典型红壤区不同土地利用方式下氮素垂直分布及其影响因素

土壤氮素迁移规律是农业面源污染研究的重要内容,探讨不同土地利用方式下氮素垂直分布及其影响因素对氮迁移规律研究具有重要意义。在亚热带典型红壤丘陵区利用动力土柱机采集了38个稻田、林地和茶园的1 m深原状土柱,分0～20、20～30、40～50和70～80 cm 4层并间隔5 cm取样分别测定铵态氮、硝态氮和全氮以及其他土壤属性,研究氮素垂直分布对土地利用方式的响应及其影响因素。结果显示:(1)稻田上述4层土壤全氮含量显著高于林地和茶园(P0. 05),土壤铵态氮含量在各土地利用方式间差异不显著。就表层(0～20 cm)硝态氮含量而言,稻田土壤显著高于林地和茶园;茶园下层(20 cm)土壤硝态氮含量显著高于稻田和林地。(2)土壤全氮含量与硝态氮含量关系密切(r=0. 64,P0. 01);有机碳含量、土壤剖面深度和容重是影响氮素垂直分布的重要因子,土壤氮含量与有机碳含量之间呈显著正相关,与容重、土壤剖面深度呈显著负相关(P0. 05),表明土壤性质对氮素的分布有重要影响。该研究有助于评价红壤丘陵区农业氮肥施用对水体污染的影响风险。     

水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响

采用二次回归正交旋转组合设计,研究了水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响。结果表明,0—20cm土层硝态氮含量主要受灌水和施氮的影响,且灌水影响程度大于施氮,灌水与0—20cm土层硝态氮含量呈负相关,而与施氮呈正相关。20—40cm土层和40—60cm土层硝态氮也主要受灌水和施氮的影响,但施氮影响程度大于灌水。灌水和施氮对0—20cm土层硝态氮含量影响有相互拮抗作用。施磷对3个层次土壤硝态氮含量影响都很小。     

水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响

采用二次回归正交旋转组合设计，研究了水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响。结果表明，0—20cm土层硝态氮含量主要受灌水和施氮的影响，且灌水影响程度大于施氮，灌水与0—20cm土层硝态氮含量呈负相关，而与施氮呈正相关。20—40cm土层和40—60cm土层硝态氮也主要受灌水和施氮的影响，但施氮影响程度大于灌水。灌水和施氮对0—20cm土层硝态氮含量影响有相互拮抗作用。施磷对3个层次土壤硝态氮含量影响都很小。     

橡胶林氮肥施用后在土壤中的残留、累积和迁移

氮肥在土壤中的残留是土壤氮库的重要补充,对于维持土壤氮水平和保证作物高产具有重要作用。目前人们对热带季风气候下橡胶林氮肥施用后的残留特征了解还很少。利用微区试验结合~(15)N示踪技术,研究了橡胶林酸性砖红壤中不同施氮水平下(0、100、200和400 kg·hm~(-2))氮肥的残留、累积和迁移。结果表明,不同施氮水平下肥料氮当年根层土壤(0-100cm)残留量为23.36-109.36 kg·hm~(-2),残留率为23.36%-31.85%,施氮量的升高显著增加了肥料氮的残留量;2年后,不同施氮水平下肥料氮根层土壤残留量仅20.45-41.78 kg·hm~(-2),残留率10.45%-20.45%,施氮量的增加显著降低了肥料氮残留率;试验第1年(枯水年),不同施氮水平下土壤硝态氮主要在根层土壤累积(24.61-172.47 kg·hm~(-2)),而淋洗迁移到深层土壤(100-200 cm)的硝态氮不多(13.89-51.66 kg·hm~(-2))。根层土壤硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系;试验第2年(丰水年),不同处理的根层土壤硝态氮累积很少(仅5.39-22.95 kg·hm~(-2))。3个氮肥处理的硝态氮均不同程度地迁移、淋洗到深层土壤,达53.36-201.42 kg·hm~(-2)。深层土壤中的硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系。综上,橡胶林氮肥施用后的土壤残留率较低,施氮量是影响橡胶林土壤硝态氮累积、迁移的重要因素。     

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.     

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。     

不同密度华北落叶松林天然林土壤养分特征研究

采用样地调查和土壤采样分析方法,对五台山地区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)天然林土壤养分特征进行研究,探讨不同林分密度华北落叶松天然林土壤养分特征,旨在为华北落叶松天然林的可持续经营提供理论依据。结果表明,林下土壤总碳、铵态氮和速效钾含量在0~10、10~20、20~30 cm土层之间的差异显著,表现出明显的由上到下递减的趋势;土壤硝态氮和速效钾含量在土层之间的差异不显著,但土壤硝态氮含量也在一定程度上表现出土层之间由上到下递减的趋势;土壤速效磷含量在各土层之间的差异最不显著,但中层略高于表层和下层。在不同土层中,不同林分密度的土壤养分特征存在差异。在0~10、10~20、20~30 cm土层中,土壤总碳、硝态氮、铵态氮、速效钾含量在576~1 568 plant·hm~(-2)密度范围内都表现为随林分密度的增大而先增加后降低的总体变化趋势;速效磷含量则分别表现为:表层先增加后减少,中层缓慢减少,下层先减少后增加。林分密度对表层土壤养分影响最为明显,随着土壤深度加深,营养元素对林分密度的响应发生改变。当华北落叶松天然林林分密度为896~1 216 plant·hm~(-2)时,0~30 cm深度土壤的总碳、硝态氮、铵态氮、速效钾、速效磷保持在相对较高的水平,以土壤养分为评价指标,研究地区华北落叶松天然林适宜的保留密度为896~1 216 plant·hm~(-2)。     

小麦/玉米和蚕豆/玉米间作对土壤硝态氮累积和氮素利用效率的影响

提高氮肥利用效率,减少氮肥过量施用对环境造成的污染,是保障国家粮食生产和生态环境安全的关键.文章以甘肃河西灌区为试验地点,在0、300、450 kg·hm-2氮水平下,探讨了小麦(Triticum aestivum L.)/玉米(Zea mays L.)和蚕豆(Vicia faba L.)/玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响.结果表明:随氮肥用量增加,0～60 cm土层土壤硝态氮相对累积量增加,100～200 cm土层降低.在3个氮水平下,蚕豆间作土壤硝态氮含量和累积量都低于单作.小麦间作在300 kg·hm-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作,但在0和450 kg·hm-2氮水平下,小麦收获后间作与单作近似,玉米收获后小麦间作土壤硝态氮累积量都低于单作.与小麦和蚕豆间作的玉米在300 kg·hm-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作玉米,在0和450 kg·hm-2氮水平下则表现不同.在300 kg·hm-2氮水平下,两种间作氮肥当季利用率都明显高于相应的单作,施氮量增加到450 kg·hm-2时,则表现不一样.     

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。     

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。     

上海市蔬菜地土壤硝态氮状况研究

以上海市郊不同管理方式下菜地表层土壤采样测定土壤硝态氮含量为基础,并以水稻土等土壤作为对照,以期了解上海蔬菜地土壤硝态氮的现状,为菜地的合理施肥提出科学依据。结果表明,由于管理方式不同,土壤的硝态氮的NO3--N质量分数差异明显。大棚蔬菜地土壤中NO3--N明显高于其它其他用地管理方式下的土壤,依次为:w(大棚蔬菜地)>w(露天蔬菜地)>w(传统自留地),而且土壤硝态氮的积累是全剖面性的,而非仅在表层,如在80~100cm土层,大棚土壤硝态氮也为农田的好几倍。而且,大棚蔬菜地土壤盐渍化明显,主要特点之一是硝态氮积累,盐分高的土壤一般硝态氮也高。此外,长期大量的N肥投入引起了土壤酸化。土壤pH与土壤NO3--N质量分数呈线性负相关,经统计检验相关性达极显著水平。     

土壤矿质氮和可矿化氮对当季作物的贡献

从土壤矿质氮-硝态氮和铵态氮、土壤可矿化氮3个指标研究了土壤剖面不同层次有效氮对作物吸氮的贡献.结果表明,不同指标反映土壤供氮能力状况不一.土壤硝态氮和土壤可矿化氮与作物吸氮有较好的相关关系,而土壤铵态氮与作物吸氮关系不密切.在深度120cm之上的土层的土壤可矿化氮对作物吸氮有较大的贡献.在考虑土壤供氮能力时,建议应该考虑120cm深层以上的土壤.     

氮沉降对华北落叶松叶特性和林下土壤特性的短期影响

以50 a生华北落叶松天然次生林为研究对象,采用全生长季野外多水平林地施氮对比试验的方法,结合树叶特性和林下土壤理化性质测定,设置对照（CK,0 g·m-2·a-1）、低氮（LN,8 g·m-2·a-1）、高氮（HN,15 g·m-2·a-1）3个施氮水平,进行短期氮沉降模拟试验,分析了短期氮沉降对华北落叶松针叶及林下0~10、10~20 cm两层土壤中土壤营养动态的影响,为华北落叶松林的群落结构优化调整、可持续经营管理提供理论依据。研究结果表明：为期一个生长季的短期施氮显著增加了华北落叶松林下0~20 cm土壤层中TOC、NH4＋-N、NO3–-N的含量,却未影响土壤pH值和TN含量,且对表层（0~10 cm）土壤的影响更明显,但整个生长季内月份间的变化较大。短期施氮也导致50 a生华北落叶松针叶的宽度（W）、长度（L）、氮含量（LN）、比叶面积（SLA）和投影面积（PA）显著增加,但未影响叶生物量（LM）和叶有机碳含量（LC）。同时,叶氮含量与0~20 cm层、10~20 cm层土壤中全氮含量以及10~20 cm层土壤中NH4＋-N含量显著正相关,叶有机碳含量则与0~20 cm层土壤有机碳含量和0~10 cm层土壤全氮含量亦呈正相关关系。以上结果说明,华北落叶松天然次生林处于氮限制状态,短期氮沉降可能会提高土壤肥力并促进树木的生长,有利于华北落叶松天然次生林生产力的提高。     

黄河下游灌区土壤碳储量及碳密度分布

土壤碳（C）,特别是土壤有机碳（SOC）,对于提高作物产量和减少温室气体排放具有重要影响,深入理解 SOC 空间分布特征对于未来区域生态环境和农业的可持续发展也具有重要作用。黄河下游引黄灌区是我国重要的粮、棉生产基地,具有50年以上的引黄灌溉历史,长期引黄灌溉对区域土壤C储量和分布的改变毋庸置疑。以往关于土壤C的估算多集中于较大尺度,受采样数据量和大区域环境因素复杂变异影响,结果经常出现较大差异,并且对于大型水利灌溉对土壤 C 分布的长期影响研究较少,尤其对于我国黄河下游引黄灌区土壤 C 分布的研究稀缺。本文通过收集黄河下游鲁、豫灌区相关统计资料,灌区土壤、水文资料等,分7层（0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm）采集0～1 m剖面土壤样品,利用GIS空间差值、空间统计方法,分析不同土层、土地利用、土壤类型碳储量和碳密度（CD）空间分布特征,为研究区长期引黄灌溉条件下生态农业的发展提供依据。结果表明研究区（面积54153 km2）1 m土层总碳（TC）储量为1045.13 Tg,SOC储量达815.76 Tg,其0～20 cm,20～40 cm,40～60 cm,60～80 cm和80～100 cm分别占23.44%,20.06%,18.95%,18.83%,18.72%。估算1 m土层耕地和荒地SOC储量分别约为610 Tg和18.99 Tg,而草地和林地仅为25.97 Tg和16.41 Tg;不同土壤成土类型之间,半水成土所占的比例最大（约77.82%）,初育土最小（约5.49%）。1 m土层平均总碳密度（TCD）为（19.37±1.48） kg·m^-2,而平均有机碳密度（SCD）为（15.12±1.14） kg·m^-2,其变化范围从荒地的（14.98±0.91） kg·m^-2到林地的（16±1.15） kg·m^-2,同一或不同土地利用类型各层储量变化略有不同,主要是受人类活动、植被凋落物输入以及地下水环境等影响。不同的土壤类型间SCD则介于?     

Early responses of soil ammonium and nitrate nitrogen to forest gap harvesting of a Pinus massoniana plantation in the upper reaches of Yangtze River北大核心CSCD

To understand the short-term effects of forest gap by human harvesting on soil available nutrient in Pinus massoniana plantations, the variations of soil ammonium nitrogen (NH4+-N) and nitrate nitrogen (NO3-N) concentrations in the gap center and gap edge during growing season were observed in seven gaps of different size (Gl: 100 m2; G2:225 m2; G3:400 m2; G4:625 m2; G5:900 m2; G6:1225 m2; G7:1600 m2) and pure understory of a 39-year-old masson pine plantation in a hilly area of the upper reaches of Yangtze River. The results showed that in the early stage of gap formation, the gap size had significant effect on NH4+-N, the season changes on NP3--N, and the interaction effect of gap size and seasonal variation on NH4+-N and NO3--N. The difference of NH4+-N and NO3--N between the gap center and gap edge was not significant. (I) The NH4+-N content was 4.30-11.99 mg kg-1, and NO3--N content was 2.57-10.81 mg kg-1. There was no obvious difference in NH4+-N and N03--N among gaps of different size in early or late growing seasons, when both increased first and decreased afterwards in the middle of growing season. The gaps of 100∼400 m2 area had a higher content of available nitrogen. (2) The seasonal dynamic differed between NH4+-N and NO3--N, with the former lower in middle growing season whereas the latter higher in the middle growing season but lower in the end of growing season. The soil NH4+-N was higher than NO3- -N in the early and late periods, but lower in the middle period. (3) The soil NH4+-N and NO3--N in parts of gaps were lower than understory in the early and late growing season. (4) Correlation analyses showed that NH4+-N had significant positive correlation with microbial biomass nitrogen (MBN), and NO3--N with soil temperature, MBN and organic matter. But the impact of soil water content on available nitrogen was not significant. These results suggested that soil temperature and microbial activity variation caused by gap harvesting are the main factors affecting soil available nitrogen content of Pinus massoniana plantations.     

计划烧除攀枝花苏铁林区地面覆盖物对苏铁生长和土壤理化性质的影响

选择攀枝花苏铁林下计划烧除试验后苏铁及其根系周围土壤(0~15 cm)为对象,研究火烧对攀枝花苏铁植株生长、叶片生理和苏铁根系周围土壤理化性质的影响,以期为区域攀枝花苏铁种群恢复和生态环境保护提供理论依据.结果表明:计划烧除区域苏铁成年树的株数及株高没有显著变化,新生叶片数目和幼苗株数相对未烧除区域显著增加,增幅分别达201.66%和317.7%;烧除区域苏铁植株新生叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b,可溶性糖、蛋白质含量,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性,叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量,C/N、N/P比与对照区域新生叶片相比无显著性差异,只有类胡萝卜素含量显著降低.计划烧除改变了苏铁根围土壤(0~15 cm)的理化性质,表现在烧除后的土壤含水量、pH值及总N、P、K含量显著降低;但是,火烧显著提高了土壤有机碳(TOC)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)含量,微生物量C、N含量也略有升高;这说明火烧有利于增加苏铁林下土壤养分(N)的有效性,为烧除后苏铁快速恢复生长提供有利条件.     

高产田养分平衡及其环境风险特征研究

选择连续四年产量20000kg·hm-2以上的高产田为研究对象,并以当地常规农田为对照,分析了秸秆还田条件下冬小麦-夏玉米高产轮作体系中养分平衡及环境风险特征。结果表明,高产田和常规农田的氮、磷、钾素在冬小麦-夏玉米轮作体系中都有盈余,分别盈余130和202、122和162、315和119kg·hm-2。高产田氮素和磷素的盈余量小于常规农田,钾素盈余量高于常规农田。在冬小麦-夏玉米轮作体系的各生育期,高产田0～100cm土体硝态氮均存在大量累积,小麦季大于玉米季,高产田大于常规农田,存在较高的淋溶风险。土壤电导率均小于土壤盐渍化的临界值,尚未出现土壤盐渍化的现象。     

不同经营年限对柑橘果园土壤有机碳及其组分的影响

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。果园是我国重要的土地利用类型之一,果园面积占我国土地总面积的1.15%。因此,研究果园土壤有机碳库的演变规律,对于准确评估我国陆地生态系统的固碳潜力具有重要的科学意义。利用时空替代和物理、化学分组的方法比较研究不同经营年限对柑橘果园土壤有机碳库及其组分的影响,旨为果园土壤固碳增汇机理研究提供科学依据。利用时空替代法和物理化学分组的方法比较研究经营年限对柑橘果园土壤有机碳库及其组分的影响。结果表明：50年代柑橘果园0~20 cm和20~40 cm土层颗粒有机碳和轻组有机碳含量分别比80年代柑橘果园提高了9.6%和23.60%、2.57%和3.63%,其中对0~20 cm土层的影响显著高于20~40 cm,说明果园经营干扰对土壤活性有机碳的影响随着土层的加深而降低。50年代柑橘果园0~20 cm土层土壤有机碳含量比80年代果园提高27.2%,可溶性有机碳提高20.1%,微生物生物量碳提高5.3%;50年代柑橘园0~100 cm土层有机碳储量比80年代柑橘园提高30.3%,但50年代柑橘园的土壤颗粒有机碳、轻组有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳占总有机碳的比率均低于80年代柑橘园,说明当种植年限超过30年后,随着种植年限增加,果园土壤有机碳质量存在退化的风险。     

O3浓度升高对麦田土壤碳、氮含量和酶活性的影响

近地层O₃作为全球最重要的大气污染物之一,其对作物的生长发育、土壤酶活性、土壤碳、氮的影响机制已成为人们关注的重要问题。采用开顶式气室(OTCs)法模拟研究O₃浓度升高对冬小麦土壤碳、氮含量和酶活性的影响。结果表明,O₃浓度升高导致麦田0~10 cm和10~20 cm土层的全碳(TC)和全氮(TN)含量呈现出下降的趋势。O₃浓度升高对土壤酶活性也有影响。在冬小麦灌浆期,O₃胁迫可促进土壤脱氢酶活性提高。当O₃浓度为120 nL·L^-1时,0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层的脱氢酶活性分别比对照处理提高59.4%、51.5%和22.2%。O₃胁迫对土壤转化酶活性的影响随着冬小麦生长期和土壤采样深度的不同而发生变化。在冬小麦拔节期,O₃处理对不同土层脲酶活性的影响没有达到显著差异水平,但是在灌浆期,20~40 cm土层的脲酶活性随着O₃浓度的增加而提高,在120 nL·L^-1浓度O₃处理下脲酶活性比对照处理提高24.6%。在O₃胁迫条件下土壤转化酶活性与土壤全碳含量、土壤脲酶活性与土壤全氮含量均呈现出显著的正相关关系。