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耕层土层交换对土壤氮素关键转化过程和玉米氮素利用的影响
引用本文:杨硕,金文俊,黄海蒙,王军,周得宝,赵阳阳,董召荣,宋贺. 耕层土层交换对土壤氮素关键转化过程和玉米氮素利用的影响[J]. 中国生态农业学报, 2019, 27(10): 1515-1527
作者姓名:杨硕  金文俊  黄海蒙  王军  周得宝  赵阳阳  董召荣  宋贺
作者单位:安徽农业大学农学院 合肥 230036,安徽农业大学农学院 合肥 230036,安徽农业大学农学院 合肥 230036,安徽农业大学农学院 合肥 230036,宿州市农业科学院 宿州 234000,安徽农业大学农学院 合肥 230036,安徽农业大学农学院 合肥 230036,安徽农业大学农学院 合肥 230036
基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFD0301307-05,2016YFD0300205-03)和公益性行业(农业)科研专项经费项目(201503121-02)资助
摘    要:翻耕会使耕层土壤发生显著位置交换。耕层土壤位置交换会通过影响土壤物理、化学和生物性状,改变氮素转化过程。本文研究了土层交换对黄淮海平原南端砂姜黑土硝化、反硝化过程和玉米生长及氮素利用的影响,为该区域选择合理的耕作方式、减少氮素损失及提高氮素利用效率提供理论依据。试验在人工气候室条件下,以土壤(0~35 cm)田间原位分层作为常规土层处理(CK),以原位0~10 cm和10~20 cm土层交换后作为土层交换处理(SE),并用20μm的尼龙网区分非根际和根际土壤。于玉米小喇叭口期利用荧光定量PCR技术测定土壤氨氧化微生物和反硝化菌群丰度,并结合非根际和根际土壤的硝化潜势、土壤呼吸、反硝化能力、反硝化潜势、土壤理化性质和玉米总氮含量及根系形态的测定,探讨土层交换对土壤氮素转化和玉米生长及氮素利用的影响。结果显示,SE处理的玉米植株氮吸收量比CK处理显著降低8.9%(P0.05)。土层交换显著影响根际而不是非根际土壤的硝化潜势,使其显著降低13.5%(P0.05);并使非根际和根际土壤的反硝化能力分别提高36.6%(P0.05)和8.4%(P0.05)。土层交换使非根际和根际土壤的可溶性有机碳含量分别提高11.7%(P0.05)和5.2%。相关分析显示硝化潜势与氨氧化细菌(AOB)丰度呈显著正相关(r=0.91**),与氨氧化古菌(AOA)丰度无显著相关关系;反硝化能力与土壤可溶性有机碳和呼吸速率呈显著正相关(r=0.89**和0.93**),与nirK、nirS拷贝数无显著相关性;玉米植株氮吸收量与根际土壤的硝化潜势、根表面积×AOB拷贝数都呈显著正相关(r=0.83*和0.86*),而与反硝化能力呈显著负相关(r=?0.88**)。以上结果表明砂姜黑土土壤硝化速率的降低和反硝化速率的增强,是土层交换后玉米氮素利用效率低的重要原因。AOB是硝化速率的主要驱动微生物。土层交换后土壤可溶性有机碳是反硝化能力的关键主导因子。在翻耕条件下,有效调节土壤可溶性有机碳含量是提高作物氮肥利用效率的关键。

关 键 词:土层交换  玉米  根际  硝化  反硝化  氮素利用
收稿时间:2019-04-08
修稿时间:2019-05-20

Effects of soil layers exchange on key nitrogen transformation processes in soil and nitrogen utilization by maize
YANG Shuo,JIN Wenjun,HUANG Haimeng,WANG Jun,ZHOU Debao,ZHAO Yangyang,DONG Zhaorong and SONG He. Effects of soil layers exchange on key nitrogen transformation processes in soil and nitrogen utilization by maize[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2019, 27(10): 1515-1527
Authors:YANG Shuo  JIN Wenjun  HUANG Haimeng  WANG Jun  ZHOU Debao  ZHAO Yangyang  DONG Zhaorong  SONG He
Affiliation:College of Agronomy, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China,College of Agronomy, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China,College of Agronomy, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China,College of Agronomy, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China,Suzhou Academy of Agricultural Sciences, Suzhou 234000, China,College of Agronomy, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China,College of Agronomy, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China and College of Agronomy, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China
Abstract:
Keywords:Soil layer exchange  Maize  Rhizosphere  Nitrification  Denitrification  Nitrogen utilization
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