杉木人工林退化土壤生态恢复-－恢复过程及调控机理研究

杉木人工林在我国亚热带集体林区有着广泛的分布区域和悠久的栽培历史，在我国林业经济和人民生活当中一度扮演着很重要的角色。然而杉木人工林立地严重退化大大制约了杉木这一优良用材树种资源的进一步开发利用,杉木人工用材林的进一步发展面临着退化土壤生态恢复的严峻挑战,而且由于目前我国天然林保护工程的启动也期待着人工林持续健康发展。显然杉木林退化土壤的生态恢复是关系到我国林业发展和生态建设的重大课题。本研究是在中国科学院重点项目（KZ962-J1-202）和特别支持项目KZ95T-04共同资助下完成的,主要通过对土壤有机质积累、腐殖质组成改变、C和N矿化等过程的分析,研究了杉木林退化土壤的生态恢复过程及其调控机理。1.通过考查杉阔混交和阔叶树轮栽途径对杉木人工林退化土壤生态恢复的影响,结果发现随着土壤生态质量的恢复土壤有机质不断积累,土壤有机质积累过程是杉木森退化土壤生态恢复的主要生态过程之一;两种途径相比,阔叶树轮栽途径积累有机质速率明显高于阔叶树混交。通过杉阔混交和阔叶树轮栽途径,土壤积累的有机质质量也不断改善。连栽失败杉木纯林中下木草本层的充分发育,使土壤表层有机质的数量和组成明显提高。杉木林退化土壤中积累的有毒酚类有机物质占土壤有机质总量比例也随着恢复过程而下降。2.杉阔混交途径各林分生长季节土壤平均CO_2释放速率变化在238-426mgCO_2·m~2·hr~(-1),而杉木阔叶树轮栽途径各林分生长季节土壤平均CO_2释放速率变化在570-601mgCO_2·m~2·hr~(-1)之间,普遍高于杉阔混交林,甚至高于常绿阔叶林（503mgCO_2·m~2·hr~(-1)）。杉阔混交和杉阔轮栽促进了土壤净N矿化过程,但N矿化作用改善远远滞后于CO_2释放过程。在杉阔混交恢复途径中,以演替先期的非豆科固N树种桤木与杉木混交对C矿化过程、特别是净N矿化作用的恢复速率最快。而在阔叶树轮栽途径中,以木荷轮栽杉木林退化土壤对C、N矿化过程的恢复速率最快。杉木林退化土壤恢复过程中脲酶和蔗糖酶活性增强与有机质积累有密切关系,特别是脲酶,而酸性磷酸酶与有机质相关不明显,三种酶当中,蔗糖酶活性随着有机质的积累有一定程度提高,但仍明显低于常绿阔叶林,看来蔗糖酶活性还受其它因素约束。土壤在C、N矿化作用的增强与蔗糖酶和脲酶活性强弱成正相关。3.通过杉阔混交和阔叶树轮栽途径,杉木人工林退化土壤全N及有效P含量随着土壤中有机质积累不断增加;有机质积累与土壤N含量成密切正相关关系（R~2 = 0.81）;杉阔混交和阔叶树轮栽对土壤NH_4~+-N含量影响不明显,而土壤NO_3~--N含量在16年生杉楠混交林中有明显增加,与常绿阔叶林相近,但木荷纯林和火力楠纯林土壤NO_3~--N含量较高,明显高于杉木连栽失败纯林,且与常绿阔叶林土壤无明显差异。阔叶树轮栽纯林土壤中NH_4~+-N含量较低而NO_3~--N含量较高与阔叶林土壤硝化作用较强有关；非豆科固N树种桤木与杉木混交对森分土壤全N水平的恢复效应明显，但对NH_4~+-N和NO_3~--N没有显著影响。4.通过杉阔混交和阔叶树轮栽途径,杉木人工林退化土壤中微团聚体组成发生改变,但变化最明显的是0.25-2mm粒径含量的增加;阔叶树轮栽途径各林分土壤0.25-2mm粒径含量普遍高于杉阔混交林分土壤。在阔叶树轮途径中,木荷纯森和火力楠纯林土壤0.25-2mm粒径含量明显高于杉木连栽失败纯林,甚至高于常绿阔叶林;0.25-2mm粒径团聚体含量提高与有机质积累有密切关系,与活性有机质含量相关更为密切,0.25-2mm粒径含量与腐殖组成中胡敏酸和富里酸C含量之和相关（R~2 = 0.75）,表明土壤中团粒结构的形成过程中腐殖质起主要作用;粘粒含量与0.25-2mm粒径含量成反比。5.根据恢复生态学原理,杉木林退化土壤生态恢复的目标应确定为常绿阔叶林土壤,恢复途径也主要采用引入地带性森林生态系统的功能组份,增加有机质积累改善有机质组成和质量,然后通过人为积极调控土壤生物组成和生化活性、调控有机质积累和矿化过程,以改善土壤供肥及蓄肥功能;杉木林退化土壤中积累的有毒酚类化感物质,也可能通过土壤有机质输入/输出及土壤微生物活性的调控得到有效缓解。

控释肥料氮素释放动态规律及其肥效

采用室内土壤培养试验、盆栽试验和田间试验相结合的方法,研究了包膜尿素肥料Mister在草甸棕壤和褐土中的全N、NH_4~+-N和NO_3~--N的释放规律,及其对水稻籽粒中氮素含量和玉米生物量的影响。并将土壤培养试验结果与土壤培养尿素中添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂的结果相比较,来观察包膜肥料对土壤肥力的贡献及包膜肥料和抑制剂的作用效果评价。结果表明,棕壤和褐土培养下的包膜肥料的释放时期较在纯水中的长,M70、M100和M180的NH_4~+-N、NO_3~--N均随培养时间的延长而增加,Ms100的NH_4~+-N、NO_3~--N在前5周释放量很少,5周后,释放速度明显增加,棕壤培养下四种肥料NH_4~+-N>NO_3~--N。褐土培养下的情况类似,只是四种肥料的NO_3~--N>NH_4~+-N,这可能与棕壤和褐土的土壤性质有关。添加抑制剂培养下的尿素水解在第3d出现高峰,而包膜肥料的氮素释放则没有高峰。这是因为抑制剂阻止酰胺态-N水解过程,而包膜肥料的包膜则阻止酰胺态-N的释放过程。因此,包膜尿素肥料能否满足作物最佳养分临期对养分的需求,是值得探讨的问题。盆栽试验和田间试验结果表明,M70和Urea基施处理对作物生物量的贡献最低，说明包膜肥料释放时期要与作物生育期相吻合才能达到最佳增产效果。

杉木人工林凋落物分解的研究

杉木是我国特有的速生针叶树种，栽培面积广泛（北纬21°41'－33°41'；东经102°-122°）。我国商品材的近1/4出自杉木人工林。杉木连栽地力衰退，生产力降低，是当前困扰杉木人工林发展的重大生产问题。在水热条件优越的亚热带山地，土壤肥力是影响林木持续保持高生产力的重要因素。因此，加速杉木人工林系统内养分循环是维持系统生产力稳定的关键，而凋落物分解又是养分循环的核心，于是对分解过程的调控便成为关键之关键。本研究的目的在于，探索促进杉木凋落物分解的途径，以增强林木自我培肥土壤的能力，为杉木人工林的可持续发展提供理论依据。研究所采用的实验材料全部来源于湖南省会同县广坪林区的中国科学院会同森林生态实验站。室内缩微模拟实验在英国陆地生态所完成，其它试验均在会同森林生态实验站进行。1. 杉木叶凋落物属难分解的凋落物，其原因是凋落物养分含量较低，尤其是N的含量偏低，为6.0mg.g~(-1)，仅为分解较快的桤木叶凋落物的41.6％；C/N比较高，为134.0，相当于桤木叶凋落物的2.38倍。杉木叶凋落物到第420天时的分解速率为43.3％，而桤木叶凋落物为67.2％。2. 根系凋落物也是杉木人工林生态系统凋落物的重要组分。杉木纯林细根年死亡量为497 kg.hm~(-2).a~(-1)，而火力楠人工纯林为595 kg.hm~(-2).a~(-1)。当火力楠与杉木混交后，细根年死亡量大幅度提高，达1149kg.hm~(-2).a~(-1)。杉木林死细根生物量年动态变化与地上部分生长规律基本一致。杉木细根象地上部分凋落物一样养分贫乏，除Ca以外，N、P、K、Mg分别比火力楠细根低53.0％、131％、595.9％、447.5％，而C/N比值高51.9％。杉木细根的年分解为32.78％，而火力楠为57.70％。因此，杉木纯林中通过细根归还的养分量相对较少，N、P、Ca、K、Mg归还量分别为0.32、0.007、0.58、0.52和0.83kg.hm~(-2)，而混交林中依次为2.59、0.046、1.87、6.06、7.86kg.hm~(-2)，大幅度增加。3. 杉木叶凋落物与阔叶树叶凋落物混合分解时表现出不同的相互作用形式。野外网袋法分解试验的结果表明，桤木与杉木叶凋落物混合分解，失重速率明显加快；火力楠与杉木叶凋落物分别以不同比例混合分解时，失重速率或强或弱得到促进；其它阔叶树并没有促进失重速率。除木荷外，其它阔叶树凋落物都不同程度地促进了Ca的释放。对于P，桤木和红栲，对于K，桤木和刺楸，明显促进了其释放，而其它阔叶树没有对这2种元素的释放产生任何作用。除木荷和樟树外，其它树种叶凋落物明显促进Mg的释放。实验中还发现，促进作用的强弱与阔叶树叶凋落物初始N含量高低有关。室内模拟实验中观察到的木荷叶凋落物明显抑制杉木叶凋落物分解的现象并没有在野外实验中发现。如果仅以凋落物分解过程中促进作用的强弱为标准选择杉木的混交林树种的话，选择这6种阔叶树的优先顺序为桤木、刺楸、红栲、火力楠、樟树、木荷。4. 本研究还用微型渗滤器进行模拟实验发现，投加NO_3-N促进了杉木叶凋落物的分解，在15周的时间分解速率提高2.38个百分点，而投加NH_4-N则未产生任何影响。投加NH_3－N和NH_4－N的负面效应是促进土壤养分的淋失。除Na~+以外，投加NH_4-N使NO_3-N、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的淋失明显增多。投加NO_3－N未明显合任何养分元素淋失增多。

酿造污泥在天津地区农业利用对土壤盐分和地下水的影响

本论文通过四组不同层次的实验-室内模拟实验、渗滤实验、盆栽实验和小区实验，首次对酿造污染（NovoGro）农业利用可能产生的环境影响：1）NovoGro对土壤的盐分效应；2）NovoGro对地下水的潜在污染，进行了比较系统的研究，同时对NovoGro的肥效特性（供肥时间和供肥速度）也做了初步的探讨。成功地解决了制约酿造残渣（NovoGro）在天津地区农业利用的关键问题，为酿造污染的综合利用提供了科学的依据。结果表明：NovoGro的施用初期，土壤盐分含量会暂时升高，随着时间的推移，土壤盐分含量将不同程度的下降。NovoGro对不同土壤的盐分效应是不同的，在水中施用NovoGro不易引起土壤中盐分含量的明显增加；但在旱田土壤中长期施用超过限定剂量（11.25T/ha）的NovoGro，将导致表层土壤的盐分含量大幅度提高，使土地无法耕作。NovoGro的施用不会增加土壤中作物有害离子（如Na~+、HCO_3~-和Cl~-）的含量比例。氮素（主要是NO_3~--N）在土壤中的迁移和积累行为在不同土壤条件下也是有差异的。在水田中施用NovoGro不会发生水体的氮素污染问题；旱田（小麦）麦层土壤和下渗水中NO_3~--N含量则随NovoGro的施用量的增加而增加，当施用量达到45T/ha时足以造成地表径流和地下水的NO_3~--N污染。NovoGro是一种供氮速率均匀的有机肥料，其肥效期可持续两年以上。从肥效、土壤盐分及土壤氮素的迁移和积累等几方面因素综合考虑，从NovoGro在天津地区农业利用的适宜施用剂量为：水稻22.5T/ha，旱田（小麦）11.25T/ha。在这一剂量下，可以获得较高的产量，同时不会导致盐分在土壤中的积累，也不会引起地下水的氮素污染。实验结果证明NovoGro在天津地区的农业利用是可行的。

土壤－大豆植物系统N_2O排放及总量估算

于中国科学院沈阳生态试验站(41°42'N, 122°23'E)，采用封闭式箱法对不结瘤固氮、结瘤固氮的大豆－土壤系统以及裸地的N_2O排放通量及主要环境因子进行了多年系统的原位观测，并在实验室条件下，对大豆植株及其根瘤的N_2O排放进行了研究。主要结论如下：1. 土壤－大豆植物系统N_2O的排放源包括大豆田土壤、大豆植株及大豆根瘤三部分，在观测期间（5月1日－11月10日），大豆田土壤的N_2O年排放量约为0.5KgN_2O-N/ha.y；大豆植株的N_2O年排放量约为0.6 KgN_2O-N/ha.y；本研究对大豆根瘤的N_2O年排放量尚不能估算，但通过找到它与大豆的共生固N量间的相关关系，有可能对它进行估算。2. 正常条件下，结瘤固N大豆田N_2O排放的季节变化会显示出3个明显的N_2O排放高峰，分别出现在苗期，开花结荚期及成熟期，后两个N_2O排放高与大豆根瘤的生长发育有关。未发现明显的土壤－大豆植物系统N_2O排放日变化规律。3. 降水丰沛年份（1996），固N能力强的大豆－土壤系统N_2O年排放量较大，固N能力弱的大豆－土壤系统N_2O年排放量较小；降水稀缺年份（1997），固N能力强的和固N能力弱的大豆－土壤系统N_2O年排放量差异较小，同时，不同品种大豆田土壤N_2O年排放量间的差异也较小。不同年份，由降水量及降水分配方式不同造成铁丰27大豆－土壤系统N_2O年排放量间差异相当大，与降水量及降水分配方式适中的年份（1994年）相比，雨水丰沛和稀缺年份N_2O年排放量减少1/2-2/3。4. 与裸地土壤N_2O排放通量与环境因子间的关系不同，土壤－大豆植物系统N_2O排放通量与主要环境因子间没有显著的相关关系，原因可能是大豆植物对土壤－大豆植物系统N_2O排放通量的直接或间接影响远大于土壤本身直接对土壤－大豆植物系统N_2O排放通量的影响，而且大豆植物的这种作用有别于一般的土壤生物地球化学过程。5.实验室条件下，采用开放式气路法观测了不同光照强度下大豆植株的N_2O排放，发现低光（约3000lx）条件下大豆植株较高光强及黑暗条件下释放较多的N_2O；田间条件下，大豆植株N_2O排放速率与光强的关系没发现明显规律，而与土壤含水量呈一定的正相关关系。 6. 采用接近土壤溶质的NO_3浓度的根瘤培养液进行根瘤反硝化作用速率的测定，不同大豆品种的根瘤通过反硝化作用损失的N_2O-N量与其固N量的比值（除不加糖的铁丰27为8.2％外）都接近20％左右。这说明正常年份，根瘤排放N_2O是大豆田N_2O排放的一个重要方面。7. 开花结荚期，在不加入底物（NO_3~-或N_2O~-）的情况下，辽10和Clark63un叶片的NR或NiR 抽提液均有较高的N_2O排放速率（分别为1.79, 2.73或3.70, 2.11 ugN_2O-N/g FW.hr）；在加入不同浓度底物（NO_3~-或N_2O~-）的情况下，辽10和Clark63un叶片的NR或NiR抽提液N_2O0排放速率与叶片应酶的活性呈一定的正相关关系。8.大豆田N_2O年排放量与大豆产量间呈极显著的相关关系，其数学关系式为y = 0.00121x - 0.7758 (Sig F = 0.001, n = 8)。利用这个数学关系式估算出的全国土壤－大豆植物系统N_2O年排放量为 ～12.135GgN_2O-N/y。

尿素氮行为的生态环境效应及其土壤生物化学调控

运用示踪尿素，以壤质草甸棕壤和春小麦分别作供试土壤和作物进行盆栽试验。结果表明，在试验结果时，植株和土壤对尿素氮的回收率及其损失分别占所施氮量17.65～23.69%，43.72～56.32%和19.99～36.77%。氢醌（HQ）和双氰胺（DCD）组合可使土壤、植株尿素氮回收率最高、损失量最低；而单施HQ或DCD均对比无明显影响。在小麦整个生育期内，该组合可增加小麦植株对肥料氮吸收；同时促进茎秆中氮向籽实转移。配施抑制剂时，土壤有机氮占肥料氮回收率相当大的比例，小麦成熟期时可达34.31～51.80%，而单施尿素处理只有9.83%；DCD及其与HQ组合可有效地保持尿素水解后土吉氨态氮含量，并显著降低土中氧化态氮的富集。因此，配施抑制剂，尤其是HQ+DCD，有利于尿素施放后土壤持续有效地保持肥粒氮量。大氮素损失方面，N_2O只占较小的比例；主要部分为NH_3挥发损失。DCD，尤其与HQ组合，可延迟尿纱施入后土壤-小麦系统中N_2O排放高峰的出现，并降低小麦整个生育期内该系统中N_2O排放总量和NH_3挥发量，尤其是后者。配施抑制剂，尤其是DCD及其与HQ组合，可明显促进稻株地上部分生长，制约水稻拔节期前根际内土中尿素水解后无机氮行为；显著提高尿素施入后稻田系统中水-土和根-土界面CH_4氧化潜势，尤其大水稻分蘖-拔节期。表施有机物料可显著削弱上述抑制剂的促进作用。未施有机物料时，配施抑制剂，尤其是DCD及其与HQ组合可显著降低稻株地上部分NO_3~--N含量。其含量与土壤-水稻系统中N_2O排放量呈显著指数正相关；同时无明显稻株释放N_2O，而单施尿素处理却较高，占尿素氮量0.47 ± 0.08%。表施麦秸粉时，HQ+DCD可显著降低土壤和土壤-水稻系统中N_2O排放量；单施尿素处理水稻植株释放N_2O约占尿素氮量1.28 ± 0.18%，而配施DCD-HQ却显著降低，只为0.66 ± 0.08%。回归分析表明，土-水界面土壤中NO_3~--N的反硝化作用是稻田系统中N_2O排放的主要来源，尤其在表施有机物料时。我们研究显示：稻田系统中N_2O和CH_4排放量呈显著对数负相关关系；表施有机物料时，两者虽互为消长关系，但很难定量化。

硝化脲酶抑制剂对土壤尿素氮转化和作用产量的影响

采用室内培养和田间小区实验相结合的方法，研究了硫脲（TU，0.1％，0.3％，0.5％，1.0％，5.0％）不同浓度以及TU和硝化抑制剂双氰胺（DCD）、脲酶抑制剂苯基磷酞二胺（PPD）组合对土壤脲酶活性、土壤尿素氮转化和玉米产量的影响。室内培养试验表明，硫脲既是一种弱脲酶抑制剂又是一种硝化抑制剂。硫脉对脲酶活性和尿素水解均有显著的抑制作用，但是作用时间较短；硫脉用量为0.1％时，就起到了抑制作用，用量0.3％-1.0％之间差异不显著，用量1.0％-5.0％之间抑制效果随用量增加而加强。硫脉不同用量对土壤NH_4~+-N释放和向NO_3~--N的进一步转化有明显的抑制作用，作用强度随抑制剂用量增加而增强。硫脲不仅仅延缓了土壤NH_4~+-N的释放高峰期一周，而且降低了土壤中NO_3-N的富集，使NO_3~--N的释放高峰期向后推迟了10天。本试验条件下，土壤中的NH_4~+-N向NO3--N转化的时间大约为7～10天；土壤中有效氮的含量主要取决于土壤NH4+-N的含量，受NO3-N含量的影响次之。田间模拟培养表明，硫脲及其抑制剂组合对土壤脲酶活性有显著的抑制作用，抑制时间为2周，其中抑制剂组合TU_1+PPD对脲酶活性的抑制作用持续了65天。TU、TUI+DCD和TUI+PPD，对土壤NH_4~--N的释放有显著的抑制作用，对NH_4~+-N向NO_3~--N的进一步转化有显著的抑制作用，进而影响土壤有效氮的总量。总的来看，硫脲及抑制剂组合的抑制效果，依次是TU_1＋P PD＞TUI＋DCD＞TU_2＞TU_1。硫服及抑制剂组合对玉米株高、百粒重和产量的影响基本是一致的，TU和抑制剂组合Tul十PPD、TU1＋DCD的作用效果显著优于单施尿素，处理之间差异不显著。施用抑制剂显著增加了玉米产量，增产幅度为9.14％～11.49％。

下辽宁省河平原稻田生态系统的NH_3挥发和N淋溶

在地处下辽河平原的中国科学院沈阳生态实验站潮棕壤上布置施N量分别为180、240和300kg·hm~(-2)，施P量分别为70、100和130kg·hm~(-2)的稻田田间试验。应用通气密闭室法和陶土渗滤管法，测定了稻田生态系统三个不同施肥期施用氮肥后的NH3挥发损失和N淋溶，结果表明：1．水稻生长季节施用氮肥后有明显NH3挥发，总挥发量为11.64kgN·hm~(-2)-34.01kgN·hm~(-2)，占施N量的4.66％-11.66％，主要发生在施用分孽肥后，每次NH3挥发高峰出现在施氮肥后的2-4d内。2．水分渗漏对NH3挥发损失有重要影响。田面积水条件下，NH3挥发损失量及其占施N量的比率都较大，不同施N处理间差异显著（P＜0.05），NH3挥发量随施N量增加而增加；田面不积水条件下，NH3挥发损失挥发量相对较小。3．氮肥用量、田面水NH4斗一浓度和田面水pH是影响NH3挥发重要因素；180kgN·hm~(-2)条件下，积水时不同P处理间NH3挥发差异不显著。4．水稻生长季节各次施用氮肥后，60cm和gocm深处渗漏液中NH4+-N含量都小于2mg·L~(-1)，各施氮肥处理与对照间差异不显著。但NO3-淋溶比较显著，多集中在3mgN·ul-15mgN·L~(-1)之间。NO3-的淋溶随施N量增加而增加。水分渗漏状况影响N03一在不同土层深度的累积，渗水越快NO3-淋溶深度越大。渗水快或者施N量高时NO3，淋溶浓度高于国际饮用水卫生标准10mgN·L~(-1)，已有污染浅层地下水的可能。5．施用基肥后灌水，NH_4~+、NO_3~-立即出现淋溶高峰，而两次追施氮肥的淋溶高峰出现在施肥后10d或更久；并且基肥时期的淋溶浓度也比较高。

长白山阔叶红松林土壤氮转化微生物作用的研究

自长白山北坡自然保护区采集阔叶红松林 A_0 和 A_1 层土壤。进行了微生物数量、土壤酶活性、微生物生物量、土壤速效氮及土壤中群体微生物氮转化测定；分离并鉴定了芽孢杆菌36株、产荧光假单胞菌34株，并对各优势菌株进行了氮转化活性的测定。A_0 层土壤在微生物数量、土壤酶活性、微生物生物量、土壤速效氮 (NH_4~+-N) 等方面明显高于A_1层。氨化作用、硝化作用速率也得到同样的结果；硝酸盐还原、固氮作用及同化作用速率两次采样测定的结果不同。而土壤速效氮 (NO_3~－N)是 A_1 高于 A_0层。芽孢杆菌的优势种是 B. megaterium 和B. cereus，产荧光假单胞菌的优势种是 P. fluorescens－F。所有分离到的芽孢杆菌及产荧光假单胞菌均能活跃地进行氨化作用。所有芽孢杆菌都能进行反硝化作用。而能进行反硝化作用的 P. fluorescens－F及 P. fluorescens－C其作用能力均高于 Bacillus S的20倍以上，同化作用是这两类菌的共同特征。不同种之间以及同种异株间进行氮转化速率的比较。有的差异很大。讨论了这两类菌的数量分布与土壤氮转化速率的关系。建立了反映土壤内部氮转化的模型。

不同N素形态对落叶松苗木根/土界面pH值及养分有效性的影响

The effect of different nitrogen and phosphorus sources on pH and the availability of mineral nutrients in the root/soil interface of Larix gmelinii seedlings were studied by means of root-mat method. The results showed that the addition of NH~+_4-N decreased the pH in the root/soil interface, while the addition of NO~-_3-N increased the pH in contrast with the control treatment. The sort of the P sources and the distance from the root plane remarkably influenced the changes of pH in the root/soil interface induced by the addition of the nitrogen sources. Compared with the addition of only NH~+_4-N, the extent to which the pH in the root/soil interface decreased was obviously smaller when treated by NH~+_4-N and rock P. When treated with different P sources, the contents of available P in the root/soil interface were affected by the sort of the N sources. When treated with soluble P, the contents of the available P in the root/soil interface obviously increased for the addition of both NH~+_4-N and NO~-_3-N. When treated with rock P, the contents of the available P increased only in the area 0～3 mm from the root plane for NH~+_4-N, whereas the contents of available P in the root/soil interface changed little for NO~-_3-N. The results above showed that the protons excreted by the roots were the main driving force for the solution of the rock P in the root/soil interface. The availability of Fe in the root/soil interface increased as a result of acidity induced by the NH~+_4-N, whereas the availability of Fe in the root/soil interface decreased because of the pH increase induced by the NO_3~-_N. The effect of different N sources on the availability of Fe in the root/soil interface was also affected by the sort of P sources. The concentrations of P、Fe in the leaves remarkably differed when treated by different N、P sources and concentrations of the P、Fe in the root/soil interface were correlated to those in the leaves of the seedlings.

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。

黄土区退果还耕对黑垆土硝态氮积累和迁移的影响

在黄土高原沟壑区王东沟小流域,针对塬面、梁地和坡地三种地形,分别选取了盛果期果园、老果园和退果还耕地等,研究了退果还耕条件下,三种地貌类型土壤剖面中水分含量变化及NO_3~--N、NH_4~+-N积累和迁移规律。结果表明,无论塬面、梁地或者坡地上,果园土壤水分含量显著降低(10%～14%);果园退耕后,土壤水分开始缓慢恢复。盛果期,塬面NO_3~--N峰值主要处于100—200 cm之间,退果还耕后,100 cm以上土层中NO_3~--N含量降低,100cm以下NO_3~--N积累量在增加,并且峰值不断向下移动。盛果期果园NO_3~--N积累量为631～3032 kg/hm~2;退果还耕地、老果园NO_3~--N积累量都显著高于盛果期果园。盛果期40%以上的NO_3~--N积累在100—200 cm土层,但退果还耕地上50%左右集中分布在200—300 cm土层。土地利用与管理方式的变化对NH_4~+-N分布特征的影响并不明显。

半湿润地区农田夏玉米氮肥利用率及土壤硝态氮动态变化

以土垫旱耕人为土为供试土壤,通过田间试验,研究了不同施氮量下(0、45、90、135和180 kg.hm-2)夏玉米生育期土壤剖面NO3--N的变化特征、氮素利用率及施氮量与土壤NO3--N残留的关系.结果表明:在整个生育期内,土壤NO3--N含量均以0~20 cm土层最高,且施氮量越高,NO3--N含量也越高;0~60 cm土层NO3--N含量变化显著,60~100 cm土层NO3--N含量变化不大.夏玉米整个生育期,受玉米对氮素的需求和降雨的影响,0~100cm土层NO3--N累积量呈波动式降低趋势;当施氮量小于135 kg.hm-2时,作物氮肥利用率随施氮量的增加而显著提高,但当施氮量超过135 kg.hm-2时呈下降趋势.氮肥农学利用率随施氮量的增加而减小,氮肥生理利用率随施氮量的增加而递增.土壤中残留NO3--N与施氮量呈极显著正线性相关关系(R2=0.957**,n=5);施氮处理籽粒产量显著高于不施氮处理(P<0.05);施氮量与籽粒产量呈极显著正线性相关关系(R2=0.934**,n=5).在本试验条件下,夏玉米生长季适宜施氮量为135 kg.hm-2.该施氮水平可保证效益和环境的双赢.

脲酶-硝化抑制剂对减缓尿素转化产物氧化及淋溶的作用

利用原状土柱模拟试验,研究了脲酶抑制剂氢醌(HQ),硝化抑制剂包被碳化钙(ECC)和双氰胺(DCD)以及它们的不同组合对尿素转化产物土壤持留、氧化以及淋溶的影响.结果表明,与其它抑制剂处理相比,HQ+DCD组合能有效抑制尿素水解产物的氧化,使其以交换态NH4+的形式在土壤中长时间持留;氧化作用的抑制不仅减少了氧化产物NO3-的累积,也降低了NO3-淋溶潜势,使其淋入下层土壤的深度仅限在5～10cm范围内,且淋溶量显著降低.

土壤中反硝化酶活性变化与N_2O排放的关系

研究施肥条件下，土壤反硝化酶活性硝酸还原酶（ＮＲ）活性、亚硝酸还原酶（ＮｉＲ）活性及羟胺还原酶（ＨｙＲ）活性在玉米生长季节中的变化及其与土壤含水量、硝态氮含量、Ｎ２Ｏ排放之间的关系．结果表明，３种还原酶都有明显的季节变化规律并受土壤水分含量及施肥的影响．通过研究３种反硝化酶活性与土壤含水量及Ｎ２Ｏ排放量之间的关系后指出，反硝化酶活性变化可作为一个区分旱田Ｎ２Ｏ产生途径的指标