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为探讨不同温度下土壤氮素的供应、固持和消耗损失过程,从而为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据,以黑龙江省农田黑土为对象开展室内培养试验(15、25、35℃,60%WHC),采用15N同位素成对标记技术(~(15)NH_4NO_3和NH415NO3,15N标记丰度为5atom%,氮浓度为60 mg N·kg~(-1))及FLUAZ数值优化模型研究土壤氮初级矿化速率、初级固定速率和初级硝化速率对温度变化的响应。结果表明:在15～35℃范围内,土壤氮初级矿化速率随培养温度的增加显著增加,但25～35℃范围内的增幅小于15～25℃。在15～25℃范围内,土壤氮初级固定速率和初级硝化速率随培养温度的增加显著增加,而在25～35℃范围内土壤氮初级固定速率和初级硝化速率随培养温度的增加显著降低,但仍然显著高于15℃处理。15℃和25℃处理土壤氮初级矿化速率与初级固定速率比值(gm/gi)以及初级硝化速率与初级铵态氮固定速率比值(gn/ia)均稍大于1,两处理间没有显著差异,而35℃处理的gm/gi值和gn/ia值均远大于1。研究表明,温度在15～25℃范围内,土壤有机氮的矿化与固定过程耦联相对紧密,硝态氮累积及淋溶风险较小;而35℃高温条件下土壤有机氮矿化速率和硝化速率均显著大于铵态氮的生物固定速率,表明硝化作用是铵态氮的主要消耗过程,可能会增加硝态氮的累积、反硝化和淋溶风险。 相似文献
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【目的】研究温度升高对青藏高原和黄土高原土壤有机氮矿化的影响。【方法】采取青藏高原和黄土高原主要农田耕层(0~20 cm)土壤,采用Stanford和Smith提出的间歇淋洗通气培养法,分别在15,25,35和45℃条件下恒温培养210 d,测定培养期间的有机氮矿化量。【结果】青藏高原土壤有机氮净矿化速率为0.16~1.48mg/(kg.d),黄土高原土壤有机氮净矿化速率为0.12~1.02 mg/(kg.d);在15~35℃的温度条件下,青藏高原和黄土高原土壤铵态氮净矿化累积量对温度变化的响应相对较弱,而在45℃时,青藏高原土壤铵态氮净矿化累积量显著增加,并显著高于黄土高原土壤;在15,25和35℃时,青藏高原土壤硝态氮净矿化累积量明显高于黄土高原土壤,而在45℃时,黄土高原土壤硝态氮净矿化累积量较高。青藏高原土壤矿质氮净矿化累积量在各温度条件下均明显高于黄土高原土壤,且在15℃时供试土壤矿质氮矿化累积量最少,在35℃时供试土壤矿质氮矿化累积量最多。【结论】青藏高原土壤有机氮矿化对温度升高的响应较黄土高原土壤更为敏感。 相似文献
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以珠江河口农村河流湿地和城市河流湿地为研究对象,通过40 d室内培养实验研究了不同浓度的镉添加条件下(A:无添加;B:低浓度,15 mg·kg-1;高浓度,100 mg·kg-1)两类湿地土壤中有机氮的矿化过程,探讨了土壤关键酶、微生物及环境因子对有机氮矿化过程的作用机理。结果表明,不同浓度镉添加条件下两类湿地土壤的矿化速率均表现为初期波动较大而后期趋于稳定的变化趋势,且在40 d培养期内城市河流湿地土壤有机氮的矿化速率总体上大于农村河流湿地土壤;镉添加对培养初期有机氮的矿化具有促进作用,随着培养时间的延长,镉浓度增加抑制了农村河流湿地土壤有机氮的矿化,而低浓度镉却有利于城市河流湿地土壤有机氮的矿化;在培养期内两类湿地土壤有机氮的矿化速率均出现负值。土壤有机氮矿化与脲酶活性具有显著相关性(P0.05),重金属镉添加抑制了农村河流湿地土壤的脲酶活性,但在培养后期低浓度镉添加却促进了城市河流湿地土壤的脲酶活性。氨氧化古菌(AOA)在不同浓度镉添加下两种湿地土壤的氨氧化过程中都占据很高比例(农村:95.37%～97.86%;城市:52.13%～78.15%),表明其较氨氧化细菌(AOB)更能适应复杂的环境。随着珠江口工业化和城市化的快速发展,当镉污染超出了农村和城市河流湿地土壤的纳污能力时(尤其是农村),会抑制脲酶和硝化微生物活性,进而对有机氮的矿化过程造成不利影响。 相似文献
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华西雨屏区常绿阔叶林土壤氮矿化对温度和湿度变化的响应 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】研究氮矿化对土壤湿度和温度的响应,为区域土壤供氮潜力评价和预测区域性水热变化对土壤氮素矿化影响提供参考.【方法】采用实验室培养法,研究不同温度(5、15、25、35℃)和水分含量(20%、40%、60%和80%田间持水量(FWC))对华西雨屏区常绿阔叶林表层(0～20 cm)土壤氮素矿化的影响.【结果】温度和水分含量对常绿阔叶林土壤氮矿化影响显著(P<0.05);相同水分条件下,土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率均随温度的升高呈先升高后降低的趋势,在25℃时达到最大值;相同温度条件下,土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率均随水分含量的升高呈先升高后降低的趋势,在60%FWC时达到最大值;在25℃+60%FWC处理下土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率速率最高,相反,在5℃+20%FWC处理下最低;能获得最大氮净矿化速率的土壤温度和水分含量分别为25.8℃和57.4%FWC;土壤氮净矿化产生的无机氮中铵态氮占54.1%～61.7%;土壤氮矿化Q_(10)值在5～35℃内随温度的升高而降低,氮净矿化在5～15℃内对温度敏感性最高.【结论】适宜的土壤水分含量和温度是促进常绿阔叶林土壤氮矿化的关键,研究区气温变暖在一定程度上能促进氮矿化和提高土壤供氮潜力,而研究区多雨则增加了土壤氮淋失的风险. 相似文献
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多环芳烃(菲)添加对珠江河口农村和城市河流湿地土壤氮矿化过程的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
为研究多环芳烃(菲)添加对珠江口河流湿地土壤氮矿化的影响,选取珠江三角洲番禺区的农村河流和城市河流湿地,采用鲜土对两种湿地土壤添加3种浓度的菲(0、15、100 mg·kg-1)进行为期42 d的室内培养实验,分析了两类湿地土壤氮矿化速率以及影响氮矿化过程的脲酶活性及氨氧化古菌(AOA)与氨氧化细菌(AOB)的比例变化。结果表明:土壤氮矿化速率变化范围为-4.885～5.877 mg·kg-1·d-1,氨化速率变化范围为-3.823～4.677 mg·kg-1·d-1,硝化速率变化范围为-4.990～5.369 mg·kg-1·d-1。所有处理中脲酶活性均呈下降趋势,下降比例在26.1%～83.4%的范围内。多环芳烃添加处理组下降比例显著小于无添加对照组(P0.05),而农村河流湿地中的高浓度处理组除外(P0.05)。农村河流湿地中,无添加和高浓度处理下培养后的AOB在氨氧化过程中的占比比培养前减少25.85%和7.31%,低浓度添加则增加36.37%。而菲添加对城市河流湿地AOA和AOB两者比例变化的影响较小。研究表明,除高浓度多环芳烃添加利于城市河流湿地土壤氮矿化外,其他添加实验均显示多环芳烃不利于土壤氮矿化。与对照组相比,多环芳烃的添加对土壤脲酶活性有促进作用(农村河流湿地高浓度处理除外)。在农村河流湿地土壤中,AOB对多环芳烃适应性比AOA更强,低浓度适应性最高,而多环芳烃对城市河流湿地土壤氨氧化微生物群落结构基本无影响。 相似文献
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【目的】预测华西雨屏区檫木人工林土壤供氮潜力和氮矿化对温度和含水量的响应。【方法】采用室内培养法研究檫木人工林土壤在不同温度(5、15、25和35℃)和含水量[20%、40%、60%和80%的田间持水量(FWC)]处理条件下的氮矿化特征。【结果】土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率均随温度和含水量的升高而呈先升高后降低趋势,最大值均出现在25℃+60%FWC处理,且与除25℃+80%FWC外的其他处理差异显著(P0.05)。土壤氮净矿化速率(y_3)对温度(x_1)和含水量(x_2)的响应模型为y_3=-1.671 3+0.278 0x_1+7.541 3x_2-0.005 6x_1~2-6.404 4x_2~2+0.008 8x_1x_2 (R~2=0.952, n=48),得出有利于促进土壤氮净矿化的最佳温度和含水量分别为25.6℃和61%FWC。土壤氮矿化作用在5～15℃范围内最敏感。【结论】华西雨屏区檫木人工林能够适应全球变暖趋势,可以增加土壤可利用氮含量,有较好的供氮潜力。 相似文献
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不同林龄和连栽代次杨树人工林土壤氮矿质化特性 总被引：1，自引：0，他引：1
采用好气培养间歇淋洗的方法,研究了江苏苏北地区不同林龄(1代4年生林地、1代10年生林地)和连栽代次(1代4年生林地、2代4年生林地)的杨树人工林土壤及农田无林地土壤在20和30℃培养条件下氮素矿质化特性.结果表明,各样地土壤经4周培养的矿化量为36.70～95.63 mg·kg~(-1),平均矿化速率约为1.31～3.42 mg·kg~(-1)·d~(-1).林龄和连栽代次对杨树人工土壤的矿质化作用有明显的影响,其中主要是对硝化作用的影响,而对氨化作用影响不明显.与1代4年生林地相比,1代10年生林地土壤矿化累积量和硝化累积量分别降低了11%～17%和13%～20%;而2代4年生林地土壤则分别降低了39%～43%和45%～49%,显示连栽代次对土壤矿质化作用的影响更加明显.各样地土壤矿化速率和硝化速率在培养的第1周最高,然后随培养周期迅速降低;而氨化速率则是在第2周达到峰值,然后逐渐降低.随林龄和连栽代次的增加,土壤矿化速率和硝化减小,尤其是培养第1周,而氨化速率差异不显著.各样地30℃培养条件下的土壤矿化量和矿化速率均明显高于20℃,表明培养温度对土壤矿质化作用具有明显的影响. 相似文献
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天山云杉林土壤有机碳矿化特征 总被引：1，自引：0，他引：1
将新疆天山云杉林分布区划分为1 800～2 000、2 000～2 200、2 200～2 400、2 400～2 600m和2 600～2 800m5个海拔梯度,利用S型采样法分别采集不同海拔梯度0～20、20～40、40～60cm的土壤混合样品。在28℃的室内条件下分别培养1、4、6、8、12、14、24、34、44、54、65、75、86d和96d,测定不同培养时间土壤有机碳的累积矿化量,并进一步利用双指数模型拟合土壤有机碳的矿化过程,探讨不同海拔梯度下土壤有机碳矿化异同以及土壤活性碳、微生物碳含量、降雨量和温度对土壤有机碳矿化的影响。结果表明,双指数模型可以很好地拟合出不同海拔各层土壤有机碳矿化过程,R~2达到0.97～1.00;云杉林土壤有机碳96d的累积矿化量和矿化速率随土层加深而降低,随海拔的升高表现出先降低、再升高,此后逐渐降低的变化趋势,两者最大值位于海拔2 200～2 400m,0～20cm土壤分别为4.10g·kg~(-1)和42.71mg·kg~(-1)·d~(-1);0～20cm土壤活性碳含量为1.98～13.68g·kg~(-1),表聚现象明显,具有与土壤有机碳累积矿化量和矿化速率相同的海拔变化特征;土壤微生物量和土壤有机碳矿化特征呈显著正相关,土壤微生物是影响土壤有机碳矿化的主要因素。 相似文献
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土壤氮矿化(Nitrogen mineralization)是土壤氮循环的重要环节,对土壤氮素供应以及植物生产力的维持具有十分重要的意义。沿中国东北草地样带(Northeastern China Transect, NECT)分别在典型草地、过渡草地及荒漠草地设置了3个实验样地,利用不同温度(5、10、15、20 ℃和25 ℃)和不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量,Saturated soil moisture, SSM)的室内培养途径,探讨了不同类型草地的土壤氮矿化速率、土壤氮矿化的温度敏感性(Q10)及其主要影响因素。实验结果表明:从典型草地至荒漠草地,土壤全碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量均表现为逐渐下降的趋势;类似地,土壤净氮矿化速率、硝化速率也逐渐降低。在20 ℃和60% SSM时,土壤净氮矿化速率表现为典型草地 (0.715 mg N kg-1 d-1) > 过渡草地 (0.507 mg N kg-1 d-1) > 荒漠草地 (0.134 mg N kg-1 d-1);相反,温度敏感性却逐渐升高,温度敏感性与基质质量指数呈负相关。草地类型和水分对于土壤净氮矿化速率、硝化速率具有显著影响,且二者间具有显著的交互效应。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤氮矿化速率的变化趋势(P < 0.0001),二者可共同解释土壤硝化速率92%-96%的变异。土壤氮矿化沿着草地演替呈现出很好的空间格局、并与温度和水分具有密切关系,为解释内蒙古草地空间分布格局提供了理论基础。 相似文献
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寒地稻田土壤氮素矿化特征的研究 总被引：4，自引：1，他引：3
【目的】土壤供氮能力是影响稻田氮效率的主要指标之一,寒地稻田与南方稻田相比具有氮肥用量低和氮素利用效率高的特点,通过比较南北方稻田土壤供氮能力的差异,以期揭示土壤氮素矿化与寒地稻田氮素高效利用的关系。【方法】选择江苏省高肥力的乌栅土和中等肥力勤沙土,以及黑龙江三江平原高中肥力白浆土型水稻土,采用淹水密闭培养法,在25℃、30℃和40℃条件下恒温培养28 d,测定培养前后土壤铵态氮的含量,并分析土壤有机质、全氮和有机氮各组分的含量;通过一级动力学模型和有效积温模型拟合土壤氮素矿化与培养时间的关系。【结果】南方高中肥力土壤酸解氮、氨基酸态氮占土壤全氮比例均高于北方高中肥力土壤,北方稻田土壤碳氮比较高。在25℃培养28 d,南方和北方高肥力土壤间,以及中等肥力土壤间累积矿化氮量无明显差异。当温度为40℃时,南方高肥力和中等肥力土壤28 d累积矿化氮显著高于对应肥力的北方土壤。这与南方土壤有机氮含量或者有机氮所占比例较高有关。One-pool模型拟合显示,在25℃时北方土壤矿化势（N0）比对应肥力南方土壤增加了35.9%-36.3%;当温度为30℃和40℃时,北方土壤与南方对应肥力土壤相比N0降低了6.1%-32.7%和20.9%-36.7%。北方土壤微生物不耐高温,是其40℃矿化势较低的原因。有效积温模型拟合显示,随温度增加同一土壤氮矿化特征常数n值逐渐减小;南方土壤的氮矿化特征常数K值较高,而北方土壤n值高,表示南方中高肥力土壤的初期矿化速率高,而北方中高肥力土壤后期矿化速率高。【结论】土壤矿化氮含量和矿化势受土壤微生物活性、土壤碳氮比、土壤有机氮含量及其占全氮的比例影响,25℃下北方稻田土壤可矿化氮量较高,而且相对南方稻田土壤而言,寒地稻田土壤氮素矿化前期较慢,后期较快的特点与水稻吸氮更协调,这是寒地稻田氮素高效利用的原因之一。 相似文献
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温度和氮素输入对青藏高原3种高寒草地土壤氮矿化的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
[目的]研究温度和氮素输入对青藏高原3种高寒草地土壤氮矿化的影响。[方法]选取海北高寒草甸、那曲高寒草原和当雄高寒湿地3种典型高寒草地生态系统类型为研究对象,采集表层0～10cm土壤,在实验室内进行土壤氮矿化培养试验。[结果]温度对青藏高原3种高寒草地土壤氮矿化影响显著,其中高寒草原土壤氮矿化速率随着温度的升高而升高,而高寒草甸和高寒湿地的土壤氮矿化速率随着温度的升高呈下降趋势。氮素输入对高寒草甸土壤氮矿化的影响不显著,而氮添加显著促进了高寒草原和高寒湿地的土壤氮矿化速率。青藏高原3种不同高寒草地类型间的土壤氮矿化速率存在显著差异。[结论]温度和氮素输入对青藏高原3种高寒草地的土壤氮矿化有不同表现的显著影响,且温度和氮素输入对青藏高原高寒草地土壤氮矿化的影响依赖于生态系统类型。 相似文献
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[目的]了解柑橘果园土壤有机碳矿化在不同温度下对不同氮肥施用量的影响关系,为构建果园生态系统的碳循环模型提供参数。[方法]采用室内模拟试验,在10、20、30℃3个温度条件下,研究施肥施用对柑橘果园土壤有机碳矿化的影响。[结果]3种温度处理下,各施氮处理土壤有机碳矿化速率都表现为培养前期快速下降,培养后期保持相对稳定的趋势。在整个培养过程中,3种温度条件下各施氮处理的土壤CO2累积排放量为1328.25~2219.42mg/kg,100mg/kg(N4)处理土壤有机碳矿化量最大,CK处理最低,100mg/kg(N4)和80mg/kg(N3)2个高氮处理显著高于低氮50mg/kg(N2)、30mg/kg(N1)处理。土壤有机碳矿化速率随温度升高而增长,不同的土壤施氮条件下土壤有机碳矿化的温度敏感性不同,N2处理土壤有机碳矿化的温度敏感性最低,N4处理最高。柑橘果园土壤有机碳矿化受高施氮量影响较大,低施氮影响不明显。[结论]随着施氮量的增加土壤有机碳矿化的温度敏感性增加,氮肥施用和温度的共同作用可能使柑橘林向大气中排放的CO2增加。 相似文献
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结合苜蓿草地,详细阐述了土壤氮素矿化过程及影响土壤氮素矿化的主要因素。温度、湿度、深度、土壤理化性质、肥料施入、土壤动物及微生物均对土壤氮矿化有影响,其中土壤温度和湿度是影响土壤氮素矿化的重要因子。在总结氮肥施用对苜蓿根瘤、草产量、种子产量和苜蓿品质影响的基础上,提出了今后应结合土壤氮素矿化,进行苜蓿草地氮素调控的研究。 相似文献
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农田水分与土壤氮素矿化的试验研究 总被引：4，自引：0，他引：4
水肥是影响农业生产的重要因素。在室内及田间试验的基础上，依据氮素矿化机理，分析了农田水分对土壤氮素矿化的影响关系；考虑温度和水分因素。建立了农田单氮源矿化模型，田间试验与模型结果相吻合，为制定农业节水灌溉与科学施肥提供了依据。 相似文献
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【目的】了解果园土壤有机碳矿化在不同温度下对不同绿肥施用量的响应关系,为构建果园生态系统的碳循环模型提供参数。【方法】采用室内培养模拟试验（培养期85 d）,在10、20、30℃等3个温度条件下,探讨化肥和绿肥不同比例（不施肥、100%氮肥、75%化学氮肥+25%绿肥、50%化学氮肥+50%绿肥、25%化学氮肥+75%绿肥、100%绿肥;各处理氮肥施用水平均为0.15 g N/kg风干土）还园量对果园土壤有机碳矿化特征的影响。【结果】各施肥处理土壤有机碳矿化速率均表现为培养前期保持较高水平,之后快速下降,培养后期保持相对稳定的趋势;土壤有机碳矿化累积排放量为1439.4~4732.8 mg/kg,全绿肥处理土壤CO2累积排放量最大;土壤有机碳矿化速率随温度升高而增长,不同的土壤绿肥还园处理土壤有机碳矿化的温度敏感性（Q10）不同,以不施肥处理土壤有机碳矿化的温度敏感性最低,25%氮肥+75%绿肥处理最高,各处理间差异显著（P＜0.05）。【结论】10~30℃温度条件下,果园土壤有机碳矿化速率表现为培养前期高,之后快速下降,培养后期相对稳定的趋势。不同比例化肥和绿肥施用显著提高了果园土壤有机碳累计矿化量。氮肥、绿肥还田和温度的共同作用可使果园向大气中排放的CO2增加。 相似文献
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[目的]针对安徽淮北地区砂浆黑土,研究不同温度、C/N比条件下,玉米秸秆矿化过程中氮素及其形态的变化。[方法]采用Stanford的间歇淋洗好气培养法。[结果]在通气和水分状况良好的情况下,在10～30℃的温度范围内,随着温度的升高玉米秸秆矿化氮素量增大。NH4+-N初始阶段矿化较快,随后缓慢减缓,NO3--N随矿化时间的延长是一个渐变的过程。温度对有机氮的矿化影响很大,低温抑制NO3--N矿化,C/N比越高抑制越强。在矿化初期,NH4+-N占有比例较高,随着矿化时间延长,NO3--N比例增加,C/N比、温度不影响变化趋势。从一级动力学模型结果看出,土壤矿化势(No)随温度的升高而增大,在同一温度条件下,加入作物秸秆量越大,C/N比越高,No值越大。而土壤氮素矿化速率Ko值和C/N比密切相关,在同一温度条件下,C/N比增大矿化速率降低。[结论]温度对有机氮的矿化影响很大,无机氮净矿化累积量均随矿化时间的延长而不断增加。一级动力学模型可以很好地拟合试验数据。 相似文献
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应用玉米、小麦田间试验检验了土壤氮素矿化强度及数量的预报值。土壤氮素矿化势Ｎ＿０用培养试验所得的一级反应动力学方程求得，对矿化常数Ｋ的温度校正，比较了笔者建立的间歇淋洗加砂模型和间歇淋洗不加砂模型的适用性，对矿化量的水分校正采用Ｓｔａｎｆｏｒｄ等人的研究结果。研究表明，间歇淋洗不加砂模型能很好地预报玉米生长季的土壤氮素矿化强度及数量，两种模型预报小麦生长季中的氮素矿化强度及数量均不理想，这与小麦生长季土壤温度变化大、返青拔节期吸氮肥量剧增有关。 相似文献