三江平原典型小叶章湿地土壤氮素净矿化与硝化作用

2004年6月—2005年7月,利用PVC顶盖原位培育法研究了三江平原典型草甸小叶章湿地和沼泽化草甸小叶章湿地土壤(0~15cm)无机氮库、净矿化/硝化速率动态、影响因素及年净矿化/硝化量.结果表明:两种湿地土壤的无机氮均呈明显的动态变化特征,其NH4 -N、NO3-N含量均表现为典型草甸小叶章湿地>沼泽化草甸小叶章湿地.两种湿地土壤的净矿化/硝化速率均呈明显的波动变化,生物固持作用、反硝化作用以及雨季较多降水是导致净矿化/硝化速率出现负值的主要原因.温度、降水、土壤有机质含量、C/N和pH是引起二者土壤无机氮库、净矿化/硝化速率存在明显差异的重要原因.典型草甸小叶章湿地的年净矿化量(19.41kg·hm-2)、年净硝化量(4.27kg·hm-2)以及净硝化量占净矿化量的百分比(22.00%)明显高于沼泽化草甸小叶章湿地(5.51kg·hm-2、0.28kg·hm-2和5.08%),说明前者的氮有效性以及维持可利用氮的能力明显高于后者.     

不同施肥与灌水量对槟榔土壤氨挥发的影响

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式、灌溉量对槟榔土壤氨挥发速率和挥发量的影响。结果表明：槟榔恢复期和出花期追肥灌水后,不同施肥处理均在第3天出现氨挥发速率峰值（0.50-3.42 kg.hm-2.d-1）,而后迅速下降并进入低挥发阶段。出花期氨挥发速率峰值（1.50-4.42 kg.hm-2.d-1）比恢复期氨挥发速率峰值明显高。灌水量小(300 m3. hm-2)的氨挥发率和总量比灌水量大(600 m3. hm-2)的明显减小。在同一氮水平下,有机质含量较低的氨挥发率较高。在同一有机质含量条件,氨挥发率随着N肥含量增加而升高。与单施N肥处理相比,有机肥与N肥配施可明显减少氨挥发速率和总量,可减少氮损失。     

三江平原不同群落小叶章氮素的累积与分配

2004年5—10月,对三江平原典型小叶章草甸和小叶章-苔草沼泽化草甸群落优势植物小叶章的氮素累积与分配特征进行了研究.结果表明：典型草甸和沼泽化草甸小叶章地上器官及枯落物的全氮含量在生长季均呈递减变化,符合指数衰减模型(T_N=Aexp(-t/B₁)+B₂,R²≥0.94),二者根的全氮含量波动较大,且在生长高峰期前的15～30 d存在一个明显的养分蓄积时期.不同器官和枯落物的氮累积量和累积速率(V_N)季节变化明显,且典型草甸小叶章地上部分的氮累积量和V_N明显高于沼泽化草甸,而地下部分则相反.两个群落小叶章不同部位的氮分配比差异明显,其中根分配比高达(59.38±12.86)%和(84.58±3.38)%,地上部分的氮分配比以叶最高,为(24.28±12.09)%和(8.18±3.32)%,其他部分较低.二者地上与地下部分的氮分配比呈相反规律变化,反映了其在氮供给方面的密切联系.典型草甸和沼泽化草甸小叶章氮的年吸收量和最大现存量分别为23.02、36.30 g·m^-2和28.18、51.43 g·m^-2,前者的氮吸收系数(0.017)和利用系数(0.634)明显高于后者(0.015和0.548),说明典型草甸在氮的吸收与利用方面强于沼泽化草甸.     

三江平原不同群落小叶章氮素的累积与分配

2004年5—10月,对三江平原典型小叶章草甸和小叶章-苔草沼泽化草甸群落优势植物小叶章的氮素累积与分配特征进行了研究.结果表明：典型草甸和沼泽化草甸小叶章地上器官及枯落物的全氮含量在生长季均呈递减变化,符合指数衰减模型(T_N=Aexp(-t/B₁)+B₂,R²≥0.94),二者根的全氮含量波动较大,且在生长高峰期前的15～30 d存在一个明显的养分蓄积时期.不同器官和枯落物的氮累积量和累积速率(V_N)季节变化明显,且典型草甸小叶章地上部分的氮累积量和V_N明显高于沼泽化草甸,而地下部分则相反.两个群落小叶章不同部位的氮分配比差异明显,其中根分配比高达(59.38±12.86)%和(84.58±3.38)%,地上部分的氮分配比以叶最高,为(24.28±12.09)%和(8.18±3.32)%,其他部分较低.二者地上与地下部分的氮分配比呈相反规律变化,反映了其在氮供给方面的密切联系.典型草甸和沼泽化草甸小叶章氮的年吸收量和最大现存量分别为23.02、36.30 g·m^-2和28.18、51.43 g·m^-2,前者的氮吸收系数(0.017)和利用系数(0.634)明显高于后者(0.015和0.548),说明典型草甸在氮的吸收与利用方面强于沼泽化草甸.     

新疆灰漠土区不同肥料配比土壤氨挥发原位监测

在17a的新疆国家灰漠土土壤肥力与肥料效益长期定位试验区,采用通气法对春小麦种植体系8种处理,即(1)对照(种植、不施肥,CK)、(2)施氮肥(N)、(3)施氮磷肥(NP)、(4)施氮钾肥(NK)、(5)施氮磷钾肥(NPK)、(6)施氮磷钾肥+有机肥增量(NPKM1)、(7)施氮磷钾化肥+有机肥常量(NPKM2)、(8)施氮磷钾化肥+秸秆还田(NPKS)的氨挥发损失与不同肥料配比、长期不同施肥土壤特性变化之间关系进行研究.结果表明:(1)在当地春小麦种植典型施肥模式,即"基肥撒施后机械翻耕,追肥撒施后灌水"下,在施氮量为84.97～241.5 kg · hm-2的条件下,不同处理基肥氨挥发累积量为0.194～2.236 kg N · hm-2之间;追肥氨挥发累积量在0.078～0.210 kg N · hm-2之间,远低于基肥氨挥发量;基肥和追肥氨挥发损失氮素之和占总施氮量的0.39%～1.23%.(2)相同施氮量241.5 kg · hm-2的N、NP、NK、NPK 4个处理,氨挥发累积量分别为1.017、0.944、1.988、2.437 kg N · hm-2,氨挥发量与不同处理土壤速效钾含量相关性达显著水平(r=0.951, P<0.05,n=4).(3)施氮量分别为151.8、84.9、216.7 kg · hm-2有机肥处理NPKM1、NPKM2、NPKS的氨挥发累积量分别为1.404、1.041、1.583 kg N · hm-2,氨挥发量与氮肥使用量呈显著正相关(r=0.581,P<0.05,n=18).以上结果表明,氨挥发不是新疆灰漠土长期定位试验春小麦体系氮肥损失的主要途径;不同肥料配比和长期不同肥料配比造成土壤特性的变化是7种施氮肥处理氨挥发差异的主要原因.     

日光温室番茄-西瓜轮作系统不同水氮处理氨挥发特征

为探究黄土高原地区日光温室果蔬栽培中氨挥发特征,在陕西省杨凌区选择当地典型的日光温室,设置4个不同的水氮处理,采用密闭式间歇抽气法监测番茄-西瓜轮作季的氨挥发特征.结果表明: 日光温室栽培土壤氮素转化快,施氮处理施肥后第1～2天氨挥发出现峰值,氨挥发峰值为0.26～2.02 kg N·hm^-2·d^-1,7 d左右各处理氨挥发通量相近;施氮处理间氨累积排放量无显著差异;相同施氮量条件下,降低灌溉量氨累积排放量两季平均增加了46.7%;不同种植季氨平均排放通量和累积排放量均表现为西瓜季高于番茄季,西瓜季高温促进了氨排放;土壤铵态氮含量、土壤孔隙含水量、0～5 cm地温和温室气温均对氨排放通量有极显著影响,而土壤pH值与氨挥发通量呈显著负相关关系.不同种植季氨挥发通量和累积排放量存在差异,降低施氮量可减少氨排放,相同施氮量条件下降低灌溉量增加了氨排放.     

垦殖对沼泽湿地CH4和N2O排放的影响

三江平原是我国最大的沼泽化低平原,同时也是受人类活动影响最剧烈的区域之一。选取三江平原两类典型湿地-常年积水的毛果苔草(Carexlasiocapa)沼泽和季节性积水的小叶章(Deyeuxia angustifolia)草甸及其垦殖水田和旱田为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法进行CH4和N2O的田间原位观测。研究结果表明,垦殖导致沼泽湿地CH4排放量大幅度降低,而N2O排放量有所升高。三江平原沼泽湿地、水田、旱田的CH4排放量分别为329.56、94.82kg.hm-.2a-1和-1.37kg.hm-.2a-1,N2O排放量分别为1.93、2.09kg.hm-.2a-1和4.90kg.hm-.2a-1。沼泽湿地垦殖使CH4和N2O的综合温室效应降低,在20a到500a的时间尺度上,水田综合GWP为沼泽湿地的30.8%~37.9%,旱田综合GWP仅为沼泽湿地的6.0%~28.7%。垦殖同时也改变了沼泽湿地对大气CO2的源汇功能,2004年,小叶章草甸、水田和旱田碳排放量分别为-3.08、1.79t.hm-2和3.35t.hm-2,沼泽湿地垦殖为旱田后碳源的功能较水田更强。     

异质生境水位差异对小叶章有性繁殖分配的影响

以三江平原湿地代表植物小叶章为对象,通过对杂类草草甸、典型草甸、沼泽化草甸、沼泽生境中小叶章个体大小与生物量差异及繁殖构件与植株生物量之间相关关系的分析,研究不同生境中水位对小叶章个体生物量与繁殖分配的影响。结果表明: 小叶章个体大小、高度及有性繁殖特征随水位升高而显著降低;杂类草草甸、典型草甸、沼泽化草甸和沼泽中小叶章的繁殖阈值分别为0.245、0.149、0.148和0.157 g;除沼泽化草甸外,其他3种生境中小叶章植株个体大小与繁殖分配均呈显著负相关;相较于个体大小,土壤含水量对于小叶章有性繁殖分配影响更大,不同生境中小叶章对个体大小和繁殖分配的差异投资是其具有良好生态适应性的基础条件。     

不同施肥模式下夏玉米田间土壤氨挥发规律

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式对夏玉米田间土壤氨挥发的影响.结果表明:单施化肥与秸秆还田配施化肥处理的田间氨挥发速率日变化与白天田间土壤表层温度(简称地温)变化表现基本一致,呈现由低到高的"单峰"趋势.夏玉米田间氨挥发损失的高峰期主要发生在白天11:00～13:00.但持续时间较短,单施化肥与秸秆还田配施化肥处理均在氮肥施入当天田间氨挥发速率达最高值,此后迅速降低,氨挥发损失主要集中于前7d,累计氨挥发量占总量的88.57%～96.72%.与单施化肥相比,秸秆还田配施化肥可显著减少氨挥发损失4.06～8.25 kg · hm-2,氨挥发损失率降低0.37%～1.17%.夏玉米大喇叭口期后对氮素需求较多,较高的田间土壤持水量均可以削弱氨挥发损失.确定适宜的秸秆与氮肥配比量,适量增加大喇叭口期的氮肥追施量配合及时浇水,是提高氮肥利用效率的有效途径之一.     

土壤盐渍化对尿素与磷酸脲氨挥发的影响

氨挥发是肥料氮素损失的重要途径之一,肥料类型、土壤类型、肥料用量以及土壤全盐量均影响氨挥发损失率及挥发特征。本文采用通气法测定了磷酸脲和尿素两种肥料六个施肥量处理分别施入六个不同盐渍化程度（1.7、9.9、16.4、23.2、29.1、37.9 g/kg）的土壤后氨挥发累积状况和动力学特性,以及土壤氨挥发累积量与土壤电导值之间的相关性。结果表明：（1）在土壤总盐介于1.66 -37.9 g/kg的范围内,随着土壤含盐量增加,尿素与磷酸脲处理的氨挥发累积量显著增加;土壤含盐量对氨挥发速率有显著的促进作用。（2）各处理二次线性函数拟合的二项式系数a均为负值,表明：在不同盐渍化条件下肥料的挥发速率是随着时间增长而降低的;一次线性函数和Elovich 方程的斜率a随土壤含盐量增加而增大,表明：土壤盐渍化将加剧土壤的氨挥发速率。（3）土壤氨挥发累积量与电导值拟合结果符合logistic方程（︱R︱分别为0.9732,0.9815,0.965,0.9182,0.9817,0.9971︱R︱>r0.01=0.9172, n=6）,氨挥发累积量随土壤电导值呈“S”型增长。     

北方冬小麦/夏玉米轮作体系土壤氨挥发的原位测定

采用通气法测定了北方冬小麦／夏玉米轮作体系田间土壤的原位氨挥发。结果表明,与冬小麦施用基肥相比,夏玉米追肥后土壤的氨挥发速率很快升高,但军发高峰期持续时间较短,最大氨挥发速率亦低于冬小麦,冬小麦拨节期追肥,氨挥发速率低且呈波动变化,未出现高峰值,从整个生长季节来看,冬小麦不施氮和每公顷施氮120、240、360kg时的累计挥发量分别为4．4、6．9、13．0、38．4kgN/hm^2,夏玉米为8．4、15．1、20．0、26．1kgN/hm^2。按我国北方冬小麦／夏玉米播种面积1864．4万hm^2计,每年由氨挥发向大气排放的氨素达23．8－120．2万t,其中17．2－96．4万t来自氮肥,相当于氮肥投入的2．1％－9．5％。     

Effects of addition of calcium and magnesium salts on ammonia volatilization during manure decomposition

Ammonia volatilization during aerobic decomposition of poultry manure was significantly reduced through additions of calcium and magnesium salts. The percentage reduction in ammonia loss decreased during the 48 day decomposition period from 85–100% in the first 2–3 weeks, to 23–52% at the end of the experiment. The maximum amount of ammonia which was retained (i.e. maximum reduction in ammonia loss) through addition of the chloride salts of Mg²⁺ or Ca²⁺ was independent of the type of cation. However, CaCl₂ released some of the ammonia initially retained as production of CO₂ and NH₃ from the manure decreased after 3 weeks of decomposition, whereas both MgCl₂ and MgSO₄ did not release any of the initially retained ammonia over the 7 week incubation period. Over the entire incubation period MgCl₂ therefore retained more ammonia than CaCl₂. Magnesium sulphate was considerably less effective in retaining ammonia than either chloride salts.     

草坪生态系统中氨挥发研究进展(综述)

概述了草坪生态系统氨挥发的研究成果,主要从氨挥发过程、影响因素、测定方法和减少挥发的途径等方面进行综述,为草坪合理有效地施肥提供依据。     

Ammonia volatilization after injection of anhydrous ammonia into arable soils of different moisture levels

Laboratory experiments have shown appreciable losses of ammonia after injection of anhydrous ammonia into dry and wet soils. In this study losses of ammonia injected into a moist (tension 10 kPa), dry (tension 160 kPa) and a wet (tension 1.6 kPa) sandy loam were measured under field conditions using wind tunnels. Losses were insignificant from a moist soil. However losses from a dry and a wet soil were 20% and 50% of injected ammonia, respectively. From the dry soil, losses of gaseous ammonia took place within the first hours after injection, which indicates a rapid transport through cracks and voids. From the wet soil, 20% of the injected ammonia was lost more gradually between 6 h and 6 d. This indicates that upward movement of water due to evaporation may be the cause of these ammonia losses which proceeded for longer periods.     

施用南荻生物炭对不同类型土壤氨挥发的影响

在洞庭湖区农田施用秸秆生物炭不仅能实现秸秆资源化利用,还可降低环境污染压力。本研究于2020年采用水稻盆栽试验,研究了不同南荻秸秆生物炭施用量对土壤氨挥发速率、累积氨挥发量、表面水pH值和NH₄⁺-N浓度的影响。供试土壤为第四纪红土发育的红黄泥和花岗岩发育的麻砂泥水稻土,设置6个南荻秸秆生物炭添加处理,即分别以土柱0～20 cm土壤重量的0%、1%、2%、4%、6%和8%比例添加生物炭,每盆施用复合肥200 kg N·hm^-2。结果表明: 施用生物炭导致两种土壤之间或不同生物炭处理之间的氨挥发速率和累积量均存在显著差异。麻砂泥施用生物炭处理在施肥后第2天出现氨挥发峰值,且较不施生物炭处理峰值降低了23.6%～53.4%;红黄泥氨挥发峰值出现在施肥后第7～13天,且其峰值随着生物炭添加量的增加而升高。整体上,麻砂泥土壤的氨挥发速率均高于红黄泥。麻砂泥土壤＜4%生物炭添加量能抑制土壤氨挥发速率及累积量,其中以2%处理降幅最大(46.9%),但生物炭添加对水稻生长前期表面水pH值的影响不显著;红黄泥土壤随着南荻生物炭用量的增加,表面水中pH值和NH₄⁺-N浓度增加,导致氨挥发速率及累积量增幅达1.3～10.5倍。回归分析显示,生物炭添加量是影响两种土壤氨挥发的关键因素。Elo-vich方程能较好地拟合两种土壤的氨挥发累积量随时间的变化动态,各施炭处理的相关系数均达极显著水平。总体上,对于偏中性的麻砂泥土壤,施用一定量的南荻生物炭对氨排放有一定的抑制作用,而对于酸性的红黄泥土壤,增施南荻生物炭会通过提高表面水的pH值和NH₄⁺-N浓度促进氨挥发,因此针对不同类型土壤施用南荻秸秆生物炭应注意选择适宜用量,以降低氮素损失。     

施肥对巢湖流域稻季氨挥发损失的影响

采用通气法对巢湖流域稻季土壤氨挥发原位监测,研究了不同施肥量及秸秆还田处理对稻季氨挥发的影响。结果表明,氨挥发峰值发生在施肥后的第1-3 天,氨挥发损失主要集中于施肥后的1周。2010年整个稻季氨挥发净损失量为7.22-14.20 kg/hm²,占氮肥施用量的4.59%-6.64%,基肥期是主要的氨挥发时期,约占总氨挥发量的60%,穗肥期氨挥发总损失量最小。常规施肥处理氨挥发总损失量最大,与常规施肥相比,优化施肥、减量化施肥均能减少稻田土壤氨挥发损失1%-2%,氮磷肥减量同时秸秆还田处理氨挥发量最小,其总氨挥发量占常规处理的54%。施肥后的1-2d内田面水中的NH₄⁺-N浓度达到最大值,且各施肥处理的氨挥发量与同期田面水中的NH₄⁺-N浓度呈线性正相关。结合经济效益和环境效应分析发现,秸秆还田处理可减少氨挥发损失,同时获得较高的经济效益,适宜在巢湖流域水稻季推广。     

不同施肥方式对土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响

采用密闭室间歇通气法和静态箱法对不同施肥方式(撒施后翻耕、条施后覆土、撒施后灌水)下的土壤氨挥发和氧化亚氮排放进行了研究.结果表明:不同施肥方式显著影响了土壤中的氨挥发和氧化亚氮排放.撒施后灌水处理明显促进了氨挥发,其最大氨挥发速率明显高于其它处理,氨挥发累计达2.465 kg N·hm-2.不同施肥方式下氧化亚氮排放通量存在显著差异(P《0.05),且峰值出现时间也不同.施肥后第2天,撒施后灌水处理达到峰值,为193.66 μg·m-2·h-1,而条施后覆土处理在施肥后第5天才出现峰值,为51.13 μg·m-2·h-1,且其排放峰值在3种施肥方式中最低.撒施后灌水处理的氧化亚氮累积净排放量达121.55 g N·hm-2,显著大于撒施后翻耕和条施后覆土处理.撒施后翻耕和条施后覆土处理能有效抑制氨挥发和氧化亚氮排放损失,是较为合理的施肥方式.     

氮添加对沙质草地氨挥发及硝态氮淋溶的影响

采用密闭室法和离子交换树脂袋法,研究了科尔沁沙质草地不同处理(水添加、氮添加、水氮添加)氧挥发的损失量和硝态氮的淋溶量.结果表明:氮添加处理和水氮添加处理显著促进了氨挥发(P＜0.05),最大氨挥发速率显著高于对照;氮添加处理和水氮添加处理的氨挥发累积量为111.80和148.64 mg·m-2,分别占氮添加量的1.1％和1.5％;水氮同时添加条件下,氨挥发累计量显著高于氨添加处理(P＜0.05),水添加处理和对照相比没有显著差异(P＞0.05);水氮添加处理显著增加了土壤深度20 cm处的硝态氮淋溶量(P＜0.05),氮添加处理和水氮添加处理的硝态氮淋溶量分别是对照的1.96和4.22倍,然而在土壤深度40 cm处各处理硝态氮淋溶量差异不显著(P＞0.05);可见,氮添加和水氮添加均促进了土壤的氧挥发,对硝态氮的淋溶没有显著影响.     

Ammonia volatilization from tropical legume mulches and green manures on unlimed and limed soils

In the humid tropics, legumes are harvested and surface applied as mulch or incorporated as green manure. Studies on N dynamics and budgets from these systems report unaccounted losses of N. Ammonia volatilization may account for a significant percentage of these unexplained N deficits. The main objectives of this study were to: 1) determine the rate and amount of ammonia volatilization from organic amendments, both incorporated (green manure) and unincorporated (mulch), 2) compare ammonia volatilization of organic amendments on both acid (unlimed) and limed soils, and 3) correlate quality, i.e. polyphenolic and lignin concentration and carbon-to-nitrogen ratio, of the organic amendments with ammonia volatilization and net N mineralization. In an incubation experiment, ammonia volatilization losses and net N mineralization were measured from fresh leaflets of 10 legumes over a three-week period. Ammonia volatilization losses for the 10 species ranged from 3.4 to 11.8% of the total N applied in the organic amendment. Lignin content was negatively correlated to ammonia volatilization. Ammonia volatilized from mulches but not green manures, on both unlimed and limed soils, suggesting that ammonia volatilization is a surface phenomenon and not affected by soil pH. Net N mineralization was affected by species and soil pH, but was unaffected by placement (green manure or mulch). For the farmer in low-input agriculture where N tends to be limiting, volatilization losses of N from legume mulch systems could be on the same order of magnitude as crop removal.     

Model of ammonia volatilization from calcareous soils

A quantitative model of ammonia volatilization from the calcareous soil uppermost 1-cm layer was developed and tested. The model accounts for the following processes: ammonium-ammonia equilibration in the soil solution, cation exchange between calcium and ammonium which results in ammonium distribution between soil liquid and solid phases, nitrification of dissolved ammonium, distribution of ammonia between liquid and gaseous phases and diffusion of gaseous ammonia in the soil air. The combined effect of various characteristics such as soil pH, cation exchange capacity, water capacity and nitrification rate on ammonia losses from various soil types have been studied. The model was validated against experimental results of ammonia losses from different soils for its use as a predicting tool. The model shows that most of ammonia losses can be explained by the interactive effect of high soil pH and low cation exchange capacity. Computations show increased ammonia volatilization with decreasing soil water capacity. Increasing fertilizer application rate has a small effect on percentage of ammonia losses. Increased nitrification rate and shorter “lag” period of nitrification reduce ammonia losses considerably. Good agreement was obtained between model calculations and experimental results of ammonia volatilization from 13 soils.