农田中氮肥的损失与对策

评述了我国有关农田中氮肥的损失及其对策的研究结果。主要涉及农田中氮肥的损失程度、途径和机理;氮肥损失对环境的影响;减少氮肥损失、提高氮肥利用率的技术原则和主要措施。这些措施包括确定适宜的施氮量,以及采用深施、水肥综合管理、平衡施肥、脲酶抑制剂、硝化抑制剂、液态分子膜等。     

除草剂对土壤微生物活性、土壤氨化作用和硝化作用的影响

本文研究了5种除草剂对两种土壤类型中微生物活性、土壤硝化和氨化作用的影响。结果表明;1.供试的5种除草剂在正常用量下,对土壤微生物总活性的影响不大,即使有影响也是暂时的,很快就会恢复。2.1000ppm时,几种除草剂对两种土壤的硝化作用有一定的抑制效果,对氨化作用有不同程度的促进作用。以上结果对于进一步研究如何筛选除草剂作硝化抑制剂,进而研制化肥—除草剂的混合剂型,提高化肥肥效,减少氮素损失与污染具有一定参考价值。     

氨氧化木质素作为硝化抑制剂的研究

通过室内培养实验对氨氧化木质素(AOL)的硝化抑制作用进行了探讨。在相同条件下,分别加AOL和DCD处理的铵态氮质量分数都要比未加硝化抑制剂处理的高;相应地,在开始阶段硝态氮质量分数也要比未加硝化抑制剂处理的低。研究结果表明,AOL作为硝化抑制剂是有效果的。     

双氰胺对不同形态氮在红壤中转化的影响

采用室内好气培养方法，研究了碳酸氢铵、尿素在红壤中的转化，加入硝化抑制剂(双氰胺)对尿素、碳酸氢铵的水解速率、硝化速率的影响，以及硝化抑制剂用量问题。结果表明，无论加入DCD与否，大部分尿素在4d内水解，各处理硝态氮质量分数于35d内出现峰值，铵态氮质量分数变化趋势基本相似，尿素态氮和铵态氮的形态差异主要存在于培养4d内。双氰胺的加入明显提高了相应处理的铵态氮质量分数，降低了硝态氮的质量分数；硝化抑制剂对高质量分数(≥50％)铵态氮、尿素态氮处理的抑制效果优于低质量分数(≤50％)处理。至培养结束时中壤土中仍存在较高质量分数的铵态氮，故铵的硝化时间、尿素水解产生铵的硝化时间有待进一步研究。     

化学农药对生态环境安全评价研究——Ⅰ.化学农药对土壤微生物的影响与评价

土壤微生物是土壤生态系中的主要组成部分,也是土壤肥力的一个重要指标。农田施用的化学农药,大部分掉落于土壤中,从而对土壤微生物产生影响。不同品种的农药对不同的土壤微生物的影响是不同的;有些杀菌剂能杀死土壤中某些有害细菌,如硝化抑制剂,它能抑制反硝化细菌的活动,从而减少土壤氮素的损失;而另有一些农药则能影     

农田土壤硝化-反硝化作用与N2O的排放

在北京潮土上研究了冬小麦夏玉米轮作体系下土壤硝化反硝化作用以及N2O排放情况.结果表明,小麦生育期土壤温度及含水量较低,无论是反硝化损失氮量还是土壤的N2O生成排放量均不高.土壤的N2O生成排放量与反硝化氮量相当或低于反硝化氮量.玉米生育期土壤温度升高以及孔隙含水量有较大的改善,反硝化损失氮量、N2O生成排放量有明显上升.通常情况下土壤反硝化损失氮量与N2O排放氮量基本处于同一水平.在玉米十叶期追肥后的较短时间内,N2O总排放量明显高于反硝化损失氮量,说明至少在这一阶段中,硝化作用在北方旱地土壤N2O的排放中发挥了主要作用.在评价北方旱地农田土壤氮素硝化反硝化损失中,硝化作用的氮素损失是不可忽视的重要方面.     

农田土壤硝化-反硝化作用与N_2O的排放

在北京潮土上研究了冬小麦夏玉米轮作体系下土壤硝化反硝化作用以及N2O排放情况。结果表明,小麦生育期土壤温度及含水量较低,无论是反硝化损失氮量还是土壤的N2O生成排放量均不高。土壤的N2O生成排放量与反硝化氮量相当或低于反硝化氮量。玉米生育期土壤温度升高以及孔隙含水量有较大的改善,反硝化损失氮量、N2O生成排放量有明显上升。通常情况下土壤反硝化损失氮量与N2O排放氮量基本处于同一水平。在玉米十叶期追肥后的较短时间内,N2O总排放量明显高于反硝化损失氮量,说明至少在这一阶段中,硝化作用在北方旱地土壤N2O的排放中发挥了主要作用。在评价北方旱地农田土壤氮素硝化反硝化损失中,硝化作用的氮素损失是不可忽视的重要方面。     

生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田稻季CH_4和N_2O排放的影响

添加脲酶/硝化抑制剂是稻田温室气体减排的重要措施。采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合[N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、N-丙基硫代磷酰三胺(NPPT)和2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)]与施肥模式(一次性和分次施肥)互作对黄泥田稻季温室气体(CH_4和N_2O)排放通量的影响,并计算全球增温潜势(GWP)及温室气体排放强度(GHGI)。结果表明,不同施肥处理CH_4和N_2O排放通量具有明显的季节性变化规律。尿素分次施用处理稻季CH_4和N_2O排放总量、GWP及GHGI较一次性施用处理分别显著降低13.5%、20.7%、14.4%和25.0%。不同施肥模式下,硝化抑制剂CP处理显著降低稻季N_2O排放通量峰值,减少稻季CH_4和N_2O排放总量。脲酶抑制剂NBPT/NPPT配施CP处理更能有效减少稻季CH_4和N_2O排放,降低GWP和GHGI。新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的稻季温室气体排放规律与NBPT相似。总之,生化抑制剂与适宜的运筹相结合能保证产量并有效降低温室气体排放,是水稻低碳、高产可行的施肥措施。     

氯仿作为抑制剂对沉积物-水系统中氮转化的影响

氯仿是土壤的营养物释放实验中常用的微生物活性抑制剂。文章探讨了在滇池沉积物-自配水系统中投加氯仿后系统中上覆水的氮质量浓度变化(上覆水初始质量浓度:总氮15.0mg·L-1,氨氮7.5mg·L-1,硝氮7.5mg·L-1)以及沉积物中的硝化和反硝化活性的变化。结果表明,实验过程中上覆水的总氮、氨氮和有机氮的质量浓度升高,硝氮的质量浓度降低,加氯仿组和未加氯仿组的总氮分别升高35.9%和46.9%。这是因为实验过程中硝化速率降低而反硝化速率升高导致的。加抑制剂组的上覆水中的总氮和氨氮质量浓度总体上高,硝氮和有机氮总体上低,说明氯仿对硝化反应的抑制作用持续到第816h,在最初和后期抑制作用更显著。加氯仿组的pH值明显高于未加氯仿组,DO质量浓度稍高于未加氯仿组。实验结束后,加氯仿组的沉积物的硝化速率和反硝化速率略低于未加氯仿组的。氯仿在沉积物-水系统中起到一定的抑制作用,使沉积物的硝化速率和反硝化速率均降低,但是硝化反硝化活性并未彻底地被抑制;而且抑制具有一定的时效性。     

热带亚热带土壤氮素反硝化研究进展

热带亚热带独特的土壤性质可能使得反硝化机理有别于温带土壤.文章综述了热带亚热带地区土壤氮素生物反硝化的研究进展,试图更好地了解该地区土壤反硝化在全球氮（N）循环以及在全球环境变化和生态系统响应互作中的角色.热带亚热带土壤反硝化强度普遍较温带地区弱,且随着土地利用方式和耕作管理措施的不同而呈现较大的时空变异性.影响土壤水分状况和土壤碳（C）、N 转化特性和速率的因素即为区域和农田尺度上的反硝化影响因素.湿润型热带亚热带土壤由于含有丰富的氧化物而致使土壤氧化还原势较高,这也是导致该地区土壤反硝化势较温带地区较低的关键土壤因素之-.然而土壤pH 值不是该地区土壤反硝化势较低的主要限制因素.有机C 矿化过程较土壤全氮含量和土壤C/N 比在决定湿润型亚热带土壤反硝化势方面更为重要.愈来愈多的证据表明热带亚热带土壤反硝化的生态环境效应不同于温带地区,热带亚热带地区土壤反硝化对全球变暖的贡献应综合考虑其对其它温室气体（如CH4,CO2）排放和氮沉降的影响.热带亚热带土壤生态系统具有-些防止土壤氮素反硝化损失的机制和保氮策略.然而,热带亚热带生态系统对全球变化的响应机制及其生物地球化学调控机制仍然不清楚,这些研究对于反硝化和其它同时发生的氮转化过程模型的精确构建至关重要.     

施用尿素和硫酸铵对红壤硝化和酸化作用的影响

通过室内恒温培养试验,研究施用CO(NH2)2和(NH4)2SO4对初始pH值分别为5.14、4.77和4.34的红壤酸化速率和硝化速率的影响。结果表明,施用CO(NH2)2显著增加了3种红壤的硝化速率,从而显著加速土壤酸化。培养结束时,3种红壤pH值较培养过程中最高值分别下降2.14、1.23和0.56。施用(NH4)2SO4抑制了初始pH<5.0的2种红壤的硝化作用,从而显著降低这2种红壤的硝化速率和酸化速率,但显著增加了初始pH>5.0红壤的硝化速率,对其酸化速率则未见显著影响。3种红壤的酸化速率与硝化速率间存在显著线性相关关系。硝化作用是导致农田红壤pH值下降的主要原因之一,但不同氮肥对红壤硝化速率和酸化速率的影响不同。     

不同C/N值下亚硝酸盐氧化菌和异养菌混合体系的微生物多样性

采用PCR-RFLP技术研究了不同C/N比下亚硝酸盐氧化菌及异养菌混合体系的微牛物多样性,并探讨了微生物菌群结构与其功能(硝化件能)的关系.C/N=0时,混合体系主要由自养菌和寡营养菌(85.1%)组成,包括亚硝酸盐氧化菌(NOB)、拟杆菌门、α-变形菌纲、浮霉菌门和绿色非硫细菌中的一些菌株.C/N=0.44时,混合体系中的自养菌减少,异养菌(主要是γ-变形菌纲的成员)大量出现.C/N=8.82时,γ-变形菌纲的菌株尤其是反硝化菌Pseudomonas sp.占主导(93.8%),与此同时,随着C/N升高,该混合体系的硝化性能也由专一的亚硝酸盐氧化过程转变为同时硝化反硝化过程.微生物菌群结构的转变较好地解释了其硝化性能的改变.本研究揭示了微生物菌群结构与其功能的内在联系,同时表明PCR-RFLP技术与化学分析相结合是研究微生物菌群结构与功能的有力工具.图3表2参13     

氧化亚氮形成的微生物学分子机制研究进展

1　氧化亚氮 (Ｎ2 Ｏ)的形成Ｎ2 Ｏ是继ＣＯ2 、ＣＨ4之后的第三大温室气体 ,它能破坏大气中的臭氧层 .在过去的 2 0～ 30年间 ,Ｎ2 Ｏ以每年 0 .2 %～ 0 .3%的速率增长 ,并且有进一步增长的趋势[1 ] .地球上人类和其他生物的活动是Ｎ2 Ｏ产生的主要来源 ,而微生物是其中最重要的生物源 .微生物产生Ｎ2 Ｏ的机理主要是通过硝化作用和反硝化作用过程进行的 ,如图 1所示 .反硝化过程中Ｎ2 Ｏ的形成 :硝化过程中Ｎ2 Ｏ的形成 :图 1　Ｎ2 Ｏ的形成Ｆｉｇ.1　ＦｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＮ2 Ｏ　　催化反硝化过程的酶有 4种 :硝酸还原酶 (Ｎａｒ)、亚…     

Frequent fire alters nitrogen transformations in ponderosa pine stands of the inland northwest

Recurrent, low-severity fire in ponderosa pine (Pinus ponderosa)/interior Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii var. glauca) forests is thought to have directly influenced nitrogen (N) cycling and availability. However, no studies to date have investigated the influence of natural fire intervals on soil processes in undisturbed forests, thereby limiting our ability to understand ecological processes and successional dynamics in this important ecosystem of the Rocky Mountain West. Here, we tested the standing hypothesis that recurrent fire in ponderosa pine/Douglas-fir forests of the Inland Northwest decreases total soil N, but increases N turnover and nutrient availability. We compared soils in stands unburned over the past 69-130 years vs. stands exposed to two or more fires over the last 130 years at seven distinct locations in two wilderness areas. Mineral soil samples were collected from each of the seven sites in June and July of 2003 and analyzed for pH, total C and N, potentially mineralizable N (PMN), and extractable NH4+, NO3-, PO4(-3), Ca+2, Mg+2, and K+. Nitrogen transformations were assessed at five sites by installing ionic resin capsules in the mineral soil in August of 2003 and by conducting laboratory assays of nitrification potential and net nitrification in aerobic incubations. Total N and PMN decreased in stands subjected to multiple fires. This loss of total N and labile N was not reflected in concentrations of extractable NH4+ and NO3-. Rather, multiple fires caused an increase in NO3 sorbed on ionic resins, nitrification potential, and net nitrification in spite of the burned stands not having been exposed to fire for at least 12-17 years. Charcoal collected from a recent fire site and added to unburned soils increased nitrification potential, suggesting that the decrease of charcoal in the absence of fire may play an important role in N transformations in fire-dependent ecosystems in the long term. Interestingly, we found no consistent effect of fire frequency on extractable P or alkaline metal concentrations. Our results corroborate the largely untested hypothesis that frequent fire in ponderosa pine forests increases inorganic N availability in the long term and emphasize the need to study natural, unmanaged sites in far greater detail.     

Nitrification model with an inhibitory effect of sea water

A dynamic model of nitrification including bacterial growth equations was developed for the understanding of nitrification in estuaries. Sensitivity analysis based on the model revealed that not only maximum specific growth rates of nitrifiers but also yield constants and initial bacterial concentrations have great effect on the nitrification process.Batch experiments were carried out in order to investigate nitrification rates and an inhibitory effect on nitrification by sea water. The maximum specific growth rate of ammonia oxidizing bacteria in fresh water was estimated as 0.04 (h^?1) using a nonlinear regression method. The sea water content of 10%, 25%, 50% and 100% reduced the maximum specific growth rate of ammonia oxidizing bacteria to 0.027, 0.016, 0.0085 and 0.0028 (h^?1) respectively. The effect of sea water on nitrification was interpreted as noncompetitive inhibition. The computed results of inhibition of nitrification based on the noncompetitive inhibition model are presented.     

生物蛭石污水处理过程中氮的形态变化研究

为了探索天然蛭石作为湿地基质强化湿地脱氮效果的可行性,将天然蛭石填充有机玻璃,用废水培养挂膜获得生物蛭石,用以去除模拟污水中的氮。试验结果表明:生物蛭石柱对NH4 -N和T-N去除效果显著且稳定。生物蛭石滤柱中是以厌氧氨氧化作用为主的脱氮作用,溶解氧是影响厌氧氨氧化作用的重要因素。     

秸秆掩埋还田对黄淮海平原耕层土壤温度及作物生长的影响

通过大田试验,研究了作物秸秆行间掩埋配施不同类型氮肥（矿质化肥和鸡粪）下耕层土壤温度的变化及对作物生长的影响。结果表明,秸秆还田初期配施氮肥对秸秆有激发效应,能提高耕层的土壤温度,提高幅度受大气温度、降水的影响。秸秆行间掩埋配施质量分数为16%总氮的鸡粪和24%总氮的化学氮肥耕层土壤的增温效果明显,土壤温度分别上升0.7和0.8℃。秸秆行间掩埋还田对作物生长的影响因作物类型和生育期而异,从不同生育期来看,作物前期的生长受秸秆行间掩埋还田的影响最大。从作物类型来看,配施质量分数为8%、16%、24%总氮的鸡粪,拔节期冬小麦的生物量低于对照38.7%、29.4%和27.9%,3个处理分别与对照差异显著（P〈0.05）,玉米没有差异。秸秆行间掩埋配施质量分数为8%、16%、24%总氮的矿质氮肥,拔节期冬小麦的生物量低于对照25.7%、30.9%和14.1%,配施低、中量化学氮肥与对照差异显著（P〈0.05）;各处理玉米生物量高于对照0.9%、50.8%和19.8%,配施中量化学氮肥与对照有明显差异（P〈0.05）。     

近地层臭氧浓度升高对稻田土壤氨氧化与反硝化细菌活性的影响

利用中国唯一的稻麦轮作臭氧FACE（free-air O3 concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高）试验平台,研究近地层臭氧浓度升高对稻田不同生育时期植株氮吸收量、土壤氮含量与脲酶活性、土壤氨氧化细菌与反硝化细菌数量以及成熟期土壤硝化与反硝化作用强度的影响。结果发现,臭氧浓度升高条件下,单株水稻（Oryza sativaL.）的氮吸收量趋于升高,土壤全氮含量趋于下降、脲酶活性趋于增强,在成熟期土壤全氮与对照相比平均下降9%,土壤脲酶活性与对照相比平均升高13%。在水稻整个生长季节,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的数量均呈现出先增多后减少的趋势,且均在开花期达到峰值,但臭氧熏蒸土壤与对照相比趋于升高;在水稻成熟期,土壤中单个氨氧化细菌和反硝化细菌的活性均趋于下降,土壤硝化强度和反硝化强度与对照相比也平均下降17%和24%。结果表明,近地层臭氧浓度升高条件下,稻田土壤氮素转化因为水稻氮素吸收增强而加快,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的数量均趋于增多,但它们的生理代谢活性均趋于下降。     

耕作方式对太湖地区冬小麦生长季N_2O排放的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对2009年11月至2010年6月冬小麦（Triticum aestivum L.）生长季N2O排放通量进行田间原位观测,研究不同耕作方式（免耕、少耕、传统耕作）对太湖地区稻麦轮作系统麦季土壤N2O排放的影响。结果表明：有植株参与下免耕、少耕和传统耕作的冬小麦生长季N2O平均排放通量分别为63.75μg·m-2·h-1、39.94μg·m-2.h-1和48.83μg·m-2·h-1,无植株参与下分别为73.48μg·m-2·h-1、52.97μg·m-2·h-1和63.60μg·m-2·h-1,麦季N2O排放通量的季节变化与5 cm、10 cm土壤温度呈显著或极显著线性正相关（r=0.400＊～0.654＊＊,n=28）。小麦种植对N2O的排放影响较大,无植株参与的N2O季节总排放量显著高于有植株参与的处理（P〈0.05）;耕作方式显著影响冬小麦农田N2O季节总排放量（P〈0.05）,有植株参与下麦季N2O总排放量少耕较免耕和传统耕作分别减少37.3%和17.9%,无植株参与下分别减少28.0%和16.7%。研究表明太湖地区冬小麦采用少耕措施可减少麦季N2O的排放。