态氮含量,高低顺序为U> U+S> S> CK。非灭菌条件下,U处理的土壤铵态氮含量较其他处理高出90.8%~288%。2)灭菌后土壤铵态氮长期维持在较高水平,其向硝态氮转化过程受阻。在培养90天内,土壤硝态氮、微生物氮和可溶性有机氮含量均处于较低水平。3)而不灭菌条件下,各处理土壤硝态氮均在培养50天后迅速增加,至培养结束土壤硝态氮达最大值(117.43~243.17 mg/kg)。4)土壤微生物氮和可溶性有机氮分别于培养20天(106.72~244.01 mg/kg)和30天(95.76~140.63 mg/kg)时达到最大值。5)至培养结束,灭菌条件下长期NPKS土壤中U+S处理可溶性有机氮显著高于其他处理,较U和S处理分别提高51.55%和29.96%。【结论】添加不同外源氮有利于提高长期秸秆还田土壤中活性有机氮的含量,尤其是添加秸秆和尿素处理,能够显著提高土壤氮素的供应能力。     

植物多样性对土壤微生物的影响

生物多样性强烈地影响生态系统的过程，生态系统过程的变化可导致生物多样性衰减并因素导致生态系统功能衰退，植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性有成正比的影响。土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随植物种数量的对数和植物功能组的数量而直线上升，其原因可能是由植被流入土壤的物质和能量的多样性和数量的增加，也可能是由土壤动物区系起作用的土壤微生境的多样性的增加造成的，由于植物多样性的丧失所引起的植物生物量的减少对分解者群落有强烈的影响，微生物生物量将可能减少，因为在大多数陆地生态系统中，有机碳源限制着土壤微生物的活性。     

添加秸秆对土壤矿质氮量、微生物氮量和氮总矿化速率的影响

采用室内恒温培养法,研究了在乌沙土上添加15N标记秸秆后,秸秆15N在矿质氮、微生物氮和土壤不同组分中的分配情况,并应用氮同位素库稀释法测定了秸秆在乌沙土上的氮总矿化速率。结果表明:将秸秆添加到土壤后,微生物氮量显著增加,而土壤矿质氮量在14天时迅速下降。随着秸秆的分解,秸秆15N进入矿质氮库和微生物氮库,矿质15N在第7 d时最高,占到添加秸秆15N的6.7%,微生物15N在第14 d最高,占到添加秸秆15N的18.1%,随后矿质15N和微生物15N量都下降。56 d时,仍有50.8%的秸秆氮没有分解掉,5.4%的秸秆15N进入土壤53μm~2 mm组分,15.5%进入2~53μm组分,14.6%进入小于2μm组分,有13.6%的秸秆氮损失掉。在培养开始时,乌沙土的氮总矿化速率为2.81 mg kg-1d-1,秸秆在乌沙土上的氮总矿化速率分别为2.50 mg kg-1d-1。     

不同土地利用方式对土壤微生物生物量氮的影响

研究了长期定位试验不同土地利用方式下土壤微生物生物量氮的变化,结果表明:农田生态系统中,长期施用化肥并不能提高微生物生物量氮的水平,但可以加快其周转速率。NPK配合猪厩肥处理的微生物体氮含量最高,周转也最快。林地和草地生态系统中,荒地处理由于积累的有机物很多,其微生物量氮最大,其次是林地处理和割草处理,裸地处理的微生物生物量氮最低。各处理的土壤微生物量周转速率为:NPK+M>荒地>林地=割草>NPK>CK>裸地。     

生物反硝化抑制剂原花青素对土壤氮转化及植物生长的影响

我国农业生产氮肥投入量大,但利用率低,氮素损失严重。其中,由反硝化过程产生的氮素损失占比最高可达50%以上,有效调控土壤反硝化过程对于减少农业生态系统氮素损失、降低氮素环境污染具有重要意义。生物反硝化抑制剂(biodenitrification inhibitors,BDIs)是一类植物分泌的次生代谢产物,其中的原花青素已被证实可促进土壤氮素储存并增加作物产量,有望成为一种高效且绿色的氮素调控物质。本文系统梳理了BDIs的发现及其反硝化抑制机制,总结了目前国内外BDIs研究领域的主要进展,并对未来研究方向进行了展望,以期为BDIs施用技术及产品的开发、农产品质量的提升及现代农业绿色健康发展提供借鉴。     

不同施肥方式对水稻产量、吸氮特性和土壤氮转化的影响

采用15N示踪研究了盆栽条件下,不同施肥方式对水稻产量、吸氮特性和土壤氮转化的影响。结果表明,等氮磷钾量条件下,有机无机肥料一次性基施,有利于氮素向稻谷转移,其增产效果高于单施化肥,且具有氮利用率高、损失少、土壤残留多和省时省工等特点,是兼顾高产和地力保持的施肥方法。     

不同植被类型对土壤微生物量碳氮及土壤呼吸的影响

对四种植被类型下土壤微生物量碳、氮、土壤呼吸速率以及代谢熵的研究,结果表明,土壤微生物量碳、氮以及土壤呼吸在四种植被类型间差异显著,而土壤微生物代谢熵之间差异不明显。且不同植被演替阶段土壤微生物量碳、氮从初级阶段到次生林阶段逐步增大,从次生林到成熟林阶段明显减小;土壤呼吸随着植被的正向演替,呼吸速率逐渐增强;四种植被类型间土壤微生物代谢熵在次生林中最低,为0.44mgg-1h-1,万熟林地中最高,为1.01mgg-1h-1,表明土壤微生物对土壤碳的利用效率次生林较高,成熟林地较低。     

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。     

湿地植物对土壤生态系统中氮含量变化的响应

氮是植物生长必需的生源要素之一,湿地生态系统中土壤氮转化过程直接影响着湿地植物可吸收利用的有效氮含量的多寡,对植物的生长、演替和初级生产力具有明显的制约作用;湿地植物在富氮土壤中生长能够获得较高的生产力;灰色关联分析表明湿地植物氮含量主要受土壤中铵态氮和硝态氮含量变化的制约;建坝、农耕、放牧、排水等人类干扰活动也可通过改变湿地土壤氮含量而对湿地植物的生长产生影响.     

生物黑炭对黑土根际土壤氮素转化强度及无机氮的影响

采用盆栽试验,研究了生物黑炭对大豆根际土壤氮素转化强度及无机氮的影响。结果表明:固氮作用强度在结荚期达到最大值,此后逐渐呈现出降低的趋势。氨化作用强度在开花期、结荚期和鼓粒期有显著差异,5%生物黑炭处理的氨化作用强度均显著高于CK处理。硝化作用强度在苗期、开花期和结荚期,N_2Y_5和N_1Y_5处理下的根际土壤硝化作用强度与CK处理均存在显著性差异;在鼓粒期和成熟期,只有N_2Y_5处理与CK处理存在显著性差异,分别比CK处理提高了58.87%,84.49%。生物黑炭的适量施用提高了根际土壤铵态氮的含量。苗期、花期、结荚期和鼓粒期不同处理之间铵态氮含量存在显著差异,成熟期差异不显著。合理的生物黑炭施用量对硝态氮利用起着关键性的作用,在苗期、花期、结荚期、鼓粒期,5%生物黑炭的处理均显著高于CK处理,在成熟期,N_1Y_5,N_1Y_(10)和N_2Y_(10)处理下的根际土壤硝态氮含量比CK处理显著降低了20.73%,21.04%,22.85%。     

模拟氮沉降下施石灰对休耕红壤优势植物根际土壤微生物群落的影响

氮沉降引起红壤酸化加剧和土壤生态系统功能退化。采用休耕植物自然演替恢复土壤生物多样性和生态系统功能;同时,针对氮沉降造成的土壤酸化,通过施石灰来调控土壤pH,以期加速土壤生态恢复进程。土壤微生物群落结构的改变能够指示土壤恢复措施的影响。为探究氮沉降背景下,石灰施用措施对休耕红壤生态功能的恢复效果,以高强度农作休耕地上最初出现的优势植物狗尾草(Setaria viridis(L.)Beauv)根际为研究对象,研究模拟氮沉降(0kg·hm~(–2)、45kg·hm~(–2)和90kg·hm~(–2))下施石灰(0 kg·hm~(–2)和110 kg·hm~(–2))对根际土壤微生物群落的影响。结果表明,模拟氮沉降降低了各类群微生物磷脂脂肪酸(PLFA)量、革兰氏阴/阳性细菌比及香农多样性指数。在没有额外施氮的处理中,施石灰降低了各类群微生物PLFA量。而氮和石灰交互作用下,各类群微生物PLFA量均随氮沉降量增加而增加。结构方程模型显示,石灰对微生物群落的影响最为强烈;模拟氮沉降和施石灰通过综合影响土壤pH、养分有效性及植物—微生物养分竞争而改变微生物群落结构和多样性。总之,模拟氮沉降下施用石灰措施能够改善休耕红壤生境,降低因氮沉降造成的酸化对根际微生物群落的危害,加速土壤生态系统恢复。     

滴灌减氮对植烟土壤无机氮变化及烟株氮积累的影响

为明确滴灌施肥条件下减量施氮对土壤无机氮变化特征、烟株氮积累规律的影响,于2016年在登封进行了田间试验,试验共设置5个处理:T0:不施氮肥;T1:常规施肥;T2:减氮15%;T3:减氮30%;T4:减氮45%。分析了0~20、20~40、40~60 cm土层无机氮含量及烟株氮积累量变化,并对0~20 cm土层无机氮含量拟合曲线及烟株氮积累拟合曲线特征值进行分析。结果表明,滴灌施肥能够显著提高栽后40、50 d时0~20 cm土层无机氮含量,显著降低栽后50 d时40~60 cm土层无机氮含量;减氮15%~30%对烟叶产量、生育期内烟株氮素积累量均无显著影响,减氮45%烟叶产量、烟株氮积累量、烟叶氮积累量分别显著下降11.52%、10.53%、10.50%;氮肥农学效率(NAE)、氮肥偏生产力(NPFP)均以T4处理最高,且随施氮量增加逐渐下降,氮肥表观利用率(ARE)以T3处理最高,氮收获指数(NHI)、氮肥生理利用率(NPE)与施氮量间无明显关系。减施氮肥土壤无机氮下降持续时间及烟株氮素快速增长时间会延长,无机氮最大下降速率及烟株最大氮积累速率降低,不利于烟株氮素快速积累。因此,综合考虑认为,在该地区条件下,滴灌施肥减氮15%~30%有利于氮肥高效应用。     

秸秆还田方式及施氮量对滴灌棉田土壤有机碳氮的影响

通过连续7年田间定位试验,采用2因素试验设计,设置秸秆不还田(CK)、秸秆直接还田(ST)和秸秆炭化还田(BC)3种秸秆还田方式和0(N0),300(N300),450(N450) kg/hm²3个施氮(N)量,研究秸秆直接还田和炭化还田配施氮肥对土壤碳氮含量和棉花产量的影响。结果表明:ST和BC处理土壤有机碳含量呈现逐年递增趋势,且BC处理增幅大于ST处理。第7年,在各施氮水平下,ST处理较CK处理土壤有机碳提高33.28%~36.43%,BC处理较CK处理土壤有机碳提高58.56%~63.25%。多年秸秆还田(ST和BC)可以提高土壤全氮含量,N0水平下,ST处理全氮含量最高;N300水平下,BC处理7年后土壤全氮含量较ST处理显著提高;N450水平下,5年后BC处理土壤全氮含量高于ST处理。在N0水平,ST和BC处理提高了土壤碳/氮,N300和N450水平,BC处理提高了土壤碳/氮。秸秆炭化还田配施氮肥显著提高了棉花产量,N300和N450条件下,BC处理较CK增产17.43%~17.89%。因此,多年秸秆炭化还田配施氮肥可增加土壤有机碳含量,氮库容量和土壤碳/氮,提高棉花产量。     

控释氮肥配施尿素对土壤无机氮、微生物及水稻生长的影响

为发挥控释氮肥与速效氮肥各自优势,从土壤氮素供应与作物生长角度探索其适宜配比,通过盆栽试验研究了不同控释氮肥配比(0,10%,20%,40%,80%,100%)尿素处理对土壤无机氮含量、微生物数量及水稻株高、干物质累积和产量构成的影响。结果表明,配施40%控释氮肥处理对水稻生育中后期土壤无机氮影响最优,NH4+-N和NO–3-N含量较单施尿素处理分别提高10.11%~17.02%和12.17%~17.21%。拔节至成熟期,40%控释氮肥处理土壤细菌数量最多,与单施尿素处理差异显著;放线菌数量以20%~40%控释氮肥处理较为丰富;真菌数量在80%控释氮肥处理下最大。水稻生育中后期,40%控释氮肥处理的水稻株高和干物质量较单施尿素处理提高4.73%~10.18%和13.7%~17.88%;水稻产量以40%控释氮肥处理最高,较单施尿素和单施控释氮肥分别提高13.59%和11.4%,且水稻有效穗数、千粒重和穗粒数显著高于单施尿素处理。综上,40%控释氮肥+60%尿素处理增加了土壤中无机氮含量,促进土壤微生物繁殖,水稻株高和干物质积累量大,优化了产量构成因子,达到了水稻增产目标,是值得推荐的控释氮肥配施处理。     

滴灌施氮对春玉米氮素吸收、土壤无机氮含量及氮素平衡的影响

为解决吉林省半干旱区滴灌施肥条件下氮肥合理施用问题,通过2年(2015—2016年)田间试验,研究了覆膜滴灌条件下施氮量(0,70,140,210,280,350kg/hm~2)对春玉米产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡的影响。结果表明:施氮量在70~210kg/hm~2范围内玉米产量随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过210kg/hm~2后,处理间产量无显著差异;将玉米产量(y)与施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量分别为195.1,201.0kg/hm~2。施氮显著提高了玉米各生育时期氮积累量,其中灌浆期和成熟期氮积累量以施氮量210kg/hm~2处理最高。氮素当季回收率、农学利用率和偏生产力均随施氮量的增加而下降。玉米成熟期0-200cm剖面土壤硝态氮和铵态氮含量随土层深度增加呈逐渐下降的趋势;施氮提高了0-200cm土壤硝态氮和铵态氮含量,其中施氮量280,350kg/hm~2处理40-200cm土层硝态氮含量显著高于其他施氮处理。玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量与施氮量呈极显著的正相关;玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量分别占增加纯氮的21.6%~23.3%,33.0%~37.4%,41.0%~43.7%。综上所述,在本试验条件下,综合产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡等因素,在吉林省半干旱区滴灌施肥适宜施氮量应控制在195~210kg/hm~2。     

模拟氮沉降对温带不同森林类型土壤氮矿化速率的影响

通过室内模拟不同氮形态(NH4+-N、NO3--N、NH4+-N+NO3--N)沉降实验,研究不同氮形态沉降对温带不同森林类型(椴树红松混交林、白桦天然次生林、红松人工林和落叶松人工林)土壤氮矿化速率的影响。结果表明:在整个培养期间,与对照相比,经过氮沉降土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率都呈现出增长趋势,而其增加的程度又取决于森林类型、土层、氮处理类型和处理时间。不同林型土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率受氮沉降影响不同,混交林对氮沉降的响应要弱于阔叶林,高于针叶人工纯林;土壤A层比土壤B层对氮沉降敏感;以铵态氮形态沉降时对铵态氮含量、净氨化速率影响较大,以硝态氮形态沉降时对硝态氮含量、净硝化速率影响较大,混合形态的氮沉降要比单种形态的氮沉降使土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率增加幅度更高;氮沉降时间越长,土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率与对照差距越大,说明氮沉降对土壤的影响存在累加效应。     

第四类配合物型脲酶抑制剂对油菜生长及土壤氮素转化的影响

研究不同浓度第四类新型Schiff碱配合物型脲酶抑制剂对油菜生长及其对土壤氮素转化的影响,旨在为此类新型脲酶抑制剂在农业上的推广应用提供依据。采用室外盆栽方法,比较新型脲酶抑制剂(SU)和市售脲酶抑制剂乙酰氧肟酸(AHA)对油菜产量、品质、生长状况、氮素吸收利用和土壤表观硝化率等指标的影响。结果表明:SU和AHA均能提高油菜产量,提高油菜品质指标和养分指标,其中SU对油菜增产和养分增效的效果比AHA明显;SU平均提高油菜产量28.0%,显著降低油菜硝酸盐含量28.8%～50.8%,同时促进油菜对氮、磷的吸收,使氮肥利用率平均提高68.0%,在一定程度也能降低土壤表观硝化率,平均降低35.2%。不同浓度新型抑制剂处理的油菜指标和抑制尿素水解效果不同,表现为低中浓度的抑制剂对油菜增产和养分增效效果优于高浓度,其中抑制剂用量为纯氮施入量的1%时对尿素水解抑制的效果最好,因此施入纯氮量的1%为此类抑制剂的最佳用量。