黄土丘陵区植被恢复对土壤可溶性氮组分的影响

为探究黄土丘陵地区人工植被恢复对土壤氮素养分累积与有效性的影响,研究分析了植被恢复15年刺槐、柠条、刺槐侧柏混交、刺槐山桃混交以及荒草地土壤可溶性氮组分含量及其垂直分布特征。结果表明,与耕地相比,植被恢复显著提高了0—30 cm土壤可溶性氮组分含量,这也使0—30 cm土壤可溶性氮组分密度显著增加,可溶性有机氮密度增幅表现为柠条(262.2%)刺槐(232.8%)刺槐山桃混交、刺槐侧柏混交(34.5%)荒草地(-21.5%),硝态氮密度整体表现为柠条刺槐刺槐山桃混交荒草地刺槐侧柏混交,增幅为7.9%—182.8%,铵态氮密度以刺槐山桃混交增幅最大(110.3%),荒草地最小为2.6%。可溶性有机氮、硝态氮占全氮的比例以刺槐最高,分别提升了2.4倍和0.6倍,铵态氮占全氮的比例以刺槐山桃混交最高,提升了1.0倍。可溶性氮组分受微生物量碳氮的影响大于有机质和全氮,微生物量氮与可溶性氮组分的相关性优于微生物量碳,硝态氮对土壤有机质、全氮和微生物量碳氮的变化最为敏感。综上,植被恢复能够提高土壤可溶性氮组分含量、密度及其占全氮比例,增加土壤氮的有效性,以刺槐、柠条提升效果最好。     

2008年雪灾对武夷山毛竹林土壤微生物生物量氮和可溶性氮的影响

2008年1月,我国南方发生了严重的冰冻雪灾,通过改变资源的有效性和异质性而对生态系统过程产生显著影响。本研究以福建武夷山遭受冰冻雪灾不同危害程度(轻、中、重3种类型)的毛竹林为试验地,探讨了08雪灾干扰后毛竹林不同土层(0～10、10～25、25～40cm)土壤微生物生物量氮和可溶性氮的变化特征。结果表明,除25～40cm土层土壤微生物生物量氮含量外,各土层土壤微生物生物量氮、硝态氮含量均随受灾程度的加重而显著增加,随土层深度的增加而减少,0～10cm土层土壤可溶性有机氮,重度受灾竹林也显著高于轻度与中度受灾竹林。不同受灾竹林间的土壤微生物生物量氮、硝态氮、可溶性有机氮含量均与土壤温度、雪灾输入林地生物量显著正相关,与竹林郁闭度显著负相关,与土壤湿度不相关。本研究结果揭示,由于雪灾导致生物与非生物因素的改变,土壤中的氮可能以硝酸盐和可溶性有机氮的形式从生态系统中流失。     

枣粮间作生态系统土壤氮空间分布特性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在不同位置采样测定,探讨了枣粮间作系统内土壤氮素空间分布特性.结果表明:(1)枣粮间作生态系统中,在小麦收获期和玉米收获期两个时期,土壤全氮和硝态氮含量均存在明显的垂直和水平两个方向空间变异性.而土壤铵态氮含量极低且没有明显的空间变异;(2)与全氮相比,枣粮间作系统中硝态氮空间变异性更强,且随着时间变化其空间分布特性有明显变化;(3)氮素施用量对土壤全氮和硝态氮空间变异有正向作用,而植株对氮的吸收利用可以降低土壤氮素分布空间差异程度.各因子对土壤全氮空间变异影响强弱顺序为氮吸收量＞氮素施用量＞土壤含水量;对土壤硝态氮空间变异影响强弱顺序为氮素施用量＞土壤全氮含量＞氮素吸收量＞土壤含水量.     

茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征

对茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征进行研究.结果表明: 在0～100 cm土层,茶园和林地土壤全氮（TN）、N₂O排放速率及积累量均随着土层增加而减少,且茶园均值大于林地.土壤pH、TN、水溶性有机氮(WSON)、微生物生物量氮(MBN)、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量随着土层增加总体呈下降趋势,茶园各土层TN、WSON、MBN、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量显著大于林地,而不同土层pH值均小于林地.茶园和林地土壤N₂O排放速率与TN、MBN及NH₄⁺-N含量呈显著正相关,而与pH相关性不显著.茶园土壤N₂O排放速率与NO₃^--N含量的相关性显著,与WSON的相关性不显著,而在林地土壤中呈相反趋势.0~100 cm土层内茶园 WSON/SON和N₂O N/MBN平均值大于林地,而MBN/SON平均值小于林地.这表明茶园土壤氮库有较高的代谢效率,N₂O排放速率较高,不利于土壤氮库的储量积累,也不利于维持土壤质量和持续利用的潜力.     

黄土区不同类型土壤可溶性有机氮的含量及特性

测定了黄土高原地区不同生态系统土壤中可溶性有机氮（SON）和游离氨基酸的含量,并分析了其与土壤其他性质之间的关系。结果表明,黑垆土、红油土和淋溶褐土中SON的平均含量分别为24．75、39．10mg／kg和41．80mg／kg,占可溶性总氮（TSN）的51．25％、68．28％和68．57％,分别为土壤全氮的2．54％、3．75％和4．00％;土壤游离氨基酸的含量分别为7．18、7．42mg／kg和7．41mg／kg,分别占SON的30．53％、19．23％和17．50％,占全氮的0．74％、0．71％和0．71％．方差分析结果表明,土壤类型对土壤SON含量及其在TSN和全氮中所占的比例、游离氨基酸在SON中所占的比例有显著影响,而对游离氨基酸的含量及其占土壤全氮比例的影响未达显著水平。枯枝落叶层中SON含量（248．26mg／kg）为农田土壤（24．75mg／kg）的10倍左右,且林地土壤0～20cm土层SON含量（31．03mg／kg）显著的高于当地农田,两种生态系统0～20cm土层土壤中游离氨基酸含量（7．18～7．32mg／kg）相当,但均极显著低于枯枝落叶层中游离氨基酸平均含量（18．57mg／kg）。相关分析结果表明,TSN、SON以及游离氨基酸与全氮、硝态氮、铵态氮、有机质等各养分之间均有极显著的相关性。     

不同植茶年限茶园土壤pH缓冲容量

为探明长期植茶对土壤pH缓冲容量(pHBC)的影响,以安徽郎溪和祁门茶园为研究对象,研究了连续植茶10、15、20、25、30年的茶园土壤酸碱缓冲容量的变化及其影响因素.结果表明： 酸碱滴定法适用于茶园土壤pHBC的测定,酸碱加入量与pH值在酸碱滴定曲线的特定突跃段(pH4.0～6.0)呈近似直线关系,可通过线性拟合方程计算pHBC.两地茶园土壤的pHBC随着植茶年限的增加均呈下降趋势,郎溪茶园和祁门茶园土壤pHBC的下降速率分别为0.10和0.06 mmol·kg^-1·a^-1.茶园土壤pHBC与阳离子交换量、土壤有机质、盐基饱和度、物理性质黏粒含量呈显著正相关,而与交换性酸总量及交换氢含量呈显著负相关.     

桂南茶园土壤团聚体酶活性对植茶年限的响应

揭示桂南茶园土壤团聚体碳氮磷循环相关酶活性对植茶年限的响应机制,可为广西茶园提升土壤肥力、保障土壤健康以及促进土壤资源可持续利用奠定理论基础。以植茶年限分别8年、17年、25年和43年的南山白毛茶园土壤为研究对象,在0—20 cm土层采集原状土样,通过改良干筛法将土样分为>2 mm、1—2 mm、0.25—1 mm和<0.25 mm粒径团聚体,并测定各粒径团聚体β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶以及酸性磷酸酶活性。不同植茶年限土壤团聚体组成以>2 mm粒径团聚体为主,其含量显著高于其他粒径团聚体,平均值为52.57%。随着植茶年限的延长,>2 mm粒径团聚体含量先升高后降低,在植茶17年时处于较高水平。茶园土壤β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶和蛋白酶主要分布在>2 mm粒径团聚体中,其活性分别为213.09—302.18 mg kg-1 h-1、512.39—651.03 mg kg-1 h-1、47.36—58.96 mg kg-1 h-1和74.49—94.45 mg kg-1 h-1;而土壤酸性磷酸酶活性受团聚体粒径变化的影响较小。随着植茶年限的延长,土壤β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶以及蛋白酶活性先升高后降低,在植茶17年时处于较高水平,其值分别为337.07 mg kg-1 h-1、719.48 mg kg-1 h-1、69.67 mg kg-1 h-1和112.01 mg kg-1 h-1;而土壤酸性磷酸酶活性则逐年升高。在团聚体分级过程中,各类酶活性有不同程度损失。不同植茶年限土壤β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶以及酸性磷酸酶活性的平均回收率分别为80.72%、83.53%、80.13%、78.55%以及84.60%。作为土壤酶的主要载体,>2 mm粒径团聚体的形成与稳定对于促进土壤有机碳及养分循环具有重要意义。在茶园管理中,植茶17年以后应重视土壤>2 mm粒径团聚体的崩解与破坏问题,以保障土壤质量及维持土壤有机碳及养分利用效率。     

土壤易矿化有机态氮和微生物态氮作为土壤氮素生物有效性指标的评价

通过盆栽试验研究了土壤易矿化有机态氮和土壤微生物态氮与土壤净矿化氮及植物吸氮量之间的关系。结果表明,种植前土壤易矿化有机态氮和土壤微生物态氮以及种植前后土壤易矿化有机态氮的变化量均与土壤氮素净矿化量和植物吸氮量之间存在显著的相关性。在盆栽试验条件下,土壤易矿化有机态氮和种植前土壤微生物态氮能够较好地反映土壤氮素的矿化和供应能力,可以作为土壤氮素的生物有效性指标。     

菜园土壤无机氮解吸特性对硝态氮流失潜能的影响

根据土壤氮素解吸模型,通过盆栽试验研究解吸特征参数对土壤渗漏水硝态氮浓度的影响.结果表明：土壤氮素可解吸量Q、土壤溶液氮初始浓度Cli和C₁/比值与土壤渗漏水硝态氮浓度呈非线性关系,在较低氮解吸特征值时则呈线性关系,由此提出“双速率转折点”概念评价土壤硝态氮流失潜能.当耕层土壤氮素解吸特征值超过“双速率转折点”X₀时,硝态氮浓度的增加速率将以非线性形式迅速提高,反之将稳定在较低水平.     

不同施氮处理玉米根茬在土壤中矿化分解特性

以黄土高原南部地区7a定位试验不同氮肥处理玉米根茬为研究对象,通过室内培养试验研究了施氮量分别为0、120和240 kg N/hm2处理玉米根茬(分别用R0、R120、R240表示)在15-20 cm和45-50 cm土层土壤中有机碳矿化及其对土壤微生物量碳、可溶性有机碳和矿质态氮含量的影响.结果表明,不同处理玉米根茬C/N为R0＞R240 ＞R120.培养条件下,R120和R240根茬的碳矿化速率高于R0根茬,R120与R240根茬之间差异不显著.不同处理根茬C/N与其培养过程中碳素累积表观矿化量呈极显著负相关关系.3种施氮量处理的玉米根茬在培养过程中有机碳矿化率、潜在碳矿化量、土壤微生物量碳、可溶性有机碳含量均为添加R120根茬的处理最高,R240次之,R0最低.添加R120和R240根茬显著提高了培养起始时土壤矿质态氮含量.R0、R120和R240根茬在15-20 cm土层土壤中的碳矿化率分别比其在45-50 cm土层土壤中高51.70％、26.41％和27.84％.在评价根茬还田对农田生态系统碳、氮等养分循环的作用时,应同时考虑施肥对根茬分解和转化的影响.     

增温和CO2浓度加倍对川西亚高山针叶林土壤可溶性氮的影响

采用全自动微气候控制的"人工模拟气候实验系统"研究了增温和CO2浓度加倍对川西亚高山针叶林土壤硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)、游离氨基酸(FAA)、可溶性有机氮(DON)和可溶性总氮(TSN)的影响。结果表明:1在种植油松苗木组,增温处理显著降低了土壤NO_3~--N含量,不同处理0—15 cm土层NO_3~--N含量均显著小于15—30 cm层;而在未种树组,增温处理显著增加了土壤NO_3~--N含量,0—15 cm土层NO_3~--N含量显著高于15—30 cm层,这表明增温促进了油松苗对NO_3~--N的吸收。2在种植油松苗木组,增温(ET)、增CO_2(EC)及两者的共同作用(ETC)均显著增加了土壤NH_4~+-N、DON和TSN含量;在未种树组,ET显著增加了土壤NH_4~+-N、FAA、DON和TSN含量,EC和ETC对NH_4~+、FAA、DON和TSN含量具有微弱影响或没有显著影响。不同处理0—15cm层土壤NH_4~+-N、FAA、DON和TSN的含量显著大于15—30 cm层。3种植油松苗木组土壤NO_3~--N、NH_4~+-N、FAA、DON和TSN含量均显著低于未种树组,这是由植物对氮素的吸收消耗造成的。研究结果表明,EC、ETC主要通过植物根系作用促进了NH_4~+-N、DON和TSN含量增加,而ET处理通过影响土壤微生物和植物根系来促进NH_4~+-N、FAA、DON和TSN含量的增加。     

无机氮对土壤甲烷氧化作用的影响

无机氮输入(施氮肥和大气N沉降)对土壤CH4氧化作用的影响取决于甲烷氧化菌类型、输N种类和量以及土壤状况．这种作用既有抑制作用,又有刺激作用,但文献报道的抑制作用多于刺激作用,NH4^ 对CH4氧化的抑制作用多于NO3^-．随着全球N输入的增加,应在广泛的土壤类型和气候带观测和评价无机氯对土壤CH4氧化作用的影响．无机氮对土壤CH4氧化的抑制作用表现为立即或直接抑制、延迟抑制以及缺乏抑制等多种模式．尽管目前—些学者用酶基质竞争、增高的阈值、盐作用和离子交换、N转化率和N浓度等来解释抑制现象,但抑制机理依旧不完全清楚．因此,抑制机理是本领域未来研究的主要目标之一．     

旱地土壤铵态氮和硝态氮累积特征及其与小麦产量的关系

在陕西永寿和河南洛阳分别进行了11处和7处小麦大田试验,设对照(不施氮)和施氮(150 kg N·hm^-2)2个处理,测定了小麦生物量、籽粒产量及不同土层(0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm)土壤铵态氮、硝态氮浓度.结果表明: 两地土壤铵态氮浓度均很低,而硝态氮浓度较高,其中硝态氮数量占铵态氮、硝态氮总量的91%,在反映土壤供氮特性方面与两者之和有完全一致趋势.不施氮情况下,永寿0～40、0～60、0～80和0～100 cm土层累积的硝态氮与小麦生物量和产量显著相关;而洛阳无显著相关关系.施氮后,永寿不同深度土层累积的硝态氮与小麦生物量和产量的相关关系显著下降,而洛阳出现负相关;两地小麦产量增量与0～80 和0～100 cm土层累积的硝态氮显著或极显著相关.小麦苗期主要依赖0～20 cm土层硝态氮;返青期、拔节期分别利用0～40 cm和0～60 cm土层硝态氮,成熟期则能利用0～100 cm土层累积硝态氮.小麦收获后对照土壤的铵态氮浓度与播前起始值无明显差异,而硝态氮大幅下降.     

外来入侵植物的氮代谢及其土壤氮特征

研究了4种外来入侵植物(五爪金龙、南美蟛蜞菊、金腰箭和马缨丹)和1种本地植物鸡矢藤(对照)的氮代谢及其土壤氮特征.结果表明:外来人侵植物的组织硝酸还原酶活性、根际土壤NH4-N、NO3-N含量、蛋白酶活性和脲酶活性均较高,分别为鸡矢藤的1.65～4.34、1.56～2.15、1.72～3.11、1.43～3.23和1.41～3.33倍,而植物组织硝态氮含量则较低,仅为鸡矢藤的17.5%～50.6%.相关分析表明:植物组织硝酸还原酶活性与根际土壤总氮、NH4-N、NO3-N含量呈显著正相关(P<0.05),与蛋白酶活性和脲酶活性呈极显著正相关(P<0.01).这说明,外来植物入侵使土壤氮代谢加快,氮的生物有效性增强,氮同化能力提高,并且较好地将植物体氮素代谢与土壤氮素代谢协调起来.因此,较强的氮素同化能力与加速土壤氮素的转化可能是植物成功入侵的重要机制之一.     

万木林自然保护区不同林分土壤可溶性有机氮含量

对福建建瓯万木林自然保护区内细柄阿丁枫天然林(ALG)、米槠天然林(CAC)和35年生杉木人工林(CUL)土壤可溶性有机氮含量(SON)进行了研究.结果表明:3种林分中,ALG0～5cm、5～10cm和10～20cm层土壤SON含量最高,分别为95.3、78.3和72.5mg.kg-1,且与其余林分差异显著(P0.05);而CAC与CUL各土层SON含量分别为74.5、70.1、65.6mg.kg-1和78.6、68.9、69.1mg.kg-1.CAC、CUL和ALG在0～20cm土层的SON含量分别占可溶性总氮(TSN)组分的79.17%～80.78%、68.64%～74.51%和59.97%～69.66%,随着土层加深,3种林分SON含量占土壤TSN和全氮(TN)含量的比例不断增大;SON与土壤有机碳含量极显著相关(r=0.982,P0.01),与TSN、TN、铵态氮和硝态氮等土壤养分也存在不同程度的相关性.土壤SON含量与森林类型、地形、海拔以及树龄等因素有关.     

菠菜叶片中硝态氮还原与叶柄中硝态氮累积的关系

测定了不同生长期在不同施氮水平下3个菠菜品种各器官的硝态氮含量、叶片的硝酸还原酶活性、叶片细胞硝态氮的贮存库和代谢库大小.结果表明:叶柄中硝态氮含量远高于其它器官,其含量与叶片内源/外源硝酸还原酶活性的比值呈负相关;叶片细胞中硝态氮代谢库的大小与叶柄中硝态氮含量之间没有确定的关系.     

冬小麦生长条件下土壤硝态氮淋洗的传递函数模拟和预报

观测了地中渗透计的土壤在 3种不同施肥量下冬小麦自播种至返青期硝态氮的淋洗动态 ,由试验资料获得了硝态氮在土壤中迁移时间的概率密度函数 ,进而运用传递函数模型对土壤排水出流液中的硝态氮浓度和淋洗量动态进行了数学模拟和预报。     

施氮水平对高产麦田土壤硝态氮时空变化及氨挥发的影响

研究了不同施氮水平对高产麦田土壤硝态氮时空变化和氨挥发的影响.结果表明,高产麦田土壤硝态氮在播种至冬前阶段不断向深层移动,并在140cm以下土层积累.施纯氮96～168 kg·hm^-2处理,增加了60 cm以上土层土壤硝态氮含量,降低了土壤氮素表观损失量占施氮量的比例,提高了小麦籽粒蛋白质含量和籽粒产量,且土壤氨挥发损失较低,基施氮氨挥发损失占基施氮量的4.23%～5.51%;施氮量超过240 kg N·hm^-2,促进了土壤硝态氮向深层的移动和积累,基施氮氨挥发损失、土壤氮素表观损失量及其占施氮量的比例均显著升高,对小麦籽粒蛋白质含量无显著影响,但籽粒产量降低.高产麦田适宜的氮素用量为132～204 kg N·hm^-2.     

北京东灵山大气氮沉降水平及变化特征

城市人为成因的气态活性氮排放影响空气质量,导致周边的陆地生态系统大气氮输入量持续增加。然而,陆地生态系统大气活性氮特别是溶解态无机氮(DIN)和溶解态有机氮(DON)的同步观测仍然较为缺乏,影响氮沉降生态效应的全面、准确评估。本研究观测了北京东灵山森林生态系统定位研究站2019年6月至2020年1月每周的混合沉降中铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)和总溶解态氮(TDN)浓度,计算了DON浓度和各形态氮的沉降通量,分析了它们的月际和干湿季差异及其变化机制。结果表明：该站点大气沉降中NH₄⁺-N、NO₃^--N、DON和TDN体积加权平均浓度分别为1.45±0.04、0.70±0.01、1.81±0.66和3.96±0.65 mg N·L^-1,TDN年沉降通量为25.00 kg N·hm^-2·a^-1,NH₄^+<...     

华北地区夏玉米土壤硝态氮的时空动态与残留

为了进一步明确华北地区冬小麦-夏玉米种植体系周年氮肥利用效率及其影响因素与机制,在试验区夏玉米生育期年均降雨量400mm左右,轻壤质底粘潮土中等土壤肥力条件下,通过设计不同施氮量(0、90、180、270kgN/hm2)处理,重点研究了夏玉米大田土壤硝态氮动态与残留积累情况。试验结果表明,夏玉米根系生物量最大值出现在吐丝期,最大根系分布深度约为1.2m。根干重密度(g/m3)随土壤深度增加而明显降低。根群主要分布在表土层,0～80cm土体根重比例达95%以上,1m以下根重比例不足1%。土壤硝态氮测定表明,从播种前到收获期,各施氮量处理(0、90、180、270kgN/hm2)2m土体土壤硝态氮平均含量均表现出“N”型曲线变化趋势。在玉米收获期,施氮处理(90～270kgN/hm2)2m土体均有明显的硝态氮残留积累,并且残留积累量随着施氮量增加而增大,施氮处理下层土壤(120～200cm)硝态氮残留积累量比不施氮处理高出50.4～95.4kgNO3-N/hm2。这说明,在玉米生育期降水影响下氮肥发生了淋溶,有部分氮肥已经向下移出玉米根区以外,积累在下层土壤中。这些残留积累在下层土壤中的硝态氮对于玉米来说很难被吸收利用,不仅降低了氮肥的利用率,也成为污染地下水的潜在隐患。分析表明,各施氮处理籽粒产量和植株吸氮量都显著大于不施氮处理,但施氮处理之间比较,籽粒产量和植株吸氮量并无显著差异。90kgN/hm2、180kgN/hm2和270kgN/hm2施氮处理下,氮肥表观利用率分别为11.52%、13.37%、9.93%。根据本研究结果,从小麦-玉米种植体系考虑,玉米根区以下残留积累氮素的回收利用是提高周年氮肥利用率的一个重要方面,值得进一步研究。