湘南水田施用硝态氮肥的土壤生态学效应

水田施用硝态氮肥，长期以来被人们视为禁区．我们于１９９０—１９９１年在中国农业科学院红壤实验站的田间试验结果表明：和铵态氮肥（氯化铵）相比，水田施用硝态氮能够提高土壤ｐＨ及速效磷和有效钾的含量，有利于晚稻收获后冬季绿肥作物的生长。但在水稻生长期间，钾和氮的流失较多，易于污染生态环境，也不利于土壤肥力的进一步提高．     

不同施肥模式对芋艿产量及菜地土壤中氮素迁移累积的影响

以太湖流域的临安市太湖源镇具有代表性的大田蔬菜地为研究对象,通过9种不同施肥量模式的田间试验,探讨芋艿Colocasia esculenta L．Schoot季蔬菜地速效氮在土壤中的动态变化、剖面垂直分布及累积,了解施肥措施对蔬菜种植的生态及环境影响。各施肥处理均能提高芋艿产量,但增加幅度因施肥措施不同而不同,适量施肥已满足芋艿生长对养分的需求,继续增施对边际产量的增效不明显。在芋艿生长过程中,不同施肥模式下土壤中的铵态氮、硝态氮、速效氮质量分数动态变化的趋势不同;芋艿收获后,硝态氮、铵态氮、速效氮在土壤剖面中质量分数的垂直分布因氮肥投入水平的不同而有所差异;土壤剖面中速效氮的累积量与氮肥投入密切相关;综合评价来看,低量控释肥＋低量化肥是各施肥模式中比较具经济效益、环境效益的合理施肥模式;因而,在实际蔬菜生产中,要适量施用氮肥,适当采用混合施肥模式如低量控释肥＋低量化肥,防止因过量施用氮肥而导致硝态氮的过量累积及其带来的水环境污染等环境问题。     

含硫及含氯化肥对湘南水田土壤酸度和养分有效性的影响

1990年5—11月,在湖南祁阳中国农科院红壤实验站水稻田布置田间试验,研究结果证实,在早稻和晚稻生长期间,与含氯化肥相比,施含硫化肥更能降低土壤pH而使土壤酸化,因而在南方水田施用含硫化肥时,必须和石灰及生理碱性肥相配合。同时,施含硫化肥能提高土壤有效性磷和钾的含量,增强土壤保肥与供肥能力。对大田水样中养分离子监测的结果表明,施含硫化肥减少钾离子的淋失;而施含氯化肥则减少硝态氮的淋溶,提高水田氮肥的利用率。     

生物炭基钼肥对土壤无机氮形态转化的影响

土壤铵态氮和硝态氮是影响作物生长的重要因素。为了探明生物炭与钼配合施用后,土壤中铵态氮和硝态氮的动态变化规律,选取8种广东省具有代表性的农业废弃物制备生物炭基钼肥,采用土培实验,研究在分别施用硝态氮、铵态氮情况下,生物炭基钼肥对土壤中硝态氮及铵态氮含量变化的影响。结果表明,与对照相比,8种生物炭基钼肥均可显著提高土壤pH值,其中,甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥可使土壤pH提高0.5~1.0个单位,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、水稻秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥则可使之提高2.8~3.8单位。8种生物炭基钼肥均可显著促进土壤对铵态氮的起始固持量(10%~38%),甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥对土壤铵态氮的硝化作用影响不显著,而其他5种生物炭则可显著增强土壤的硝化作用,其中水稻秸秆炭基钼肥处理硝化率近50%,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥处理的硝化率近100%。生物炭基钼肥对土壤中的硝态氮主要表现为固持作用,可显著增加土壤对硝态氮的起始固持量(12%~30%)。该研究结果可为作物施用生物炭基钼肥和氮肥提供参考,也可为进一步研究生物炭基钼肥对土壤有效钼含量、作物钼吸收及对植物体内氮代谢的影响提供基础资料。     

灌淤土施氮后土壤硝态氮的动态变化

通过室内模拟试验，探讨不同水分条件下灌淤土施用不同氮肥后硝态氮随时间的变化规律，并在田间条件下，测定不同氮肥形态和数量对土壤硝态氮含量的影响。灌淤土施氮后土壤硝态氮含量变化与土壤含水量及氮肥种类有关。施肥9d后，土壤中的硝态氮迅速增加；土壤水分低于田间持水量的50％或水分过饱和都明显影响灌淤土的硝化作用；施用大颗粒尿素产生的硝态氮最少，淋失或流失的几率小。灌淤土土体中硝态氮的残留与施氮种类及数量有直接关系。施肥使土壤表层硝态氮显著增加，施用大颗粒尿素尤为突出，但施大颗粒尿素后，60cm土体中残留的硝态氮总量最少。随着施氮量增加，表层土体中硝态氮含量增加。合理的施肥水平一般不会造成硝态氮的大量累积，而过量施氮则导致硝态氮明显积累，对通气透水性好的灌淤土，容易造成硝态氮淋失。     

旱地长期定位施肥对土壤剖面硝态氮分布与累积的影响

在 １５ ａ长期定位试验基础上研究了黄土高原旱地长期施用不同用量和配比的氮、磷肥对土壤剖面中硝态氮分布和累积的影响。结果表明：长期大量施用氮肥，在土壤剖面 １００～１８０ ｃｍ之间形成硝态氮累积层，峰值出现在 １４０ ｃｍ处，最大值为 ６７．９２ｍｇ／ｋｇ（单施 Ｎ １８０ ｋｇ／ｈｍ~２）； 配合施用磷肥可以降低土壤剖面硝态氮质量分数，根据试验，提出了旱地合理施肥的氮磷肥用量。     

不同氮形态对龙葵镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响

以镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)为材料研究了不同氮形态对其镉(Cd)积累的影响及其生理响应机制,为今后利用龙葵进行植物冶金和镉污染土壤修复提供理论依据。采用龙葵室内盆栽控制试验,采用不同浓度3种氮形态[铵态氮NH_4_2SO_4、硝态氮NaNO_3、硝态-铵态氮NH_4NO_3]处理,以植株生长为重要参考,研究其对镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响。结果表明,(1)镉(10~160 mg·kg~(-1))显著影响龙葵生长,降低生物量积累;外施3种形态氮均能缓解40 mg·kg~(-1)镉毒害,提高地上部生物量、叶绿素含量和镉累积量,且铵态氮对生物量增产与镉累积效果优于其他形态氮肥,其中400mg·kg~(-1)的NH_4_2SO_4最为明显。(2)植株叶片过氧化氢(H_2O_2)水平随施铵态氮和铵态-硝态氮量增加而降低,随施硝态氮量增加而先降后升。(3)过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)随施硝态氮与硝态-铵态氮浓度增加而减低,超氧化物歧化酶(SOD)活性随施硝态氮量增加先升后降;POD活性随施加铵态氮浓度增加而逐渐升高,显示铵态氮能显著提升幼苗抗氧化能力。(4)随硝态氮施加量增加,硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性先升后降;而GS活性在铵态氮施加量为100 mg·kg~(-1)时达到最大,随后逐渐降低。同时,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性随着3种不同形态氮施加量的增加逐渐降低。从植物修复角度出发,铵态氮对龙葵的强化修复效果优于硝态氮与硝态-铵态氮,尤其是400 mg·kg~(-1)的NH_4~+为龙葵镉修复的最佳浓度。     

灌淤土施氮后土壤硝态氮的动态变化

通过室内模拟试验,探讨不同水分条件下灌淤土施用不同氮肥后硝态氮随时间的变化规律,并在田间条件下,测定不同氮肥形态和数量对土壤硝态氮含量的影响。灌淤土施氮后土壤硝态氮含量变化与土壤含水量及氮肥种类有关。施肥9d后,土壤中的硝态氮迅速增加;土壤水分低于田间持水量的50%或水分过饱和都明显影响灌淤土的硝化作用;施用大颗粒尿素产生的硝态氮最少,淋失或流失的几率小。灌淤土土体中硝态氮的残留与施氮种类及数量有直接关系。施肥使土壤表层硝态氮显著增加,施用大颗粒尿素尤为突出,但施大颗粒尿素后,60cm土体中残留的硝态氮总量最少。随着施氮量增加,表层土体中硝态氮含量增加。合理的施肥水平一般不会造成硝态氮的大量累积,而过量施氮则导致硝态氮明显积累,对通气透水性好的灌淤土,容易造成硝态氮淋失。     

含硫及含氯化肥对作物生长发育的影响与农田生态学效应

本文对水田阳离子肥料长期定位试验进行了观察和总结．研究表明，湘南水田长期施用含硫及含氯化肥对水稻生长的影响随年度和季节变化：ＳＯ肥料促进早稻返青和晚稻营养生长，Ｃｌ肥料提高晚稻经济产量．从１９８２年到１９９０年，水稻稻谷年产量随气候变化有两次明显的波降周期，并且九年间，两类阴离子肥料处理的水稻年均总干物质生产量相等，绿肥生长也无显著不同．然而，长年施用含硫及含氯化肥的小区具有明显的土壤生态学差异．     

两种菠菜累积硝酸盐特性差异的研究

水培试验结果表明，日本超能菠菜生长后期的生长量较大，硝酸盐累积量较低，氮素吸收量较少，可以肯定其优良性；在生长后期供给等量硝、铵态氮的条件下，日本超能菠菜吸收硝态氮较少，还原硝酸盐的相对能力又较高，因而累积硝酸盐较宁夏圆叶菠菜低；在仅供给铵态氮源的条件下，日本超能菠菜还原硝酸盐能力较小，可能与其易于吸收和利用铵态氮源有关。     

不同施氮水平对玉米产量、氮素利用效率及土壤无机氮含量的影响

通过研究不同施氮水平对玉米产量、氮素利用率及土壤硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)残留量的影响,为氮肥的合理利用提供依据.在黑龙江省农业科学院科技园区布置田间小区试验,结果显示:玉米产量随施氮量增加而增加,施氮量为165 kg·hm-2时,氮肥利用率最高,当施氮量高于165 kg·hm-2,产量反而有降低的趋势,过量施氮也并不能增加玉米对氮素的吸收,因而氮素利用率也随施氮量的增加而降低.玉米收获后土壤剖面无机态氮质量分数的变化因施氮量的不同而表现出差异,0~80 cm土层硝态氮积累量随氮肥输入量的增加而显著增加,以表层(0~40 cm)硝态氮质量分数最高,中间层(60~80 cm)质量分数最低,100 cm以下土层以施氮量为165 kg·hm-2的处理土壤硝态氮积累量最低,降低了硝态氮淋溶风险;铵态氮的质量分数相对较低,不同的施氮量对土壤铵态氮质量分数的影响主要在0~20 cm土层,铵态氮质量分数与施氮量并无显著的相关关系.综合考虑玉米产量、氮素利用率与生态环境效益,以165 kg·hm-2(优化施氮量)为最佳氮肥施用量.     

氮肥对旱地土壤甲烷氧化能力的影响

甲烷是重要的温室气体之一，对全球变暖的贡献率是20％。大气中甲烷浓度的迅速增加与甲烷的源和汇的不平衡有关。土壤中存在甲烷氧化菌，在一定条件下可以氧化大气中的甲烷。不过土壤对甲烷的氧化能力受一些农业生产活动的影响。氮肥的施用对土壤甲烷氧化有一定的影响。长期定位施肥实验的结果表明氮肥对土壤甲烷氧化的影响主要来源于铵态氮而不是硝态氮，因为氨对甲烷氧化有着竞争性抑制作用。此外，长期施用氮肥还改变了土壤微生物的区系及其活性，从而降低甲烷的氧化速率。氮肥施用的短期效应则与土壤的耕作管理历史、土壤性质、氮肥施用量等因素有关。有机肥对土壤甲烷氧化的影响比化肥要低得多，其物理化学性质及施用方法的不同都会影响到土壤对甲烷的氧化。     

应用GLEAMS模型评估我国东南地区农业小流域硝态氦的渗漏淋失

应用GLEAMS模型估算我国东南亚热带地区农业小流域硝态氮的渗漏淋失。在五川流域8种不同土地利用方式的农田中埋设渗漏监测装置，每月采集水样分析硝态氮含量。用2002年4—12月作物生长季节的实测数据进行模型校验的结果表明，模型对水稻田除外的其他土地利用方式下硝态氮渗漏淋失模拟效果较好。五川流域2002年硝态氮淋失模拟计算结果表明，不同土地利用方式下硝态氮淋失时空差异显著，全年渗漏量（以氮计）为4．64～38．39kg·hm^-2，流域面积加权平均为29．99kg·hm^-2。甘蔗地、香蕉地和蔬菜地的年硝态氮渗漏量最高。渗漏峰值一般出现在7—8月。降雨、土地利用和化肥施用等人类活动是影响硝态氮渗漏淋失的主要因素。     

施肥对华北高产区土壤NO-3-N淋失与作物NO-3-N含量及产量的影响

利用4a的平衡施肥定位试验，研究太行山山前平原高产区冬小麦、夏玉米轮作制度下施肥对潮褐土中硝态氮的分布、移动、积累、植株吸收以及作物产量的影响。结果表明，土壤剖面中硝态氮含量与施肥量直接相关，过量施用氮肥使硝态氮在土壤中大量积累并向下层快速移动；氮磷对作物的养分供应存在着既相互促进又相互竞争的关系，施用适量磷肥可以促进小麦、玉米对氮素的吸收，提高作物产量，减少氮素在土壤中积累和淋失，但施磷量太高，由于氮磷之间的竞争作用，作物吸氮量反而下降，从而导致土壤中硝态氮的积累和淋失加剧，施用钾肥抑制了土壤硝态氮积累，促进了两季作物植株对氮素的吸收，从减少土壤硝态氮积累和淋失的角度，提出该区合理的施肥配比为组合N2P2K2，即ρA(N)=200kg hm^-2，ρA(P)=32．5kg hm^-2，ρA(K)=150kg hm^-2。图6参13。     

高寒人工草地土壤可溶性有机氮库和无机氮库动态变化

以青海省高寒区人工草地为研究对象,分析土壤可溶性有机氮库和无机氮库含量及其季节动态变化过程,确定牧草不同发育期土壤供氮能力,为研究高寒区人工牧草吸收土壤氮素提供依据。研究结果表明,(1)青海同德暗栗钙土种植禾本科牧草第1年土壤以硝态氮为主,占54%~59%,其次为可溶性有机氮,占22%~29%,铵态氮最低,仅占17%。1年人工草地土壤铵态氮含量随生长季延长逐渐增多,9月最高;土壤硝态氮在6月返青期最高,随生长季延长下降显著;土壤可溶性总氮和可溶性有机氮在返青期和枯黄期较高,生长旺盛期较低。(2)青海果洛州退化高寒草甸土种植禾本科牧草的人工草地土壤硝态氮和可溶性有机氮占优势,分别占49%和43%,铵态氮仅占8%。1年人工草地随生长季土壤铵态氮含量逐渐升高,9月最高;土壤硝态氮在7月初期最高,随生长季延长显著下降;土壤可溶性总氮和可溶性有机氮在生长季初期(7月)最高,随生长季延长而降低。表明高寒区人工草地土壤可溶性有机氮是植物可利用氮的重要组成成分,其含量仅次于硝态氮且远高于铵态氮。(3)与1年人工草地相比较,同德单播禾本科牧草生长3年后,土壤中植物可利用氮素迅速下降,尤其是硝态氮含量下降近80%,其次铵态氮下降近67%,可溶性总氮下降近60%2.5倍,仅可溶性有机氮下降不显著。说明单播模式下人工草地土壤有效养分下降是人工草地生产力难以持续的主要原因。(4)在1年人工草地种植的不同牧草种类的土壤各类氮素均无显著差异;而在3年草地,冷地早熟禾(Poa crymophila)和星星草(Puccinellia tenuiflora)单播人工草地土壤表层硝态氮显著高于其他种单播人工草地,星星草和多叶老芒麦(Elymus sibiricus)单播人工草地土壤可溶性总氮显著高于其他种类人工草地。初步推断:种植不同牧草可对不同形态土壤氮素产生影响,暗示不同牧草对不同形态氮素的需求存在一定差异性。     

粪斑对结缕草放牧草地根系层土壤氮素的影响

研究了结缕草放牧草地根系层土壤氮素的季节性变化特征．结果表明：结缕草放牧草地根系层土壤的全氮量和C／N比值的变化与草地土壤总的肥力水平有关，同时也受到草地放牧的强度和历史的影响；但无机态氮(硝态氮和铵态氮)却较少受到这些因素的影响；铵态氮在根系层土壤的无机态氮总量中占优势．在所研究的放牧草地上，放牧牛在前一年排泄的粪斑对下一个生长季根系层土壤氮素水平的影响很小，因此，由粪斑引起的结缕草放牧草地根系层土壤氮素的空间异质性持续时间一般可能不会超过两个生长季．表1参10     

氮素形态对大豆铝毒和根表铝形态分布的影响

铝毒是酸性土壤上作物生长的主要限制因素,虽然对铝毒已开展广泛研究,但铝毒与植物根表铝形态分布的关系还不清楚。以大豆(Glycine max)为研究对象,通过氮铝交替和氮铝共存2种处理方式的水培试验,研究了氮素形态对大豆铝毒的影响以及氮铝相互作用对根表铝形态分布的影响。结果表明,氮铝共存时,硝态氮体系中大豆根表吸附的各种形态铝含量均高于铵态氮体系。氮铝交替处理导致铝对大豆产生毒害,铝显著抑制大豆根伸长,降低大豆生物量,但在铵态氮和硝态氮体系中铝对大豆的毒害程度相近。无论是无铝对照还是有铝处理,硝态氮体系中大豆的生长情况均优于铵态氮体系。硝态氮处理还促进了大豆根系对K、Mg和Mn等元素的吸收。氮铝共存时,铵态氮可通过离子竞争作用缓解铝对大豆根系的毒害。     

秸秆与氮肥配施对辽西旱区土壤酶活性与土壤养分的影响

通过田间试验研究了玉米（Zea mays L.）秸秆与氮肥配施对耕层土壤酶活性及土壤养分的影响。试验设4个秸秆还田量水平,2个施氮量水平。结果表明：在秸秆配施氮肥条件下,耕层土壤中性磷酸酶、脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性以及有机质和全氮质量分数均表现为随着玉米秸秆还田量的增加而提高,而硝态氮（3NO-N）和铵态氮（＋4NH-N）质量分数则表现为随着玉米秸秆还田量的增加而减少,4种土壤酶活性与土壤有机质和全氮质量分数均呈显著正相关,与土壤硝态氮和铵态氮质量分数则呈显著负相关。玉米秸秆还田量9 000 kg.hm-2配施氮肥量420 kg.hm-2是辽西风沙半干旱区效果较好的技术措施。     

氮肥对菜园土壤硝态氮淋溶流失的影响

过量施用N肥可导致土壤中硝态氮的大量积累,对环境构成威胁.笔者通过盆栽试验收集测定土壤渗漏水硝态氮浓度,研究了不同施氮水平对土壤氮素淋溶流失浓度的影响.结果表明,在较大施氮量范围内,施氮量与土壤渗漏水硝态氮浓度之间呈非线性关系,但在中低施氮量时则表现为线性关系,可以应用"双速率转折点"概念评价菜园土壤硝态氮流失潜力.当施氮量超过双速率转折点X0后,土壤淋溶排水中硝态氮浓度将以非线性形式急剧增加.从环保角度看,氮用量不应超过X0.空心菜和菜心栽培试验表明氮肥X0分别为每盆N 0.31 g和0.32 g,二者间的氮肥用量X0差异很小.以环保为目标的氮肥用量X0和以产量为目标的经济施氮量的差异与土壤质地有关.     

地下水中铵态氮的迁移转化过程

铵态氮进入地下水的主要途径是土壤淋失,通过室内土柱淋滤实验研究铵态氮在土壤中的迁移转化过程,测定不同时间和不同深度土壤中铵态氮及其转化物硝态氮和亚硝态氮的浓度变化,分析了影响铵态氮迁移转化的因素。实验表明：在土壤饱和、持续淋滤条件下,土柱中随采样深度的增加,铵态氮穿透时间延长,依次滞后;通过硝化能力分析,土柱上层发生了轻微的硝化反应,土柱底部发生了反硝化反应,导致硝态氮的浓度衰减。研究认为在铵态氮的迁移转化过程中,当入渗铵态氮浓度较低时,影响铵态氮迁移转化的显著因素是土壤对铵态氮的吸附;当入渗铵态氮浓度较大时,影响铵态氮迁移转化的显著因素是生物作用导致的铵态氮的硝化,以及土壤的渗透系数、弥散度等因素。