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。     

模拟氮沉降对武夷山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸的影响

大气氮沉降是全球变化的焦点问题之一,为研究大气氮沉降对森林生态系统土壤呼吸的影响,在武夷山亚热带常绿阔叶林进行人工模拟氮沉降,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N1,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、中氮(N2,100 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮(N3,150 kg·hm~(-2)·a~(-1)),采用Li-6400分析系统测定土壤呼吸速率,同时测定土壤温度和土壤含水量,探讨氮沉降的背景下土壤温度和土壤含水量与土壤呼吸的关系。结果表明,(1)亚热带常绿阔叶林土壤呼吸速率具有明显的季节动态变化,土壤呼吸速率均为1月最低,8月最高。(2)常绿阔叶林土壤总呼吸存在明显的季节格局,总体呈单峰型,其峰值均出现在8月,重复测量方差分析结果显示,在生长季,氮沉降对土壤总呼吸均无显著影响(P0.05)。(3)常绿阔叶林土壤总呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,其响应具体表现在,低高氮(N1,N3)处理和中氮(N2)处理在一定程度上分别提高和降低了土壤呼吸Q_(10)。N0、N1、N2、N3处理下土壤总呼吸的Q_(10)分别为1.52、1.57、1.44、1.56;土壤呼吸速率与0~5 cm和5~10 cm土层土壤含水量之间的关系用二次曲线拟合的效果最好,其决定系数R~2分别为0.156~0.354和0.239~0.387,明显低于土壤呼吸速率与土壤温度关系方程的R~2值,这表明土壤呼吸速率与土壤含水量之间的相关性较弱,由此可知土壤含水量对土壤呼吸的影响远小于土壤温度对土壤呼吸的影响。(4)N0、N1、N2和N3处理的土壤总呼吸年碳排放量分别为5.67、5.98、6.22和4.22 t·hm~(-2)·a~(-1),低氮和中氮处理的排放比对照高出5.46%和9.70%,低氮促进了土壤呼吸年通量,而高氮抑制了土壤呼吸年通量;方差分析结果表明,氮沉降对土壤呼吸、异养呼吸年通量有显著影响,其中N2对土壤呼吸、异养呼吸年通量影响最大(P0.05)。     

施氮水平对河套灌区套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮的影响研究

通过田间试验研究了河套灌区套作小麦(Triticum aestivum L.)-玉米(Zea mays L.)在不同施氮水平下(小麦N0 0 kg·hm~(-2)、N1 90 kg·hm~(-2)、N2 180 kg·hm~(-2)、N3 270 kg·hm~(-2);玉米N0 0 kg·hm~(-2)、N1 135 kg·hm~(-2)、N2 270 kg·hm~(-2)、N3 405 kg·hm~(-2))土壤微生物量碳、氮的变化规律,为农业生产中定量施氮提供有益的生物参数和指标。结果表明:小麦全生育期内土壤微生物量氮、碳含量呈现出"升-降-升"趋势,抽穗期土壤微生物量氮达到最大值,灌浆期的下降幅度最大,土壤中的养分被小麦大量吸收消耗,此时微生物矿化出一部分微生物量氮以供作物吸收利用,土壤微生物量含量大幅下降。玉米土壤微生物量氮、碳含量随生育期进程推进而先增加后降低,在抽雄期出现峰值,土壤中的有效养分充足,同时,根系代谢活动旺盛,分泌物增多,使微生物代谢加快,为微生物的生长和繁殖提供了充足的营养环境。套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮含量均随着施氮水平的升高呈现出先增加后降低的趋势,在N2(小麦180 kg·hm~(-2)、玉米270 kg·hm~(-2))水平下,土壤微生物量碳、氮含量最高。N2处理的小麦微生物量碳较N0增加了53.7%,微生物量氮则是N0的3.29倍;N2处理的玉米微生物量碳、氮分别是N0的2.61、5.38倍。回归分析表明,土壤微生物量与施氮量之间表现为显著的二次型回归关系,适宜的氮肥施用量对微生物量碳、氮的负效应较低;根据边际分析及综合土壤微生物量碳、氮,推荐小麦最佳施肥量为165.9~187.5 kg·hm~(-2),玉米最佳施肥量为227.5~287.9 kg·hm~(-2)。     

氮肥配施生物炭对旱地土壤养分和玉米根系径级分布的影响

为了缓解玉米连作带来的土壤养分失衡及根系早衰,探讨生物炭对土壤养分、玉米根系生长的主要径级水平、玉米干物质积累的后效作用。采用定位试验,设置不施氮肥、不施生物炭为对照(CK),2个施氮量(常规施N量225 kg·hm~(-2),N1;减氮10%,N 203 kg·hm~(-2),N2),2个生物炭量(8.4 t·hm~(-2),C1;21 t·hm~(-2),C2)共7个处理。在生物炭施用第二年,测定玉米不同径级根系生长及土壤养分含量。结果表明,与对照(CK)相比,常规施氮配施低量生物炭(N1C1)和减氮配施高量生物炭(N2C2)显著提高了土壤有机质含量;高量生物炭配施氮肥(N1C2和N2C2)分别提高土壤碱解氮储存量29.9%和9.0%;N1C2和N2C1处理显著提高土壤全氮含量。减氮配施低量生物炭(N2C1)促进大喇叭口期玉米0—2 mm径级根系的根长较CK提高38.9%(P?0.05,下同);低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)促进成熟期玉米根系变细13.4%、根系变长32.4%,提高0—2 mm径级根系的总根长37.9%;单施氮肥或配施生物炭对2—3、3—4径级的根长无显著影响;常规单施氮肥(N1C0)较CK显著提高4 mm径级根系根长约40.5%。低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)提高大喇叭口期玉米单株干物质积累53.16 g·plant~(-1)。综上,研究结果说明,8.4 t·hm~(-2)生物炭配施225 kg·hm~(-2)氮肥能更好地促进成熟期玉米细根生长。单施氮肥和配施21 t·hm~(-2)生物炭均可促进土壤养分的固持。该研究结果为秸秆循环利用提供科学参考,同时为优化玉米根系结构提供新思路。     

氮肥施用对西藏青稞产量及氨挥发损失的影响

为了解西藏农田系统氮肥施用对青稞产量和氨挥发氮损失的影响规律,通过田间随机区组试验,设置了N0～N3共4个施氮水平,采用田间原位测定-通气法,研究了土壤氨挥发通量、变化规律及其与产量的关系。结果表明:青稞产量与施氮量呈显著正相关(P0.05),氮肥贡献率高达32.13%,氮肥农学效益为3.62～4.78 kg·kg~(-1)。氨挥发总累积量为3.38～21.51 kg·hm~(-2),氨挥发导致的氮肥损失率为10.75%～15.49%,与施氮量呈极显著相关(P0.01)。青稞农田氨挥发主要发生在基肥期,基肥氨挥发周期44 d,第10天开始陆续出现挥发峰,追肥氨挥发集中在施肥后7 d内。综合考虑生产效益和以氨挥发为指标的环境安全,该区域青稞农田纯N建议施用量为:基肥40.02 kg·hm~(-2),拔节追肥13.32～26.70 kg·hm~(-2),抽穗追肥40.02 kg·hm~(-2)。     

氮沉降增加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是草原土壤生态系统的重要组成部分。为研究氮沉降增加对草原土壤微生物群落结构的影响,以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,开展连续6年(2010—2015年)模拟氮沉降试验,以N计算,设置:N0(0 kg·hm~(-2))、N50(50kg·hm~(-2))、N100(100 kg·hm~(-2))、N150(150 kg·hm~(-2))和N300(300 kg·hm~(-2))5个处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术测定0~10 cm土壤特征微生物PLFA生物标记数量并探讨土壤微生物群落结构对氮沉降的响应。结果表明:随氮添加量增大,土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性细菌PLFAs、革兰氏阴性细菌PLFAs和放线菌PLFAs含量呈先升高后降低的趋势,均以N100(100 kg·hm~(-2))处理最高。土壤微生物群落PLFA标记的主成分分析显示,不同氮添加下土壤微生物PLFA标记有显著差异。相关分析表明,土壤革兰氏阳性菌、放线菌PLFA含量、G~+/G~-与土壤p H值呈显著负相关,土壤微生物总PLFAs、土壤细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs、放线菌PLFAs和饱和脂肪酸PLFAs含量均与土壤速效磷含量呈显著正相关。综合研究表明,连续6年氮添加改变了贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构,土壤p H值和土壤速效磷含量是驱动这种变化的主要因素。     

减氮配施生物炭对水稻生长发育、干物质积累及产量的影响

探讨了化学氮肥减量配施秸秆生物炭对双季稻生长发育、光合作用、物质积累及产量的影响,为水稻作物的养分管理提供参考依据。通过两季田间试验,设置对照(不施氮,CK),常规施氮(180 kg·hm~(-2),N100)、减氮20%(144 kg·hm~(-2),N80)、减氮20%+15 kg·hm~(-2)生物炭(N80+BC),减氮40%(108 kg·hm~(-2),N60)、减氮40%+15 t·hm~(-2)生物炭(N60+BC)6个处理来对比研究减量施氮配施稻秆生物炭对水稻生长、光合特性、物质积累及产量性状的影响,为化肥减量化和生物炭的农业生产利用提供参考依据。结果表明,与常规施氮相比,单纯减氮(N80、N60)或减氮配施生物炭(N80+BC、N60+BC)对水稻株高无显著影响;移栽70 d后与单纯减氮相比,N60+BC提高水稻分蘖数8.37%;晚稻分蘖期N80+BC的最大光化学量子效率(F_v/F_m)比N80显著增加8.17%,配施生物炭对叶绿素含量(SPAD)无显著影响。在早稻分蘖期和晚稻成熟期,N80+BC比N80的干物质重量显著增加40.33%、20.43%;减氮20%、40%配施生物炭(N80+BC、N60+BC)比常规施氮2018年早稻分别增产11.64%和18.07%,晚稻则差异不大。研究表明,施用15 t·hm~(-2)稻秆生物炭可以在稳定水稻产量的同时减少20%—40%的化学氮肥施用量,实现水稻氮肥管理的"减量增效"。     

碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性和生物量的影响

氮素对青藏高原高寒草甸植物群落结构和生物量的影响尚存争议,而外源碳对青藏高寒草甸植物群落结构和生物量的影响鲜见。该研究在西藏那曲封育草甸开展为期4年的多梯度碳(蔗糖)、氮(尿素)添加试验,探究碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性特征、生物量以及群落物种多样性指数与生物量之间的相关关系。结果表明,(1)碳×氮交互作用对高寒草甸植物群落地上生物量有显著增加的作用(P0.05),与对照4年地上部分植物生物量总和(549.1 g·m~(-2))相比,在N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)、C120 kg·hm~(-2)添加处理下,4年地上部分植物生物量总和增加到了747.5、692.6、730.4g·m~(-2)。其中N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)×N 50 kg·hm~(-2)×C 60 kg·hm~(-2)×N100 kg·hm~(-2)、C 60 kg·hm~(-2)×N 100kg·hm~(-2)和C 120kg·hm~(-2)×N 100 kg·hm~(-2)添加处理对高寒草甸植物群落地上生物量的影响不显著。(2)4年碳、氮添加研究结果显示,碳、氮分别添加以及碳氮交互作用对高寒草甸植物群落物种多样性没有显著影响。(3)地上植物群落生物量与群落物种多样性指数之间从2011到2014年均没有显著的相关关系。4年地上部分植物生物量总和与4年总体植物群落物种多样性指数之间有显著的负相关关系(P0.01),但相关性较为微弱(r~2=0.159)。     

氮沉降对贝加尔针茅草原土壤酶活性的影响

草原土壤酶作为土壤中最活跃的组分,影响生态系统的物质循环过程,其活性能快速反映氮沉降对土壤环境的变化。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,于2010年开始实施模拟氮沉降试验,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N30,30 kg·hm~(-2)·a~(-1);N50,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、高氮(N100,100 kg·hm~(-2)·a~(-1);N150,150 kg·hm~(-2)·a~(-1);N200,200 kg·hm~(-2)·a~(-1))6种氮处理,研究不同氮沉降水平对贝加尔针茅草原土壤6种酶(脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性影响。结果表明,0~10 cm土层,与对照相比,氮沉降处理均降低了土壤脲酶(1.32%~24.54%)、过氧化氢酶(10.34%~46.41%)、过氧化物酶(40.54%~271.43%)和蔗糖酶(2.88%~7.31%)活性。同一氮处理水平,不同深度土层的脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性表现为0~10 cm10~20 cm。相关分析表明,土壤含水量、p H、有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量与酶活性具有显著相关性(P0.05)。以上结果表明,氮沉降通过改变草原土壤的环境因子,影响土壤酶活性。     

不同氮水平下夏玉米农田土壤呼吸动态变化及碳平衡研究

为探讨氮肥对华北平原高产农田土壤呼吸动态变化及其碳平衡的影响,试验设计了习惯施氮量(N228,228 kg·hm-2)、2/3习惯施氮量(N152,152 kg·hm-2)和不施氮(N0)3个处理,采用密闭静态箱法研究了不同施氮水平下夏玉米生长季农田的土壤呼吸速率季节变化、土壤呼吸与地温等环境因素的关系以及农田系统的碳平衡。结果表明,夏玉米农田土壤呼吸速率均值和土壤呼吸释放的总碳量分别为C 98.8-115.9 mg·m-2.h-1和C 2 232.3-2 524.2 kg·hm-2。与处理N0相比,处理N152(N 152kg·hm-2)和N225(N 225 kg·hm-2)的土壤呼吸速率均值分别增加了10.2%和17.4%,土壤呼吸释放的总碳量分别增加了6.74%和13.1%。地温(5 cm)和土壤含水量(0-10 cm)分别与土壤呼吸速率呈指数和二次曲线关系,R2均达显著水平。其中地温(5 cm)解释了土壤呼吸季节变化的55.9%-67.0%,而土壤含水量(0-10 cm)可解释土壤呼吸季节变化的25.3%-59.3%。土壤呼吸的温度敏感系数Q10在2.05-2.23之间,且随着施氮水平的提高而增加。处理N0、N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228kg·hm-2)的土壤含水量分别是22.5%、22.7%和23.3%时,土壤呼吸速率达最高值,超过此阈值,土壤呼吸速率均呈下降的趋势。夏玉米农田系统是大气二氧化碳(CO2)重要的汇,净初级生产力(NPP)固碳量和农田系统的净碳输入(NEP)分别为C 6 829.1-8 950.2 kg·hm-2和C 4 898.2-6 766.8 kg·hm-2。处理N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228 kg·hm-2)与处理N0相比,NPP固碳量分别增加了24.8%和131.1%,NEP分别增加了31.9%和38.1%。     

控释肥与尿素配合施用对稻季土壤CH_4和N_2O排放的影响

为明确控释肥和尿素配合施用对稻季土壤CH_4和N_2O排放的影响,通过田间原位试验,采用人工密闭箱法,观测氮肥(尿素单施、控释肥与尿素配合施用)及不同施氮水平(0、80、160、240 kg·hm~(-2))下水稻生长季土壤CH_4和N_2O的排放通量,以寻求综合温室效应最小的施肥管理措施。结果表明:水稻生长季N_2O排放总量、水稻产量均随氮肥施用量的增加而增加,而CH_4排放总量、综合温室效应与氮肥施用量之间没有显著相关性。控释肥与尿素配合施用对水稻生长季CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响因氮肥施用量的不同而不同。与尿素单施相比,不同施氮水平下配合施用控释肥能有效降低N_2O排放总量3.6%~49.6%,其中,烤田期是控释肥发挥减排作用的关键时期。与尿素单施相比,在80 kg·hm~(-2)和160 kg·hm~(-2)施氮水平上,配施控释肥分别增加CH_4排放总量48.1%和27.5%及稻田综合温室效应45.0%和22.8%,而水稻产量无显著差异;在240 kg·hm~(-2)施氮水平上,配施控释肥处理土壤CH_4排放总量降低4.2~15.1%,水稻产量增加5.7%~13.9%,且综合温室效应降低7.5%~19.8%。在240 kg·hm~(-2)施氮水平上,与尿素∶控释肥为3∶7、1.5∶8.5、0∶1的配施处理相比,尿素∶控释肥为4.5∶5.5配施处理的综合温室效应最小,且水稻产量最高。因此,施氮量为240 kg·hm~(-2),尿素和控释肥按4.5∶5.5比例混合施用可作为稻田控释肥推荐施用方式。     

有机肥与磷肥配施对滨海盐渍化土壤磷素淋洗风险的影响

针对滨海盐渍化土壤水稻种植过程中出现的磷素淋洗风险,采用田间微区试验,研究了不同用量有机肥和磷肥对滨海盐渍化土壤有效磷含量及磷素淋洗风险的影响。试验设磷肥与有机肥两个因素,3个磷(P_2O_5)水平,分别为P0:无磷,0kg·hm~(-2);P1:低磷,64 kg·hm~(-2);P2:高磷,128 kg·hm~(-2)。3个有机肥(碳)水平,分别为C0:无碳(有机肥0 kg·hm~(-2));C1:低碳,450 kg·hm~(-2)(有机肥1 000 kg·hm~(-2));C2:高碳,900 k·hm~(-2)(有机肥2 000 kg·hm~(-2))。共设7个处理:T1:无磷施用;T2:低磷;T3:高磷;T4:低碳低磷;T5:低碳高磷;T6:高碳低磷;T7:高碳高磷。结果表明,磷肥施用显著提高了土壤剖面中H2O-P、Na HCO3-P含量;低磷低碳处理下0~20 cm土层土壤中磷饱和度(DPS)较低磷处理低,其他土层土壤中磷饱和度无显著变化;而低磷高碳处理可显著提高40~60 cm土层土壤中磷饱和度,高于28.1%的临界饱和度;高磷低碳处理表层土壤有效磷含量为31.8 mg·kg~(-1),对整个剖面土壤中磷饱和度影响不大,磷素淋洗风险较小;而高磷高碳处理在提高表层土壤有效磷含量的同时,显著提高了20~40、40~60 cm土层土壤中磷饱和度,且均高于临界饱和度,导致整个土壤剖面具有很高的磷素淋失风险。在滨海盐渍化土壤水稻种植中,配施450 kg·hm~(-2) C和64 kg·hm~(-2) P_2O_5(碳磷比为15.1)时,磷素淋洗风险较低,而过量施用磷肥和有机肥将导致土壤磷素淋洗,利用效率降低。     

竹炭与有机肥混施对火龙果产量和品质影响及其改土作用

以元谋红心火龙果地为研究对象,设置3个水平有机肥施肥量,分别为低(22.5 t·hm~(-2),L)、中(45 t·hm~(-2),M)、高(90 t·hm~(-2),H),有机肥中竹炭添加量分别为0%(Y0)、3%(Y3)、6%(Y6),采用完全随机组合设计,分析竹炭与有机肥混施对红心火龙果地土壤性质及其产量和品质的影响,以期为生物炭和有机肥的混施在元谋地区农业生产和红心火龙果高效生产中的应用提供参考依据。结果表明,竹炭与有机肥混施后0—20 cm土壤中养分含量比单施有机肥显著提高;竹炭与有机肥混施提高了土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,降低了脲酶活性;土壤性质与酶活性之间存在显著或极显著正相关关系。单施高量有机肥量比低量有机肥量红心火龙果增产24.98%;竹炭与有机肥混施显著增加了红心火龙果总产量,与Y6H处理相比,Y6M、Y6L处理分别增产9.94%、29.82%,且混施增加了红心火龙果中维生素C和花青素含量,而对可溶性蛋白含量影响不显著。在本试验条件下,22.5 t·hm~(-2)或45 t·hm~(-2)的有机肥用量下添加3%或6%的竹炭,0—20 cm土壤养分含量最高,增产效果最好,且火龙果品质更佳。因此,需要继续探究施用有机肥用量为22.5—45 t·hm~(-2)与添加3%—6%竹炭的最佳配比,达到既能改良土壤,降低施肥成本,又能提高产量和品质的目的。     

贝加尔针茅草原羊草光合特征对氮沉降的响应

以贝加尔针茅草甸草原优势种羊草(Leymus chinensis)为研究对象,通过设置氮沉降量分别为0 kg·hm~(-2)(CK)、30 kg·hm~(-2)(N30)、50 kg·hm~(-2)(N50)、100 kg·hm~(-2)(N100)、150 kg·hm~(-2)(N150)的5个处理进行连续6 a(2010—2015年)模拟氮沉降的野外控制试验,测定羊草光合特性和叶片功能特性对氮沉降的响应。结果表明:N30、N50、N100、N150处理羊草的光饱和点(LSP)分别比CK处理低40.32%、19.73%、38.18%、37.75%,差异达显著水平(P0.05)。N30、N50、N100、N150处理羊草的最大净光合速率(P_(nmax))分别比CK处理低22.51%、48.56%、27.43、50.72%,差异达显著水平(P0.05)。N30、N50、N100、N150处理羊草叶片N含量(N_(mass))、叶片P含量(P_(mass))和建成成本(CC_(mass))均显著高于CK。N30、N50、N100和N150光和能量利用效率(PEUE)和光合氮利用效率(PNUE)均显著低于CK。5种氮素处理羊草P_(nmax)与PNUE、PEUE呈极显著正相关,叶片N_(mass)与比叶面积(SLA)、P_(mass)、CC_(mass)呈极显著正相关,CC_(mass)与SLA之间呈极显著正相关。综合研究表明,氮沉降持续增加会降低羊草的PEUE和PNUE,提高叶片CC_(mass)和叶片N/P比值。     

陇东旱塬苜蓿草地N_2O排放特征及其对施氮的响应

采用LGR-N_2O/CO气体分析仪研究陇东旱塬苜蓿草地N_2O排放特征、影响因素及其对施氮的响应.试验设N0 kg hm~(-2)(N0)和150 kg hm~(-2)(N150)两个施氮处理.结果表明,监测期N0和N150处理的N_2O排放通量平均分别为-0.0036和0.0118 mg m~(-2) h~(-1),N150处理较N0处理明显增加.N_2O排放通量具有明显的日变化特征,表现为先降低后增加的趋势.回归分析表明,N_2O排放通量与表层10 cm土壤含水量表现为显著的正相关关系,降雨天N_2O排放通量较非降雨天值升高131.3%.同时,N_2O排放通量随着表层10 cm土壤温度的升高表现为减低的趋势.日排放特征表明,以9:00-11:00时测定的N_2O通量值为基础推算日尺度或更长时间尺度的N_2O排放通量时可能存在明显低估的现象.综上所述,陇东苜蓿草地N_2O排放受降水和施氮的深刻影响,且具有明显的日动态特征,建议通过仪器连续动态测定加强N_2O排放通量数据的准确性和代表性.     

农田生态系统大气氮、硫湿沉降通量的观测研究

2007年10月至2008年9月,借助自动降雨收集器(APS-2A)及自动气象观测站(VSALA-M52),在中国科学院红壤生态实验站(江西鹰潭)农田区内定位采集雨水样本,探讨了大气氮、硫湿沉降特征,估算了大气氮、硫的湿沉降向农田生态系统的输入通量.结果表明,雨水中氮、硫素的月质量浓度变异较大,全氮(T-N)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和硫(SO_4~(2-)-S)的月质量浓度,即ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_3~-N)和ρ(SO_4~(2-)S)分别为1.09～7.84、0.64~6.25、0.34～1.83和0.95～7.64mg·L~(-1),均与降水呈负相关,其中ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性达到比较显著水平(n=11,p<0.10).湿沉降月通量F(T-N)、F(NI_4~+N)、F(NO_3~--N)和F(SO_4~(2-)-S)分别为1.0～7.84、0.64～6.25、0.17～1.54和1.22～9.15 kg·hm~(-2),均与降水呈正相关,其中F(T-N)、F(NH_4~+-N)和F(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性均达到显著水平(n=11,p<0.05).季节上,雨水氮、硫浓度及湿沉降氮、硫通量均呈冬春>夏秋的特性.湿沉降向农田生态系统输入N 35.94 kg·hm~(-2)·a~(-1)和S45.93 kg·hm~(-2)·a~(-1),其中NH4~+-N的年沉降通量为22.92 kg·hm~(-2),占湿沉降氮总量的63.75%.     

多形态多水平氮添加对温带森林土壤根系呼吸和微生物呼吸的影响

为阐明不同水平、不同形态的氮添加对土壤总呼吸、土壤微生物呼吸、根系呼吸的影响及微生物机制,本研究以温带森林土壤为研究对象,开展多形态(硝态氮(NaNO_3)、铵态氮((NH_4)_2SO_4)和混合态氮(NH_4NO_3))多水平(50 kg N·ha~(-1)·a~(-1)和150 kg N·ha~(-1)·a~(-1))的增氮控制实验.在施氮后的第7—9年,利用静态箱-气相色谱法研究土壤呼吸组分和磷脂脂肪酸方法研究微生物群落丰度和群落结构的改变.结果表明,氮添加显著提高了土壤硝态氮和铵态氮含量,而土壤pH平均降低0.85个单位.在施氮后的第7—9年,氮添加将会减弱土壤呼吸活动,高水平的氮添加效应强于低水平氮添加;就形态来说,(NH_4)_2SO_4起到促进效应,而NH_4NO_3则逐渐由促进效应转变成抑制效应,例如在2019年(施肥后第9年),高水平的(NH_4)_2SO_4施加分别提高土壤总呼吸和微生物呼吸的34.06%和37.95%,而高水平NH_4NO_3添加则分别抑制了土壤总呼吸和微生物呼吸的27.62%和31.70%.而高水平的(NH_4)_2SO_4添加对根系呼吸有促进作用,而高水平的NH_4NO_3则有抑制效应.微生物呼吸和细菌、真菌显著正相关,和真菌/细菌比值也呈正相关.总之,土壤呼吸各组分对氮添加的响应受氮素形态和水平的控制,特定森林土壤碳排放量对土壤氮基质响应具有多阶段性,微生物呼吸的降低反映了土壤有机质分解速度的降低,这有可能会进而促进土壤碳的积累,达到氮促碳汇的效果.     

减氮配施有机肥对土壤碳库及玉米产量的影响

设减施氮肥(减氮20%A_1、减氮40%A_2)2个水平,配施有机肥(设不配施B_0、有机肥B_1、生物有机肥B_2)3个水平和不施氮(CK_0)、常规施氮N100%(CK_1)两个对照试验,研究减氮配施有机肥对川中丘陵土壤微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、碳库管理指数(CPMI)及玉米产量的影响,为川中丘陵玉米生产可持续的土壤肥料管理提供科学依据。结果表明,随施氮量的减少,MBC、TOC、LOC、CPMI均逐渐降低。与常规施氮(CK_1)相比,减氮20%、40%(A_1B_0、A_2B_0)处理MBC分别降低25.6 mg·kg~(-1)、35.08 mg·kg~(-1),TOC降低9.29%、26.46%,LOC降低3.88%、13.14%,CPMI降低1.32%、7.98%。减氮配施有机肥显著提高MBC、TOC、LOC、CPMI及产量。与不配施有机肥相比,减氮20%配施有机肥(A_1B_1、A_1B-2)TOC分别提高19.29%、37.26%,LOC提高24.54%、42.13%,CPMI提高25.13%、44.06%,产量提高14.8%、19.4%。减氮20%、40%配施有机肥处理土壤有机碳库总体变化趋势为A_1B-2A_1B_1A_2B_1A_2B_2。与CK_1相比,A_1B-2玉米产量提高495.79 kg·hm-~(2),MBC增加21.95 mg·kg~(-1),TOC增加25.50%,LOC增加36.81%,CPMI提高42.17%。土壤微生物量碳、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数与产量存在极显著相关性(P0.01)。活性有机碳与微生物量碳、总有机碳、碳库管理指数均存在极显著相关性,说明活性有机碳能很好地反映土壤肥力特性。减氮20%配施生物有机肥是促进土壤碳库积累、提高产量的推荐施肥措施。     

基于DNDC模型覆膜马铃薯N_2O减排增产的优化施氮量研究

为了探究马铃薯(Solanum tuberosum)田苗期不覆膜和苗期覆膜处理下土壤N_2O减排和增产兼顾的最优施氮量,并验证DNDC模型对于马铃薯田土壤N_2O排放和产量预测的适用性,以沈阳市自然降水条件下的马铃薯田为研究对象,设计不施氮肥(0 kg·hm~(-2))、低氮(75 kg·hm~(-2))、中氮(150 kg·hm~(-2))和高氮(225 kg·hm~(-2))4种施氮水平,每种氮肥水平包括苗期不覆膜与苗期覆膜两种处理,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O气体排放进行田间原位观测,并运用DNDC模型进一步探究马铃薯田减排增产最优施氮量,结果对于促进马铃薯田温室气体减排和增产协调兼顾的旱地农业可持续发展具有积极意义。结果表明,DNDC模型可以准确地模拟马铃薯田不覆膜处理下不同施氮水平N_2O排放状况,模型效率指数在0.72~0.94之间;在覆膜处理中,低、中、高施氮量模型效率指数较苗期不覆膜处理分别下降0.21、0.52和0.50,不施氮肥处理下,模型效率指数为负值,模型不能模拟N_2O排放;DNDC模型对于各处理下马铃薯产量均有较准确的模拟效果。DNDC模型进一步表明,不覆膜状态下马铃薯田增产兼顾减排的施氮量为90~105 kg·hm~(-2);减排兼顾增产的施氮量为75~90 kg·hm~(-2)。由于DNDC模型对于覆膜处理下马铃薯田N_2O排放模拟效果不佳,通过大田实验数据分析得出:苗期覆膜可以有效增产和减少土壤N_2O排放,综合马铃薯产量和土壤N_2O减排的环保施氮量可在75 kg·hm~(-2)的基础上有所增加,但需低于150 kg·hm~(-2)。     

模拟氮沉降对云杉人工林土壤有机碳组分及理化性质的影响

大气氮沉降已成为目前全球性的环境问题之一。氮沉降可能影响森林生态系统碳循环的过程,研究氮沉降对森林土壤有机碳库的影响,有利于正确评估森林生态系统碳循环过程及其对全球气候变化的响应。为探究氮沉降对森林生态系统碳循环的影响,以四川云杉Picea asperata人工林为研究对象,研究了氮沉降(N0,N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1);N1,N 60 kg·hm~(-2)·a~(-1);N2,N 120 kg·hm~(-2)·a~(-1);N3,N 240 kg·hm~(-2)·a~(-1))对云杉人工林土壤有机碳组分的影响。结果表明,模拟氮沉降处理下,土壤总孔隙度(TPO)与土壤容重(BD)变化趋势相反;土壤pH值变化范围在6.58~7.02之间,随N浓度的增加而降低。土壤养分(有机碳SOC、全氮TN、全钾TK、有效磷AP和有效钾AK)和有效养分均呈现出一致性规律,随着N浓度的增加而增加,模拟氮沉降处理下土壤全磷含量差异均不显著(P0.05)。与对照相比(N0),土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)和微生物量碳(SMBC)明显受氮沉降的影响。EOC、POC、轻组有机碳(LFOC)和WSOC均呈现出一致性规律,随N处理水平的增加而增加。EOC/SOC比例和微生物熵(MBC/SOC)均随N浓度的增加而增加。通径分析结果表明:1~0.05 mm粒径和TPO对土壤有机碳组分产生直接效应;0.002 mm和pH对土壤有机碳组分产生间接效应;土壤理化性质对土壤有机碳组分产生的总效应值具体表现为1~0.05 mmpHTPO=(0.002)mmBD0.05~0.002 mm;土壤养分对土壤有机碳组分产生直接和间接负作用,其中SOC、TN和AK对土壤有机碳组分产生直接效应;TK和AP对土壤有机碳组分产生间接效应;总效应值大小依次为SOCTNAKTKTPAP。综合分析表明,氮沉降有利于云杉人工林土壤有机碳组分稳定性的提高,利于土壤有机碳的累积。