上海城郊不同农业用地类型土壤硝化和反硝化作用

采用气压过程分离(BaPS)技术对上海城郊不同农业用地类型土壤总硝化速率和反硝化速率进行了测定.结果表明:不同农业用地类型土壤总硝化速率和反硝化速率差异显著(p<0.05).其中大棚蔬菜总硝化速率和反硝化速率最高;在土壤含水量15%～30%范围内.土壤总硝化作用和反硝化作用对氮损失的贡献率分别为46.8%,53.2%.土壤含水量和土壤通气孔隙度的适度增加均有利于土壤硝化作用和反硝化作用的进行;总硝化速率与土壤含水量、土壤通气孔隙度、全氮含量呈显著性相关(p<0.05),与土壤N_3~--N呈极显著性相关(p<0.01);反硝化速率与土壤含水量、N_3~--N、全氮呈显著性相关(p<0.05),与土壤通气孔隙度呈极显著性相关(p<0.01);中等土壤含水量范围内,影响土壤硝化作用、反硝化作用的环境因子趋于多样和复杂化,各种土壤环境因子共同影响和决定土壤硝化和反硝化过程.     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

湿地土壤的硝化-反硝化作用及影响因素

硝化-反硝化作用与土壤的供氮能力及氮气态损失密切相关,其对于湿地氮循环的生态意义重大。综述了湿地土壤硝化-反硝化作用的研究方法、影响因素及模型表征的研究动态。当前湿地土壤硝化-反硝化作用的研究主要集中在净硝化/反硝化能力方面,而模型研究仅停留在一般概念模型和动力学模型的表征上。影响湿地土壤硝化-反硝化作用的因素主要包括温度条件、水分条件、土壤理化性质及生物区系等。鉴于当前湿地土壤硝化-反硝化作用研究内容的不均衡性和不深入性,其在今后研究中应亟需加强的领域包括:(1)硝化-反硝化作用驱动机制;(2)概念模型与应用模型表征;(3)全球变暖、降水改变及碳、氮输入等对硝化-反硝化作用的影响;(4)人类活动对硝化-反硝化作用的影响。     

田间土壤反硝化作用动态初探

通过不同供水水平条件下对田间土壤反硝化作用进行动态研究。利用Ｃ２Ｈ２能抑制反硝化作用的Ｎ２Ｏ→Ｎ２的转化过程，用气相色谱检测出土壤中释放出的Ｎ２Ｏ的量。结果表明，田间土壤含水量较大时的土壤反硝化作用强度比其它时期明显增加，不仅增强了田间Ｎ素的气态损失，而且给大气环境造成一定程度的潜在危害。     

旱地土壤中的硝化-反硝化作用

本文综述了国内外旱地土壤硝化 -反硝化作用的过程及其影响因数和硝化 -反硝化作用产生的N2 O量及其影响因素以及旱地土壤上氮肥硝化 -反硝化损失量等方面的研究进展     

不同培肥措施下复垦土壤氮素转化特征

为揭示不同复垦年限和培肥措施对采煤塌陷区复垦土壤氮素转化特征影响,分别采用间歇淋洗好气培养法、室内恒温控湿好气培养法和硝酸盐消失法研究了5种培肥措施下复垦4,8年土壤矿化、硝化、反硝化作用规律。结果表明:随复垦年限增加,土壤的矿化量(Nt)和矿化势(N0)均有增加,但土壤矿化率(Nt/N)及矿化势占全氮的比例(N0/N)无明显变化;不同培肥措施下,复垦8年土壤生物有机肥配施化肥处理(MCFB)Nt、N0、Nt/N和N0/N分别较单施化肥处理(CF)提高65.22%,65.21%,60.42%和60.76%。土壤硝化率和达到最大硝化速率需要的时间(Tmax)受复垦年限影响较小,不同施肥措施均可提高土壤硝化率,但处理间差异不显著;最大硝化速率(Vmax)随复垦年限增加而增大,复垦4,8年土壤Vmax和Tmax总体以MCFB效果优于其他培肥处理。土壤硝态氮损失率和硝酸盐消失速率随复垦年限的增加而增加,经过7天培养,不同培肥措施下复垦4年土壤硝态氮损失率以单施有机肥处理(M)最高,达78.72%,硝酸盐消失速率以MCFB处理最低,与不施肥对照(CK)一致;复垦8年土壤反硝化作用在不同处理下无显著差异。通过短期氮素转化作用强度比较,复垦土壤硝化作用>反硝化作用>矿化作用。综合来看,培肥对复垦土壤氮素转化作用提升效果明显,生物有机肥配施化肥更有利于土壤有效氮的保持和提高,减少氮素损失。     

闽南农业小流域土壤反硝化作用研究

土壤反硝化是流域土壤氮损失的重要途径之一。利用乙炔抑制培养法对五川流域内表层土壤的反硝化进行测定,研究发现,闽南农业小流域土壤具有较强的反硝化作用强度,在种植季节土壤平均反硝化作用强度为N 0.1 kg/(hm2.d),最高达到N 0.6 kg/(hm2.d),其中蔬菜地反硝化作用强于其他土地利用类型。反硝化作用同土壤的含水量、温度以及NO3-含量都存在有正相关关系,温度是流域土壤反硝化作用的最主要影响因子。五川流域土壤经由反硝化作用氮损失量占流域施肥量的16%,稍高于国内其他地区。     

施用生物炭抑制塌陷区复垦土壤硝化作用

生物炭具有培肥土壤和影响土壤氮素转化的效应,但对于不同肥力尤其是极低肥力的采煤塌陷复垦区土壤氮素转化方面缺乏研究。该文采用室内恒温控湿好气培养的方法,研究生物炭在不同氮肥水平下对肥力差异较大的两种土壤(肥力高的菜地土壤、肥力极低的塌陷区复垦土壤)硝化作用的影响。试验设2种氮肥水平、3种生物炭施用量。结果发现,相对于菜地土壤,塌陷区复垦土壤硝化作用缓慢,土壤最大硝化速率仅为菜地土壤的17.32%,且最大硝化速率出现的时间延迟4.2 d。高氮条件下,土壤硝化作用进行得较慢,施入生物炭后对硝化作用的抑制增强,并使土壤硝化加速阶段延长6 d(塌陷区复垦土壤)至11 d(菜地土壤)。塌陷区土壤尤其在高氮条件下最大硝化速率出现的时间明显随生物炭添加量增加而逐渐延迟,而土壤最大硝化速率不受生物炭及氮肥水平的影响。但菜地土壤土壤最大硝化速率值、最大硝化速率出现的时间值显著受氮肥水平及生物炭施用量影响。因此,生物炭对硝化作用的抑制主要表现在硝化作用的加速阶段,抑制强度受氮肥水平和土壤类型交互作用影响。     

不同菜地土壤硝化与反硝化活性

硝化作用和反硝化作用是氮素气态损失的主要途径,在实验室培养条件下,研究了3种菜地土壤之间硝化反硝化活性的差异,反硝化作用利用乙炔抑制培养法对其进行测定。结果表明,培养33d后红泥土、灰沙土和灰泥土的氮素硝化率均很高,分别为96．1％、88.3％和70．4％,其中红泥土与灰泥土的硝化率差异达到了极显著水平（P〈0．01）,而灰沙土与红泥土、灰泥土之间的差异不显著（P〉0．05）。pH值最高和最低的菜地土壤其硝化率分别表现出最高和最低,值得注意的是,在pI-14．61条件下灰泥土的硝化率可达70．4％。氮肥的施用显著或极显著增加了3种土壤硝化过程的N2O排放量,占施氮量的0．59％-0．70％。3种菜地土壤之间氮肥的反硝化活性表现为灰泥土〉红泥土〉灰沙土,其差异也极显著（P〈0．01）,氮肥的反硝化损失量占施氮量的-0．02％-0．20％。土壤硝化和反硝化氮素损失累积量随时间t的变化均符合修正的Elovich方程：y=bln（t）＋a。     

不同施肥制度下潮棕壤氮素功能群活性的研究

以沈阳生态站长期定位试验为研究平台,对不同施肥制度下潮棕壤氮素功能群活性进行研究。结果表明:与不施肥相比,长期施肥明显提高土壤氨化作用,硝化作用和反硝化作用强度,其中以NPK+M处理提高幅度最大;而长期施肥均明显抑制土壤固氮作用强度,其中氮肥抑制效果远大于有机肥。相关分析结果显示:土壤氨化作用,硝化作用和反硝化作用强度均与土壤养分含量呈显著正相关;而固氮作用强度与土壤大部分养分含量呈显著负相关,表明土壤氮素功能群活性易受土壤养分状况的影响,可以灵敏地反映土壤肥力质量变化。     

免耕和稻草还田对稻田土壤氮素转化强度的影响

为了明确土壤氮素转化对免耕和稻草还田的响应,研究了不同耕作对土壤(0～5 cm、5～12 cm和12～20 cm土层)氮素转化强度和铵态氮含量的影响。结果表明,免耕显著提高0～5 cm土层土壤氨化强度和铵态氮含量,但对于5～12 cm和12～20 cm土层趋势则相反;各土层土壤硝化势、反硝化强度免耕明显低于常耕,表明免耕促进0～5 cm土层有机氮的氨化作用和降低5～20 cm土层有机氮的氨化及0～20 cm土层土壤硝化-反硝化损失。稻草还田对土壤氮素转化强度的影响因耕作而异,免耕下,稻草还田促进5～20 cm土层土壤氨化强度及各土层反硝化强度和铵态氮含量,对0～5 cm土层土壤氨化强度和各土层土壤硝化势影响不大;常耕下,稻草还田降低5～20 cm土层铵态氮含量和硝化势,提高各土层氨化强度和反硝化强度。因而,免耕结合稻草还田更有利于土壤氮素的释放、供应,但需注意防止反硝化损失。     

穴施条件下肥料养分在土壤中迁移规律的初步研究

根区施肥是高效施肥的关键措施,确定根区施肥的最佳位置,需要了解肥料施用后肥料养分在土壤中的迁移规律。本研究通过室内模拟试验来研究尿素、聚磷酸铵和氯化钾复合肥穴施条件下,土壤水分、培养时间对两种土壤中氮磷钾养分迁移的影响效应。结果表明：随土壤水分由30%增加到42%,氮磷钾在土壤中的迁移距离都会显著增加,培养15d的姜堰和广德两种土壤中,铵态氮、速效磷和速效钾的迁移距离分别由9-11cm、4cm和9-10cm增加到12-14cm、5-6cm和11cm。土壤含水量增加使氮磷养分的迁移距离平均增加了约三分之一。随培养时间从15天延长到30天,30%土壤含水量条件下两种土壤中速效磷迁移距离无显著变化,而速效钾的迁移距离显著增加,铵态氮迁移距离在硝化作用弱些的广德水稻土中增加显著,而在硝化作用较强的姜堰水稻土中增加幅度较小。肥料穴施条件下铵态氮的硝化作用除受土壤水分、pH和时间因素影响外,还受肥际高浓度养分的强烈抑制作用,这种抑制作用延缓了铵态氮向硝态氮的转化,是根区一次施肥技术中氮肥持续高效供应的重要原因。总体而言,氮磷钾养分迁移距离表现为：硝态氮>铵态氮>钾>磷,肥料氮的迁移受硝化作用影响大,肥料磷的迁移受土壤水分影响较大,而肥料钾与铵态氮的迁移规律较为类似,都因土壤水分增加和时间的延长而逐渐增加。     

利用15N2直接标记法研究水稻种植对稻田固氮量和固氮活性的影响

稻田固氮对土壤维持肥力有着重要的作用,但水稻种植与固氮菌及其活性之间的关系尚不清楚。本试验利用~(15)N_2直接标记法测定了下位砂姜土发育的简育水耕人为土在种水稻和不种水稻条件下的生物固氮量,及其在土壤不同层次(0～1、1～5、5～15 cm)和水稻中的分配,并通过实时荧光定量PCR技术测定了土壤中固氮菌nifH DNA及RNA基因数量。结果表明:种水稻处理显著提高了土壤各层固氮量,尤其提高了1～5 cm和5～15 cm土层土壤固氮量对总固氮量的贡献;种水稻处理的总固氮量是不种水稻处理的10.3倍;水稻植株中生物固定的氮占总固氮量的31.48%;在0～1 cm土层,种水稻处理显著提高了nifH RNA基因数量,而对nifH DNA基因数量的增加不显著。可见,水稻种植没有增加固氮菌的数量,稻田固氮量的增加是因为水稻种植极大地促进了固氮菌nifH基因的表达,提高了固氮菌的固氮活性。     

籼粳杂交稻高效吸收氮素的相关机理研究

通过盆栽和水培实验研究了籼粳杂交稻甬优12（YY-12）、嘉优中科6（JY-6）和常规粳稻秀水134（XS-134）常规供氮（M-N）和低氮（L-N）下分蘖盛期水稻氮素利用效率差异，并初步探讨相关机理机制。结果表明：YY-12和JY-6在两种供氮水平下氮素吸收效率明显大于XS-134。与XS-134相比，YY-12和JY-6根系干物质累积明显增大，加之根孔隙度（POR）较大，使其根系径向泌氧量（ROL）明显增加。从而很可能造成YY-12和JY-6根际土壤氨氧化菌（AOB）数量和硝化强度明显增加；使YY-12和JY-6根际土壤矿质氮含量明显大于XS134。相关分析表明根际土壤矿质氮含量与水稻氮素吸收效率极显著正相关。因此，YY-12和JY-6氮素吸收效率高很可能与其种植使根际土壤硝化强度增加和有机氮矿化加剧紧密相关。另外，与M-N处理相比，YY-12和YY-6氮素吸收效率在L-N水平下明显增加，而XS-134无明显差异。主要原因为：与M-N相比，YY-12和YY-6在L-N水平下根系干物质累积和POR增加比例均大于XS-134；ROL和根际土壤硝化强度，以及根际土壤矿质氮含量下降比例小于XS-134。     

水稻根际固氮量及根系不同部位的固氮活性

采用乙炔还原法测定水稻根际原状土粒的固氮活性,以3∶1的换算比例推算为田间固氮量。每季水稻根际固氮量早稻为0.4-0.45斤氮/亩/66天;晚稻为0.6-0.79斤氮/亩/72天。其中早稻80—90%的氮素在抽穗至成熟期固定,而晚稻在这段期间固定的氮素占总数的40—52%。经多次测定表明:水稻根系不同部位固氮活性的趋势是,埋入土中带根基茎段2.5厘米活性最高,根基以下3厘米根段次之,3厘米以下根段活性很低,水稻根系结合的腐生性细菌以固氮菌占优势,同时也含有少量的丁酸固氮梭菌。     

Acidification in the Rhizosphere of Rape Seedlings and in Bulk Soil by Nitrification and Ammonium Uptake

Ammonium salts used as fertilizers may cause soil acidification by two different processes: nitrification in soil and net release of protons from roots. Their influence on soil pH may vary depending on the distance from root surface. The aim of this study was to distinguish between these two processes. For this purpose rape seedlings were grown 10 d in a system which separated roots from soil by a fine-meshed screen. As a function of distance from the plane root layer formed on the screen, pH, titratable and exchangeable acidity and NO₃- and NH₄-nitrogen were determined. The soil, a luvisol from loess, was supplied with no N or (NH₄)₂SO₄ either with or without a nitrification inhibitor (DCD). The bulk soil pH remained unaffected when no N or 400 mg NH₄? N kg^?1 soil plus DCD was applied but it decreased from 6.6 to 5.8 without DCD. In contrast, rhizosphere pH decreased in all cases, mainly within a distance of 1 mm from the root plane only, but with gradients extending to between 2 and 4 mm into the soil. The strongest pH decrease, from 6.6 to 4.9, occurred at the root surface of plants treated with both NH₄-N and DCD where most of the mineral N remained as ammonium. In this case Al was solubilized in the rhizosphere as indicated by exchangeable acidity. Total soil acidity produced in the NH₄ treatment without DCD was mainly derived from nitrification compared to root released protons. However, acidification of the rhizosphere was diminished by nitrification because nitrate ions taken up by the roots counteracted net proton release. It is concluded that nitrification inhibitors may reduce proton input from ammonium fertilizers but enhance acidification at the soil-root interface which may cause Al toxicity to plants.     

土壤透水状况对水稻根系生长与氮素利用的影响

以"II优7954"为材料,盘栽比较了不同透水性土壤(常规淹水无渗漏、渗漏10mm/d、20mm/d、40mm/d和无水层无渗漏)对水稻根系生长与N素利用的影响,结果表明:水稻植株根系生长与土壤透水性关系较大,适当的土壤水分渗透能促进根系生长,提高N素利用。土壤透水量10mm/d有利于水稻早期根系生长,提高根总量和深层根比例,开花期白根比高,N肥吸收利用率达77.05%,远高于常规淹水无渗漏对照,对水稻产量也有促进作用。土壤透水量超过20mm/d时不利于产量提高及后期水稻根系和植株地上部的生长。适当土壤透水能提高籽粒千粒重,但渗漏率超过20mm/d则千粒重有下降趋势。     

稻秸覆盖对有机茶园土壤生态环境影响的研究

对多年稻秸覆盖下有机茶园土壤生态环境的研究表明,稻秸覆盖能改善土壤养分状况,稻秸覆盖处理0～40cm土层中,有机质、全N、全P和速效性N、P、K的平均含量均比对照相应土层高,分别是对照处理的2.00倍、1.87倍、1.66倍、1.91倍、1.91倍、2.56倍;稻秸覆盖能增加土壤微生物主要类群数量,0～40cm土层中,覆盖处理的真菌和细菌分别是对照的3.54倍和4.46倍;稻秸覆盖能增加干季土壤含水量,稻秸覆盖处理的0～10cm、10～20cm和0～30cm各土层的土壤含水量分别比对照相应土层提高了26.24%、13.92%和12.38%;稻秸覆盖能改善土壤动物总数状况,稻秸覆盖处理的0～40cm土层中,土壤动物个体总数是对照处理的1.87倍。因此,稻秸覆盖值得在有机茶园中大力推广。     

长期施肥对水稻土剖面氨氧化古菌和细菌丰度及组成的影响

长期施肥影响稻田土壤理化性质和硝化微生物群落,但长期施肥对稻田不同土层氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落结构的影响尚不明确.以湖南宁乡稻田不同施肥制度长期定位试验为平台,选取不施肥(CK)、施秸秆有机肥(ST)、有机-无机肥配施(OM)和施全量化肥(NPK)4个处理,采用实时荧光定量PCR和Illumina...