中亚热带典型红壤区土壤氮矿化动力学参数估算

氮素矿化是土壤氮循环的重要环节,土壤氮矿化参数对于正确评价土壤供氮潜力和指导土壤氮素管理有重要意义。采用35℃淹水厌氧短期培养法研究了中亚热带典型红壤丘陵区五种土地利用方式土壤氮素的矿化作用。利用双一级动力学模型(双氮库模型)对矿化过程进行拟合与比较,并利用土壤理化性质对氮矿化动力学参数进行估测。结果表明,土壤氮素快速矿化主要在淹水培养前7 d,于28 d矿化曲线即趋于平稳;双氮库模型能很好的拟合氮矿化作用。菜地、稻田、荒地、林地和茶园土壤的易矿化氮库矿化势分别为85.9 mg/kg、184.4 mg/kg、64.5 mg/kg、37.0 mg/kg和11.4 mg/kg,其占全氮的比率分别为5.77%、8.65%、4.42%、3.31%和1.25%,其易矿化速率常数分别为0.31、0.58、0.15、0.07和0.17(1/d)。应用双氮库模型拟合的易矿化氮库矿化势和易矿化速率常数与土壤全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮、p H和碳氮比有显著相关性;利用全氮及p H两变量能较好地预测氮矿化势和矿化速率常数,但土壤微生物生物量碳对氮素矿化动力学参数估算具有更关键作用。     

水田改旱后土壤供氮能力的变化研究

采集了30组水田改种蔬菜、苗木、果树和茶树的成对表层土壤样品,采用氯化钾提取土壤初始矿质氮和利用好气培养方法测定可矿化氮,研究了水田改为蔬菜地、苗木地、果园和茶园后土壤氮素供应能力的变化。结果表明,水田改种旱作后,土壤初始矿质氮在蔬菜地呈现显著增加,在苗木地呈现明显下降,在果园略有下降,在茶园中变化不大。水田改为蔬菜地、苗木地、果园和茶园后,土壤可矿化氮呈普遍下降;土壤中可利用总氮(初始矿质氮和可矿化氮之和)也呈现显著下降。分析认为,水田土壤的供氮潜力一般大于相邻旱地土壤,改旱后土壤供氮能力的下降主要与土壤总氮下降有关,土壤酸化对其也有一定的影响。     

不同施肥水平对长期麦豆轮作体系土壤氮素及产量的影响

探索施肥对长期轮作下土壤氮素变化及产量的影响,对优化氮素管理具有重要作用。通过优化施肥方案,对关中地区冬小麦-夏大豆长期轮作模式下作物产量及土壤全氮、硝态氮、铵态氮、微生物生物量氮含量动态变化进行定位研究。结果表明：土壤全氮、硝态氮、铵态氮含量秋冬季较高,春夏季较低,微生物生物量氮变化趋势与之相反。土壤中氮素各组分含量均表现为表层土高于下层土,土壤全氮、硝态氮、铵态氮平均含量及铵态氮层化比、土壤硝态氮与铵态氮比值随着化肥施用量的增加而增加,硝态氮层化比随施肥量的增加而减少。与不施肥相比,优化施肥促进微生物生物量氮含量的提升,而常规施肥导致微生物生物量氮含量下降。试验连续运行9 a后,施肥导致土壤pH和水分含量下降,对小麦、大豆产量有显著影响,与不施肥处理相比,小麦、大豆平均增产50.20%、45.29%。麦豆长期轮作种植模式下优化施肥在基本保证作物产量的同时,降低土壤中全氮、硝态氮、铵态氮含量,增加微生物生物量氮含量,减少化肥施用量。     

室内模拟氮素沉降对盐渍化土壤氮素矿化和硝化作用

【目的】研究氮素沉降对土壤氮素矿化及硝化作用。【方法】以喀什地区疏附县尔库萨克乡盐渍化土壤为试材,采用室内模拟方法研究了氮素沉降对盐渍化土壤氮素矿化和硝化作用。【结果】表层土壤(0~20 cm)的矿质氮含量最高。氮沉降后其各土层矿质氮含量均高于无氮素沉降的结果,即氮沉降增加了土壤矿质氮的含量。随着培养天数的增加,氮沉降后的土壤氮素净硝化速率逐渐增加,没有氮素沉降的土壤氮素净硝化速率依次减少。【结论】氮素的沉降加速了原有土壤氮素的硝化作用。氮沉降后其氮素的净矿化速率变化规律性不强。     

尿素与有机物料在土壤中的分解转化特征研究

利用好气培养法对尿素和尿素混施有机物料后在土壤中的氮素转化特征进行了研究。结果表明,尿素混施鸡粪和小麦秸杆后,在３５℃下培养４周以内,可较尿素单施显著提高土壤中ＮＨ４＾＋－Ｎ含量。有机物料Ｃ／Ｎ不同对氮素转化影响各异：尿素与鸡粪混离后ＮＯ３＾－－Ｎ是土壤中氮素积累的主要形态;而尿素与麦秸混施后则发生强烈的矿质氮固持作用,土壤中的ＮＯ３＾－－Ｎ甚至低于未施肥处理。矿质氮营养和能源碳的加入均可增加土壤中微生物态氮的含量,培养８周时土壤中微生物态氮含量以：尿素＋麦秸〉尿素＋鸡粪〉尿素单施处理。     

农业利用对毛乌素沙地土壤碳氮含量及微生物量的影响

为研究毛乌素沙地不同农业利用类型和方式对土壤碳氮及微生物特征的影响，以位于毛乌素沙地的圪丑沟流域为研究地点，选取了不同农业利用类型及方式的传统农业（小麦、水稻、旱稻）、设施农业（黑莓、蓝靛果花楸、葡萄）、集约化农业（马铃薯）为研究对象，以明沙为对照，分析长期不同农业利用类型及其方式对毛乌素沙地土壤碳、氮、呼吸和微生物的影响。结果表明：不同农业利用类型和不同农业利用方式对土壤微生物生物量碳、氮均有一定影响，其中农业利用类型影响更为显著。微生物生物量碳在设施农业中表现出最高水平，微生物生物量氮在集约化农业中表现出最高值（8.45 mg·kg^-1），且均显著高于其余农业利用类型。与沙地相比，7种农业利用方式土壤全碳、全氮、矿化氮含量均显著提高；3种农业利用类型土壤全碳、有机碳、全氮含量均表现为设施农业各样地最高，均值分别是沙地的6.32、3.82、10.14倍；土壤硝态氮、矿化氮均表现为集约化农业最高，均值分别是沙地的6.46、8.21倍。不同农业利用方式下，除水稻地和蓝靛果花楸地外，其他农业利用方式土壤铵态氮含量较沙地显著降低了8.70%~56.32%；除旱稻地外，其他农业利用方式土壤呼吸速率较沙地显著提高了60.17%~194.07%。通过相关性分析得出全碳、有机碳、全氮、微生物生物量碳两两之间呈显著正相关关系，硝态氮与微生物生物量氮呈显著正相关关系。研究表明：沙地农业利用对微生物的生命活动产生了不同程度地影响，降低了土壤铵态氮含量。传统和集约化农业加快土壤有机质分解，促进了土壤氮素的矿化作用，而设施农业在增加土壤碳、氮含量方面具有明显优势。     

黄土高原旱地种植体系对土壤水分及有机氮和矿质氮的影响

 【目的】研究不同作物长期连作或轮作对旱地土壤水分和不同形态有机氮及矿质氮含量的影响,以确定旱地作物配置、提高土壤肥力、优化养分管理。【方法】利用黄土高原中部旱地23年的长期定位试验,研究了休闲、小麦连作、玉米连作、苜蓿连作、豌豆-小麦-小麦-糜子及玉米-小麦-小麦-糜子轮作6种作物种植体系,对土壤水分、有机氮、轻质有机氮和矿质氮含量的影响。【结果】长期休闲土壤有机氮、轻质有机氮和矿质氮含量最低;苜蓿连作能较好地保蓄浅层水分,有利于提高土壤有机氮和轻质有机氮含量,特别是0～20 cm的表层土壤,但较深土层的水分和矿质态氮消耗增加;玉米或小麦连作均可显著提高土壤的有机氮和轻质有机氮含量,但长期小麦连作增加土壤轻质有机氮含量的作用更为明显;两种轮作土壤的有机氮含量与小麦连作无显著差别,而两种轮作土壤0～20 cm表层土壤的轻质有机氮含量却既高于玉米连作土壤,也高于小麦连作土壤;土壤矿质氮含量高低与采样时是否有作物生长或施肥有关。【结论】长期免耕种植豆科作物虽能通过增加土壤轻质有机氮来提高有机氮累积,但增加下层土壤的水分消耗;豆科作物与禾谷类作物轮作,或深浅根作物轮作,是优化土壤水分利用,增加土壤有机氮累积和协调土壤氮素供应的重要措施。     

土壤矿质氮及其测定方法研究进展

土壤矿质氮是土壤氮素的重要组成部分，在土壤氮素的转化中起重要作用，是反映土壤肥力的一大指标，主要包括硝态氮和铵态氮。土壤矿质氮的累积与土壤微生物、施肥、温度、水分、耕作方式和土地利用方式密切相关。土壤矿质氮的流失可能会造成土壤肥力下降、地表水体富营养化，释放的氧化亚氮会引发温室效应，最终影响人类的生存发展。从土壤矿质氮的组成与来源、影响氮素矿化的因素、矿质氮的提取与测试以及对环境的影响4个方面进行综述，并对各种测试方法进行比较，以期为土壤矿质氮的研究提供依据。     

土壤氮素矿化与土壤供氮能力——Ⅲ.旱地土壤氮素矿化的数学模型

根据一级化学动力学反应方程,利用数值解的电子计算机优化程序,把矿化氮分为易矿化氮和难矿化氮两部分,分别求出了他们的矿化数量(N_1,N_2)及其矿化速率常数(k_1,k_2),建立了土壤氮素矿化的数学模型。结果表明,易矿化氮约占土壤全氮的10％左右,与作物吸氮量的关系最为密切。其主要来源于酸解性氨基酸氮。     

京郊典型农田土壤易流失氮素组分及含量特征与差异

通过测定京郊连续冬小麦-玉米大田和不同种植年限菜地表层土壤悬浮液氮素组分及其含量,模拟测定土壤易流失氮素组分,从而为氮素高效管理提供基础数据.结果表明:菜园土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、矿质氮等指标大大高于大田土壤,且表现出明显的酸化现象.大田和菜地土壤悬浮液均含有可观的氮素:悬浮液总氮(TSN)为124.42～355.41 mg·kg-1,其中大田土壤一半左右为颗粒状氮,而菜地土壤2/3以上为可溶性氮;可溶性全氮(TDN)范围为55.53～220.51 mg·kg-1,其中主要是可溶性无机氮(DIN),范围为28.00～171.92mg·kg-1,可溶性有机氮(DON)为27.53-81.74mg·kg-1;颗粒状氮(PN)为70.90～134.90mg·kg-1.各种氮素组分及其含量,菜地土壤远远高于大田土壤,且随着蔬菜种植时间的延长差异扩大.京郊菜地土壤氮素流失风险极大,对水体构成巨大的威胁.     

温度与氮素形态和用量对叶用莴苣生长和硝酸盐含量的影响

在田间调查宁夏回族自治区不同地区日光温室蔬菜收获后土壤硝态氮、铵态氮含量的基础上,设置水培试验,研究不同温度以及不同形态氮素比例与用量对叶用莴苣(Lactuca sativa var.ramosa,别称生称)生长及可食用部分硝酸盐含量的影响。结果表明,日光温室在蔬菜收获后土壤的氮素残留量很高,硝态氮与铵态氮的比例约为10∶1;温度对叶用莴苣生长有明显的影响,25℃更有利于其生长;在一定范围内,氮素对叶用莴苣总生物量有明显的促进作用,但当氮素过量时,生物量并未随氮素施用量的增加而增加;不同温度下,随着氮素投入量的增加,叶用莴苣可食用部分的硝酸盐含量增加;同等氮素投入条件下,25℃下种植的叶用莴苣其硝酸盐含量相对较低,单施硝态氮比硝态氮、铵态氮2种形态氮共存时叶用莴苣的硝酸盐含量要高;低浓度氮素时,15℃时叶用莴苣吸收的硝酸盐较多,但高浓度氮素时,25℃吸收的硝酸盐较多。因此,建议在日光温室蔬菜栽培中应减少氮素的投入量,避免长期使用单一肥料。     

氮素不同形态配比对白浆土养分性状的调控

铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)是无机氮素的2种形态,其不同配比势必会通过影响土壤微生物活性进而影响土壤的养分性状。通过同等氮素用量、不同氮素形态配比(NH_4~+∶NO_3~-摩尔比分别为4∶1、1∶1、1∶4)处理,试图揭示其对添加玉米秸秆白浆土养分性状的影响。结果表明:无论何种氮素形态占优,添加玉米秸秆白浆土的有机质含量均随培养时间的延长而呈现波动式下降。铵态氮在培养初期对于矿化作用的促进最为明显,硝态氮的优势在于培养中段,而铵态氮、硝态氮等比例供氮则可使微生物的矿化能力延续更久;矿化等量玉米秸秆,硝态氮占优处理下全氮含量丧失的幅度最大,而铵态氮则有利于全氮含量水平的稳定;速效养分含量在外源氮素供应下均降低明显。铵态氮、硝态氮等比例供氮更易使微生物消耗混料的碱解氮含量,从其所占全氮的比例来看,铵态氮更易降低白浆土中可利用氮素的含量,同样其对于有效磷含量的消耗亦有促进作用,因氨态氮对秸秆K+有替代作用而使速效钾含量的下降趋势相对平稳。     

石灰性土壤供氮能力几种生物测定方法的评价研究

 【目的】目前测定土壤供氮能力的生物方法较多，但基于土壤氮素形态的复杂性、土壤和微生物的高度变异以及生态条件的差异，不同土壤及不同测定方法结果之间仍然存在一定差异，对石灰性土壤采用哪些生物培养方法较好，目前仍无明确结论。【方法】以采自于黄土高原差异较大的25个农田耕层石灰性土壤为供试土样，以淋洗和未淋洗土壤起始NO3--N小麦和玉米两季盆栽试验作物吸氮量为参比，对可反映土壤供氮能力的淹水培养法、通气培养2周法、通气培养4周法、干湿交替通气培养2周法、间歇淋洗长期通气培养法、短期淋洗通气培养法、微生物量碳和微生物量氮等8种生物方法进行了比较研究，其中干湿交替通气培养法和通气培养4周法，是我们对通气培养2周的修订方法。【结果】在不包含起始矿质氮条件下，以上8种生物培养方法与淋洗土壤起始NO3--N盆栽试验作物吸氮量的相关系数依次为0.530，0.700，0.777，0.768，0.764，0.650，0.555和0.465（r0.05=0.369，r0.01=0.505），其中间歇淋洗长期通气培养法确定的氮素矿化势与作物吸氮量的相关系数为0.790；在包括起始矿质氮后（起始矿质氮+矿化氮），以上8种生物方法与未淋洗土壤起始NO3--N盆栽试验作物吸氮量相关系数依次为0.351，0.963，0.962，0.959，0.825， 0.963，0.289和0.095（r0.05=0.369，r0.01=0.505），其中氮素矿化势与作物吸氮量的相关系数为0.812。【结论】在排除起始矿质氮，特别是硝态氮的影响后，在反映旱地石灰性土壤可矿化氮量上，以氮素矿化势最佳；其次为通气培养4周、干湿交替通气培养2周和间歇淋洗长期通气培养法。包括起始矿质氮后，即在反映土壤供氮能力方面，各种通气培养法与未淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量相关性均大幅度提高，其中通气培养2周、通气培养4周、干湿交替通气培养2周和短期淋洗通气培养法相关系数均在0.950以上。而淹水培养法和微生物量碳、氮在表征石灰性土壤供氮能力上均比其它通气培养法逊色。综合考虑各方法在反映土壤可矿化氮和土壤供氮能力上的优劣，以及考虑到间歇淋洗长期通气培养法和以此获得氮素矿化势需培养时间较长，不适于作为实验室常规分析和快速测定土壤供氮能力的方法。根据本研究结果，可将干湿交替通气培养2周作为旱地石灰性土壤供氮指标，该方法不仅更加符合旱地土壤实际水分变化特征，而且既可反映土壤可矿化氮，也可用于评价土壤供氮能力。     

模拟氮沉降对不同含水量土壤氮素矿化的影响

以喀什地区泽普县荒漠河岸林土壤为研究对象,采用室内模拟方法,研究氮沉降对不同含水量土壤氮素矿化的影响,以期为新疆喀什荒漠区土壤氮素及水分合理施用提供理论依据。结果表明,氮沉降处理土壤矿质氮含量高于CK(不添加外源氮素的处理),培养7 d时,两处理土壤矿质氮含量均达到最大值。土壤含水量为40%时,氮沉降处理土壤净硝化速率最大;培养28 d时,土壤净硝化速率最大(土壤含水量为0的处理除外)。土壤含水量为20%时,氮沉降处理土壤净矿化速率最大;培养7 d时,氮沉降处理土壤净矿化速率最大。     

不同肥水条件对旱地土壤供氮能力的影响

采取种植４年５料作物不同肥水配合田间定位试验田块的土样,研究不同肥水条件对土壤共氮能力的影响。结果表明,施用氮能明显地提高土壤０￣６０ｃｍ的ＮＯ＾－３－Ｎ、可矿化氮、有机质和全氮含量;这些测定值与施氮量间达到或接近显著相关。施肥对ＮＨ４＾＋－Ｎ含量影响不大;灌水对土壤矿质氮、有机质和全氮含量无显著影响,但有利于土壤有机氮的矿化。     

不同肥水条件对旱地土壤供氮能力的影响

采取种植４年５料作物不同肥水配合田间定位试验田块的土样,研究不同肥水条件对土壤供氮能力的影响。结果表明,施用氮肥能明显地提高土壤０～６０ｃｍ的ＮＯ－３－Ｎ、可矿化氮、有机质和全氮含量;这些测定值与施氮量间达到或接近显著相关。施肥对ＮＨ＋４－Ｎ含量影响不大;灌水对土壤矿质氮、有机质和全氮含量无显著影响,但有利于土壤有机氮的矿化。     

长期施肥对红壤性水稻土氮素形态的影响

采用28年的长期田间定位试验,研究了长期不同施肥处理对红壤性水稻土氮素形态的影响。结果表明,在不施肥（CK）、无机肥（NPK）、有机肥（猪粪＋紫云英绿肥,M）和无机肥与有机肥配施（NPKM）处理中,土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮和微生物氮含量均随土层深度的增加而降低;不同施肥处理土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮和微生物氮含量从高到低顺序均为：NPKM〉M〉NPK〉CK,长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施能提高全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮和微生物氮含量,即促进了土壤氮库的积累;且不同施肥处理A、P层碱解氮、铵态氮、硝态氮、微生物氮含量和土壤全氮含量之间呈极显著正相关关系。因此,无机肥配施有机肥可使土壤氮素各形态含量均显著提高,是提高土壤氮素肥力的根本途径。     

地表覆盖对西北旱地土壤有机氮累积及矿化的影响

【目的】认识土壤氮素的转化和供应过程,是优化作物栽培和氮素养分管理的关键。【方法】本文采用5年田间长期定位试验的土壤,研究了地表覆草和覆膜栽培对旱地土壤氮素矿化和供氮能力的影响。【结果】与常规栽培相比,地表长期覆草会提高土壤氮素矿化势,降低矿化速率;覆膜则会降低土壤氮素矿化势,提高矿化速率,覆草、覆膜和常规栽培的矿化势分别为25.0—29.7、23.2—25.9、23.3—26.2mg.kg-1。不施氮时,覆草和覆膜均能提高土壤有机氮含量,增加土壤轻质有机氮含量;施氮后,覆草能增加土壤有机氮和轻质有机氮含量,但覆膜却降低了土壤有机氮和轻质有机氮含量。施氮240kg.hm-2时,地表覆草、覆膜和常规栽培土壤的有机氮含量分别为1.03、0.95和0.96g.kg-1,轻质有机氮分别为51、35和37mg.kg-1。【结论】作物生长过程中,地表覆草栽培能使土壤将较多的矿质氮转化形成可矿化有机氮;覆膜栽培则不利于土壤的有机氮累积。因此,覆草栽培虽增加了土壤氮素供应能力,但为实现作物增产,需增加氮肥投入或在作物需氮较多的生长阶段补充氮肥,覆膜栽培则需要注意配施有机肥。     

寒地稻田土壤氮素矿化特征的研究

【目的】土壤供氮能力是影响稻田氮效率的主要指标之一,寒地稻田与南方稻田相比具有氮肥用量低和氮素利用效率高的特点,通过比较南北方稻田土壤供氮能力的差异,以期揭示土壤氮素矿化与寒地稻田氮素高效利用的关系。【方法】选择江苏省高肥力的乌栅土和中等肥力勤沙土,以及黑龙江三江平原高中肥力白浆土型水稻土,采用淹水密闭培养法,在25℃、30℃和40℃条件下恒温培养28 d,测定培养前后土壤铵态氮的含量,并分析土壤有机质、全氮和有机氮各组分的含量;通过一级动力学模型和有效积温模型拟合土壤氮素矿化与培养时间的关系。【结果】南方高中肥力土壤酸解氮、氨基酸态氮占土壤全氮比例均高于北方高中肥力土壤,北方稻田土壤碳氮比较高。在25℃培养28 d,南方和北方高肥力土壤间,以及中等肥力土壤间累积矿化氮量无明显差异。当温度为40℃时,南方高肥力和中等肥力土壤28 d累积矿化氮显著高于对应肥力的北方土壤。这与南方土壤有机氮含量或者有机氮所占比例较高有关。One-pool模型拟合显示,在25℃时北方土壤矿化势（N0）比对应肥力南方土壤增加了35.9%-36.3%;当温度为30℃和40℃时,北方土壤与南方对应肥力土壤相比N0降低了6.1%-32.7%和20.9%-36.7%。北方土壤微生物不耐高温,是其40℃矿化势较低的原因。有效积温模型拟合显示,随温度增加同一土壤氮矿化特征常数n值逐渐减小;南方土壤的氮矿化特征常数K值较高,而北方土壤n值高,表示南方中高肥力土壤的初期矿化速率高,而北方中高肥力土壤后期矿化速率高。【结论】土壤矿化氮含量和矿化势受土壤微生物活性、土壤碳氮比、土壤有机氮含量及其占全氮的比例影响,25℃下北方稻田土壤可矿化氮量较高,而且相对南方稻田土壤而言,寒地稻田土壤氮素矿化前期较慢,后期较快的特点与水稻吸氮更协调,这是寒地稻田氮素高效利用的原因之一。     

水稻秸秆不同处理方式对亚热带农田土壤微生物生物量碳、氮及氮素矿化的影响

通过室内模拟培养试验,添加水稻秸秆及由此热解产生的生物质炭,分析亚热带典型旱地土和水稻土微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)及氮素矿化的变化动态,探讨添加不同处理方式的水稻秸秆对土壤碳氮矿化的影响。结果表明,培养35 d后,与对照(CK)相比,添加生物质炭处理,旱地土MBC、MBN、矿化氮量分别增加了34.6%、163.1%和6.4%;水稻土MBC没有明显差异,MBN和矿化氮量分别增加23.0%和15.1%。添加秸秆处理,旱地土MBC、MBN分别增加了90.4%和203.8%,矿化氮量却减少了22.2%;水稻土MBC、MBN、矿化氮量分别增加了13.4%、19.9%和7.3%。研究阐明了生物质炭添加对农田土微生物生物量氮和氮素矿化具有促进作用,而对土微生物生物量碳的影响却因土地利用方式的差异而略有不同;水稻秸秆添加对微生物生物量均有促进作用,其促进程度基本高于生物质炭,而对氮素矿化的影响因土地利用方式的不同而存在差异。