土壤水分对土壤产生气态氮的厌氧微生物过程的影响

气态氮[一氧化氮(NO)、氧化亚氮(N2O)和氮气(N2)]的释放是土壤氮损失的一种重要途径.硝化和反硝化作用是土壤气态氮损失的主要微生物过程,但是异养硝化作用、共反硝化作用和厌氧氨氧化过程对土壤气态氮损失的贡献尚不清楚.本研究利用15N标记和配对法,结合硝化抑制剂双氰胺(DCD),通过土壤培养试验来量化厌氧条件下各种...     

热带森林土壤气态氮损失及其对水分添加的响应

量化土壤气态氮(N)损失对于森林生态系统N循环的研究具有重要作用。然而,关于气态N(特别是N_2)损失及其影响因子的研究相对较少。本文通过室内培养实验,研究了海南尖峰岭热带山地雨林土壤气态N损失及其对水分添加的响应。结果显示:在自然水分条件下,土壤气态N的损失速率相对较小,N_2O和N_2损失速率分别为-0.004～0.03和0～0.022 nmol N·h~(-1)·g~(-1);水分添加后,N_2O和N_2的损失速率分别剧增70倍和40倍以上。土壤气态N的损失也受森林类型及季节变化的影响,次生林土壤气态N损失速率大于原始林,雨季土壤气态N的损失速率大于旱季,但均不存在显著性差异。本研究结果表明,热带森林土壤气态N损失主要受土壤水分含量影响,为了准确估算热带森林土壤气态N损失,应该考虑由全球气候变化导致的强降水事件对土壤气态N损失的影响。     

农田减氮调控施肥对华北潮土区小麦-玉米轮作体系氮素损失的影响

针对华北平原麦玉轮作区氮肥用量大、氮损失及土壤氮素累积严重的问题,探索不同减氮调控施肥措施对作物产量、氮损失及土壤无机氮累积的影响.通过(2016—2017年)设置两年大田试验,以农民施肥为对照,研究控释肥处理、微生物肥处理及配施硝化抑制剂处理减少氮用量后对小麦、玉米产量和地上部吸氮量、氮损失及土壤无机氮含量的影响.结果表明: 2016年微生物肥处理的小麦产量显著低于控释肥处理和硝化抑制剂处理,与农民施肥处理无显著性差异;且小麦和周年作物地上部吸氮量都显著降低.2017年各处理间作物产量和吸氮量无显著性差异.3种减氮调控施肥处理均能保持和改善耕层土壤肥力;且微生物肥处理随种植时间延长对土壤碱解氮、速效钾和有机质含量均有提升.随种植时间延长无机氮累积严重,微生物肥处理和添加硝化抑制剂处理均可降低40～100 cm土壤剖面的无机氮含量,而控释肥处理可提高0～40 cm土层无机氮含量.氮损失中氨挥发>淋溶量>N₂O排放>径流,径流损失可忽略不计,其中以农民施肥处理氮损失最大,微生物肥处理可显著降低氨挥发损失量,但淋溶量较大.综上所述,减量施氮条件下,控释肥处理和添加硝化抑制剂处理可保证作物产量及地上部吸氮量,微生物肥处理随种植年限的延长可保证作物产量和吸氮量.微生物肥和添加硝化抑制剂处理可降低40～100 cm土层无机氮含量,控释肥处理对削减无机氮量效果不明显;几种减氮调控措施均可降低氮损失,但微生物肥处理需调整措施来降低氮的淋溶量.     

南方稻田活性氮损失途径及其影响因素

基于文献数据,研究了南方不同稻区水稻生长期氧化亚氮排放(N₂O排放)、硝态氮或铵态氮淋洗(N淋洗)、硝态氮或铵态氮径流(N径流)、氨挥发(NH₃挥发)的差异及其影响因素.结果表明: N₂O排放、N淋洗和N径流主要发生在长江流域单季稻区,损失量分别为1.89、6.4和10.4 kg N·hm^-2,损失率分别为0.8%、3.8%和5.3%,较高施氮量和稻田土壤干湿交替可能是主要原因;NH₃挥发主要发生在华南晚稻,损失量和损失率分别为54.9 kg N·hm^-2和35.2%,晚稻生长期较高的温度可能是NH₃挥发较大的主要原因.田间优化管理措施减少某一途径氮损失的同时可能会增加另一种途径氮素损失,实际生产中应综合考虑田间管理措施对各种活性氮损失的影响,活性氮损失量随着水稻产量水平的提高而增加,主要是因为施氮量也在逐渐增加.随着氮肥偏生产力的增加,N₂O排放、N淋洗和N径流损失率逐渐下降,因此,努力减小单位产量的氮损失,是协同提高作物产量和氮肥利用效率的重要途径.     

科尔沁沙地沙漠化过程中土壤有机碳和全氮含量变化

通过地面调查,研究了沙漠化对科尔沁沙地农田和草地土壤有机碳和全氮含量的影响.结果表明,随着沙漠化的发展,科尔沁沙地土壤碳、氮含量明显下降.和非沙漠化农田相比,轻度、中度、重度和严重沙漠化农田土壤有机碳和全氮含量分别下降12.3%和15.3%、22.2%和24.7%、39.5%和44.7%、64.4%和63.5%;和非沙漠化草地相比,轻度、中度、重度和严重沙漠化草地土壤有机碳和全氮含量分别下降了56.3%和48.7%、78.4%和74.4%、88.9%和84.6%、91.6%和84.6%.截至2000年,科尔沁沙漠化总面积已经达到50197.5 km2,由于沙漠化而导致的土壤有机碳和全氮损失总量分别为36.39 Mt和7.89 Mt,其中草地分别占91.12%和86.06%,农田分别占8.88%和13.94%.相关分析结果表明,土壤有机碳和全氮的损失主要源于风蚀所引起的土壤粘粉粒的减少.因此,在科尔沁沙地,防治土壤风蚀对于减少农田和草地土壤碳、氮损失极为重要.     

稻茬冬小麦氮肥吸收、残留和损失特性

为推进稻茬小麦氮肥合理施用,采取田间¹⁵N示踪技术研究了施氮量(0、150、225、300 kg·hm^-2,分别表示为N₀、N₁₅₀、N₂₂₅、N₃₀₀)对氮肥回收、残留、损失和籽粒产量的影响。结果表明: 随施氮量增加,小麦植株不同来源氮素积累量显著增加,氮肥回收率则显著下降。基肥氮以越冬至拔节期在植株中的积累量最高,追肥氮以拔节至开花期积累量最高;成熟期各处理追肥氮在植株中的积累量均高于基肥氮,N₁₅₀处理植株中土壤氮的积累量高于肥料氮,N₂₂₅、N₃₀₀处理呈相反趋势。随施氮量增加,成熟期0～100 cm土层氮肥残留量显著增加,肥料氮在60～100 cm土层残留比例逐渐升高。小麦全生育期氮肥损失量和损失率均随施氮量增加而增加,基肥氮损失量以播种至越冬期最高,追肥氮损失量以拔节至开花期最高。综合考虑籽粒产量,N₂₂₅处理可作为稻茬小麦氮肥推荐用量,相应的籽粒产量为6735 kg·hm^-2,氮肥回收率、土壤残留率和损失率分别为42.6%、34.0%和23.3%。     

盐渍区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态变化的影响

土壤硝态氮动态变化和残留与农田硝态氮淋溶以及地下水硝态氮污染密切相关。为了促进海河低平原盐渍区农田氮肥合理利用以及农业可持续发展,试验在盐化潮土条件下,通过设计不同施氮量（0,70,140,210kg N hm^-2）处理,重点研究了该区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态、残留以及土壤氮损失的影响。结果表明：（1）0～100cm土壤剖面硝态氮总量随施氮量显著增加,施用氮肥没有改变剖面硝态氮总量随玉米生育进程波状变化趋势,但明显增强了其变化幅度;（2）施氮改变了硝态氮土壤剖面空间分布状态,表现出施氮后上部土层（0～40cm）硝态氮比例显著增加而后迅速降低的趋势;（3）硝态氮残留与氮素损失随施氮量增加而增加,且N210和N140处理下氮素损失量显著高于N70和N0。     

不同施肥模式调控沿湖农田无机氮流失的原位研究——以南四湖过水区粮田为例

为探索山东南四湖沿岸麦玉轮作区玉米季内减少土壤无机氮素淋溶和径流损失的施肥策略,降低其对湖区水质产生的潜在威胁,采用田间原位安装淋溶水采集器和地表水径流池收集水样结合室内分析不同形态氮含量的方法,研究了不同施肥模式下无机氮素淋溶和径流损失特征。结果表明：土壤淋溶水量及地表水径流量与降水呈显著正相关关系,其水量受秸秆类物质还田的影响;硝态氮(NO3--N)与铵态氮(NH4 -N)随地表水径流损失的浓度及总量均明显高于淋溶水,由径流方式损失的氮素占2/3以上,是氮素以水溶液形式流失的主要途径;淋溶和径流均以NO3--N损失为主(径流损失中NO3--N占总量的82.9%-90.8%,淋溶损失中NO3--N占63.5%-72.9%),地表径流水NO3--N浓度对水质有较大影响,但土壤淋溶水NO3--N浓度对地下水污染不构成威胁;农民习惯施肥处理在玉米整个生育期淋溶和径流氮损失最高。在保证玉米产量前提下,降低氮素流失造成湖区的污染,平衡施用氮磷钾肥、施用控释氮肥、有机替代无机和秸秆还田等措施均可在沿南四湖区农田使用。     

植物地上部氮素损失及其机理研究现状与展望

植物地上部气态氮化合物挥发是氮素损失的重要途径, 同时也是大气NH₃和N₂O的重要来源, 因此, 研究植物氮素挥发损失对于大气环境保护和提高氮肥利用率具有重要意义。该文综述了各种气态氮化物(NH₃、NO、NO₂、N₂O和N₂)损失及其机理, 结果表明, 活性氮源积累和同化的不平衡, 是植物氮素挥发损失的主要因素; 环境条件(光、温、水、肥、气)和植物生理病害、衰老等因素, 均可引起植物活性氮源积累和同化的不平衡, 导致植物地上部氮素的挥发损失, 但各种气体氮化物能否从叶面挥发, 还要取决于气体氮化物的补偿点; NH₃和N₂O是主要的植物氮素损失形态, 主要氮素挥发损失发生在生育后期, 但不同氮素损失形态对植物生育期的响应并未完全相同。该文较完整地归纳总结了植物氮素挥发损失的作用机理, 指出了目前研究尚需要解决的重要问题: 1)氮素损失形态间的内在关系并不清楚, 尚不能完整地解释植物氮素挥发损失机制, 尤其是酶催化协同机制; 2)植物叶际气态氮化物交换(包括吸收和释放)作用及其机理也未完全清楚, 因而难以正确评估植物氮素的挥发损失; 3)植物衰老对增强氮素挥发损失有明显促进效果, 但有关其生理机制尚不完全清楚; 4)缺乏可行的抑制植物氮素挥发技术方法, 故还难以有效缓解肥料氮的挥发损失, 提高氮肥利用率。     

基于降水和径流的长江源头氮素收支研究

在全球变暖的背景下,生态环境相对脆弱的江河源区的生态系统过程和生态安全是人们关注的重点,氮素作为生态系统功能和过程的重要限制性因子,其平衡和收支研究对于深入理解和分析全球变化背景下的生态系统过程具有十分重要的意义。作者利用降水,径流,输沙等数据,建立了长江上游源头地区简单的氮素收支过程,计算了长江上游源头区域的大气氮沉降总量,径流氮输出总量,泥沙氮输出总量,长江源头地区的氮收支总量,并得出以下结论:(1)长江源头地区氮素湿沉降主要集中在夏季,沉降量占到全年总湿沉降量的近70%,春季和秋季的沉降量基本相同;(2)长江源头地区氮湿沉降量为0.290—0.307gN/(m.2a),总沉降量为0.345—0.385gN/(m.2a)。在考虑径流损耗后,长江源头地区陆面实际获得的氮沉降总量为0.275—0.315gN/(m.2a);(3)输沙是流域氮损失的一个重要因素,泥沙携带的氮素有约10%溶解在径流中被径流携带。平均每年由于输沙造成的氮损失约为0.606gN/(m.2a);(4)整个长江源头地区平均每年由降水、径流和输沙作用产生的平均氮损失为-0.306N/(m.2a),说明整个长江上游源头流域是一个氮源。