外源氮素和凋落物添加对温带森林土壤氨基糖转化特征的影响

【目的】温带森林土壤氨基糖的转化特征对外源氮素和凋落物加入的响应研究,对于温带森林土壤氮素管理和缓解氮沉降所带来的负面影响具有重要的意义。【方法】采用室内恒温恒湿模拟培养的方法,研究了外源氮素和凋落物添加条件下温带森林土壤有机层中3种微生物来源的氨基糖含量的变化特征,并利用真菌和细菌来源氨基糖的比值(氨基葡萄糖/胞壁酸),分析了外源物质添加条件下真菌和细菌残留物对土壤氮素转化和积累的相对贡献。【结果】温带森林有机层土壤中不同微生物来源氨基糖对外源物质加入的响应不同。单施氮素以及氮素与凋落物同时添加均有利于细菌残留物胞壁酸的积累,但是单施氮素添加对真菌残留物氨基葡萄糖含量的积累没有影响,且氮素与凋落物同时添加不利于氨基葡萄糖含量的积累。氨基半乳糖对外源物质添加的响应较小。真菌残留物的稳定性高于细菌残留物,氮素与凋落同时加入时不利于土壤微生物残留物的稳定性。此外,土壤中真菌和细菌来源氨基糖的比值受到外源物质加入的影响,单施氮素以及氮素与凋落物添加降低了氨基葡萄糖/胞壁酸比值(分别降低28.3%和30.5%),两种外源物质加入时细菌残留物对氮素转化的相对贡献大于真菌残留物。【结论】外源氮素和凋落物加入改变了温带森林有机层土壤微生物残留物的转化过程。

不同施肥管理措施对农田土壤中植物和微生物残留组分的影响

在农田生态系统中,施肥是维持和提高土壤有机碳(SOC)水平的重要管理措施。微生物代谢和植物组分存留共同控制着有机碳的截获过程。本研究利用肥料与肥力长期(30年)定位试验,以氨基糖和木质素分别作为微生物和植物残留组分标识物,探讨长期不同施肥处理对黑土农田中微生物和植物残体组分积累及有机碳库的影响。结果表明:与未施肥处理相比,施用无机肥(单施氮肥或有机无机肥配施)可增加作物生物量和土壤氨基糖的积累,但对木质素和SOC含量无显著影响,说明无机肥施入刺激了微生物底物同化,加速了有机碳和木质素在耕层的周转。与无机肥相比,长期施用有机肥促进了SOC的累积(增幅38.3%),但是氨基糖在土壤有机碳中所占的比例并未发生显著变化,说明微生物残留物对SOC积累的贡献具有饱和性;而有机肥施入增加了木质素在SOC中的比例,即增加了植物残体对SOC长期积累的贡献。与单施有机肥相比,有机无机肥配施增加了微生物残留物对SOC的积累。因此,长期施肥可以调节微生物残留物和植物残留组分的不同积累过程,从而影响SOC的积累和稳定机制。

玉米土壤有机氮组分的生长季动态变化及其对当季和长期秸秆还田的响应

阐明土壤有机氮组分的生长季变化特征及其对当季和长期秸秆还田的响应有助于合理调控土壤有机氮库,提高土壤肥力。本试验依托辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站进行田间微区试验,设置单施氮肥和秸秆还田配施氮肥两个处理,分别在播种前、拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期采集土样,采用Bremner法对土壤有机氮组分进行分级。结果表明:在玉米生长季中,土壤各形态有机氮组分呈现明显的动态变化规律。酸解氨态氮含量呈先升高后降低趋势,表明其在土壤氮素转化过程中可能充当临时库的作用;氨基酸态氮在整个生长季内变化不显著;氨基糖态氮在作物生育后期显著低于生育前期;酸解未知态氮在整个生育期内先升高后降低,活性较高;与单施氮肥处理相比,秸秆还田在生长季末期和长期均提高土壤总氮和各酸解态氮组分的含量,并使土壤酸解态氮占土壤总氮比例升高,使未酸解态氮占土壤总氮的比例降低,在当季和长期分别降低了7.2%和3.8%,说明秸秆还田既能提高土壤氮素的有效性,又能够提高土壤的保氮供氮能力。

土壤有机氮组分的年际变化及其对秸秆还田的响应

阐明土壤有机氮组分的年际变化特征及其对秸秆还田的响应对合理调控土壤有机氮库和土壤可持续利用具有重要意义。在沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站进行田间微区试验(土壤类型为潮棕壤),设置单施氮肥(200 kg N·hm^(-2),下同)、50%秸秆还田配施氮肥和100%秸秆还田配施氮肥3个处理,采用Bremner酸水解法对试验第1、3、6、9年的土壤有机氮组分进行分级。结果表明:氨基酸态氮含量随着耕作年限的增加逐渐提升,提升幅度为39.8%;酸解未知态氮含量提升幅度为10.8%,且在第3年时最高;土壤总氮和其他有机氮组分含量随耕作年限变化不大。相对容易矿化的酸解总氮占土壤总氮的比例随耕作年限的增加逐渐增加,比较稳定的未酸解态氮占土壤总氮的比例随耕作年限的增加逐渐下降,说明随着耕作年限的增加土壤氮素有效性提高,土壤供氮能力增强。与单施氮肥相比,加入秸秆提高了土壤总氮和各酸解态氮含量,秸秆还田量越多,提升效果越明显。秸秆还田对酸解态氮组分的影响主要发生在试验第6、9年,增加的土壤总氮主要为氨基酸态氮和酸解未知态氮,从而提高了土壤中酸解态氮占土壤总氮的比例。秸秆还田能够提升土壤氮库容,提高土壤保氮供氮能力。