应用15^N示踪技术研究橡胶树幼苗对不同氮肥的吸收和分配

采用15N示踪技术研究橡胶树幼苗对尿素、硫酸铵、硝酸钙及硝酸铵等4种氮肥的吸收和分配特征。结果表明:施用尿素、硫酸铵的胶苗生长要显著优于硝酸钙;各器官对4种氮肥的吸收和分配并不一致;器官中15N丰度大致以形成层最高,叶片、粗根和叶柄最低;15N示踪下4种氮肥利用率介于18.04%~19.03%,但差异不显著;4种氮肥的表观利用率以尿素和硫酸铵处理的最高,分别为20.18%和19.53%,硝酸钙处理的最低,仅有9.25%。综上所述,盆栽试验条件下酰胺态和铵态氮肥的表观利用率要优于硝态氮肥。

^(15)N同位素标记氮肥减施棉田养分利用效率分析

【目的】研究氮肥减施对棉花氮素吸收、转运及利用效率的影响,为绿洲滴灌棉田氮肥合理施用提供参考依据。【方法】利用^(15)N同位素示踪技术,采用盆栽试验,设置不施氮肥(N_(0))、氮肥减施(N_(1),225 kg/hm^(2))、当地推荐施肥(N 2,300 kg/hm^(2))3个处理,研究氮肥减施对棉花生物量、氮素吸收量、肥料氮吸收量以及氮肥利用率的影响。【结果】氮肥减施处理的棉花干物质积累量和氮素吸收量均显著高于不施氮处理(N_(0)),而与当地推荐施肥处理差异均不显著;氮肥减施处理棉花壳、籽的干物质量和籽的氮素吸收量均显著高于当地推荐施肥处理,分别增加了7.02%、6.81%和16.59%;2个施肥处理棉籽的肥料氮(^(15)N)积累量占比最高,占全株的26.02%~35.99%,其次为叶(22.40%~23.81%)和茎(14.48%~18.98%),絮中最少(3.05%~6.62%);氮肥减施处理生殖器官的肥料氮吸收量比当地推荐施肥处理高19.02%;2个施肥处理的棉株吸收的氮素来源于肥料氮的比例(Ndff%)为21.14%~21.70%;氮肥减施处理的氮肥利用率和表观利用率均显著高于当地推荐施肥处理,分别增加2.36%和3.12%。【结论】氮肥减施(225 kg/hm^(2))可以显著提高棉籽中的干物质量、氮素吸收量、肥料氮(^(15)N)吸收量、Ndff%以及棉花整株的氮肥利用率,在确保棉花产量不降低的前提下,适度的减少化肥施用量是提高化肥利用率最有效的措施之一。

基于^(15)N稳定同位素示踪技术的植物组合湿地对氨氮去除途径研究

人工湿地是生态修复受污染水体的重要手段,对氮的去除效果显著,但不同植物湿地对氮去除效果差异明显,因此不同类型植物组合后的湿地对氮去除效果及去除途径值得进一步研究。通过室内控制试验,以常见浮水植物绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)和挺水植物梭鱼草(Pontederia cordata)为研究对象,利用^(15)N稳定同位素示踪技术探究绿狐尾藻、梭鱼草及绿狐尾藻+梭鱼草植物组合对氨氮(NH_(4)^(+)-N)的去除途径。结果表明,绿狐尾藻+梭鱼草植物组合处理相较于单一绿狐尾藻和梭鱼草处理对氮的脱除量分别提高1.8%和3.6%。基于^(15)N质量平衡,绿狐尾藻、梭鱼草和绿狐尾藻+梭鱼草植物组合处理氮去除途径的底泥吸附贡献分别为8.30%、7.96%和6.94%,植物吸收贡献分别为41.76%、35.34%和48.67%,微生物作用去除贡献分别为49.94%、56.71%和44.39%。微生物作用在湿地脱氮过程中占主导地位。相较于单一植物湿地,植物组合湿地对氮的去除效果得到提升,同时促进了植物对水体NH 4+-N的吸收。该研究有助于更好地理解植物组合湿地对氨氮的脱除途径。

应用^(15)N自然丰度值揭示不同氮源对设施土壤氨挥发的贡献

【目的】我国设施蔬菜生产中普遍存在着氮肥施用过量、氨气(NH_(3))挥发损失严重等问题。通过^(15)N自然丰度法,研究不同肥料类型对土壤NH_(3)挥发的影响,并定量分析其贡献率,为实现降低氮素损失的氮肥科学管理提供依据。【方法】开展为期40天的番茄盆栽培养试验,供试土壤为棕壤,未施过肥也未种植过作物,供试作物为番茄。试验设置4个处理,即不施氮肥(CK)和等量施氮(N3 g/pot)条件下单施鸡粪有机肥(M)、单施尿素(U)、有机肥半量替代尿素(MU)处理。利用被动采样器测定了土壤NH_(3)挥发速率和累积排放量,并借助^(15)N自然丰度方法估算肥料和土壤氮对NH_(3)挥发的贡献。【结果】基肥施用后3~6天内,NH_(3)挥发速率迅速增加并达到高峰,之后逐渐降低,直至第33天恢复到施肥前水平。与MU和U处理相比,M处理的净NH_(3)挥发累积量分别显著降低了60.8%和63.1%(P<0.05),MU较U处理的NH_(3)减排效果不显著(4.62%),相应的NH_(3)挥发系数分别为1.37%(U)、1.29%(MU)及0.51%(M)。施肥处理中,δ^(15)N-NH_(3)值随NH_(3)挥发的进行而迅速降低,然后逐渐增加至施肥前水平,M处理的δ^(15)N-NH_(3)均值高于MU和U处理。^(15)N同位素混合方程计算显示,在番茄生产中肥料对NH_(3)挥发的贡献比例为:M处理中鸡粪贡献30.5%,U处理中尿素贡献53.1%,MU处理中鸡粪和尿素分别贡献28.6%和56.6%。【结论】等量施氮条件下,单施鸡粪产生的NH_(3)挥发量远低于尿素,鸡粪和尿素等量氮配施对NH_(3)挥发的减排效果不显著。根据同位素分馏效应计算结果,单施鸡粪、尿素对土壤NH_(3)挥发源的贡献比例分别为30.5%、53.1%,鸡粪和尿素配施时二者对土壤NH_(3)挥发源的贡献比例分别为28.6%、56.6%,贡献比例与单施差异不大。因此,控制化肥氮施用量是减少NH_(3)挥发的关键。

应用(15)^N示踪研究不同来源氮素在烤烟体内的累积和分配

【目的】了解水稻土植烟土壤供氮特征及对烤烟氮素累积分配和烟叶品质的影响。【方法】在云南省玉溪市红塔区赵桅村6组烟田和赵桅实验基地设置了田间原位矿化培养试验和大田15N示踪试验,研究在不施氮和施氮90kg·ha-1条件下,烟株不同生育期水稻土氮素矿化特征,烤烟体内不同来源氮素的累积和分配及烟叶的产量和品质状况。【结果】6组烟田和实验基地土壤供氮能力均较强,在施氮90kg·ha-1条件下,烟株整个生育期吸收的氮素主要来自于土壤氮,且吸收的土壤氮量及其占总吸氮量的比例随生育期延长和烟叶着生部位升高明显增加。在本试验中,尽管施氮的增产作用不显著,但显著提高了烟叶总氮和烟碱含量,改善了烟叶品质,但由于烟株生育后期土壤供氮过多,上部烟叶存在烟碱含量偏高的问题。【结论】控制烟株生育后期水稻土土壤供氮量,对提高烟叶尤其上部烟叶质量至关重要。

二氧化碳倍增对植物叶片^(15)N自然丰度的影响

大气CO_(2)浓度上升通常会提高植物生产力并伴随叶片氮含量的下降。然而大气CO_(2)如何影响叶片^(15)N丰度及其相关机理还不清楚。以小麦和向日葵为实验材料,测定了两个CO_(2)浓度(410与820μmol•mol^(-1))处理下叶片的氮同位比值(δ^(15)N)和氮含量。结果表明:小麦和向日葵叶片氮含量随CO_(2)浓度升高呈下降趋势,然而δ^(15)N对CO_(2)浓度倍增的响应存在差异。在高CO_(2)浓度处理下小麦叶片δ^(15)N显著下降6.5‰,而向日葵叶片δ^(15)N小幅上升2.1‰,且叶片和地上部生物量显著增加。基于此,小麦的氮营养特征符合氮同化受限假说,而向日葵符合稀释效应假说。小麦叶片δ^(15)N随叶龄或者细胞年龄的增加而显著下降,因此在利用^(15)N来研究植物氮代谢时需要区分叶龄的影响。整合分析结果表明,CO_(2)浓度升高导致非豆科C_(3)植物的δ^(15)N显著下降达0.3‰,与小麦的研究结果相符。综上所述,限制硝态氮同化是CO_(2)影响植物氮代谢和^(15)N丰度的重要机制。

丛枝菌根对植物叶片δ^(15) N含量影响的数据挖掘分析

为明确丛枝菌根(AM)对植物叶片稳定氮同位素(δ^(15)N)含量的影响,探索丛枝菌根在调控植物应对全球变化方面的重要功能,通过数据挖掘,建立了AM植物和非AM(non-AM)植物叶片δ^(15)N含量数据库,探究了AM对植物叶片δ^(15)N含量的影响。结果表明:AM植物叶片δ^(15)N含量为0.86‰,显著高于non-AM植物叶片的0.50‰。丛枝菌根针对不同植物功能群而言,将植物的AM状况与植物的固氮状况和生长周期结合作为影响因素时,AM都显著影响着植物叶片的δ^(15)N含量。虽然AM没有显著提高固氮植物叶片δ^(15)N含量,但却把非固氮植物叶片δ^(15)N的含量从0.58‰提高到了0.99‰。AM使多年生植物叶片δ^(15)N含量的增加最显著,从0.49‰增加到了0.82‰。可见,丛枝菌根作为与植物长期共生进化的最广泛共生体,对植物叶片δ^(15)N含量有不同程度的影响。

基于^(15)N示踪的炭氮耦合对番茄氮素吸收利用效益的影响

为探讨分根交替灌溉下,不同生物炭添加量和施氮量对番茄氮素吸收利用规律的影响,应用^(15)N示踪技术,以番茄为研究对象开展盆栽试验,试验设置3种生物炭添加水平和3种施氮水平.结果表明,株高和茎粗在生物炭添加量为2%、施氮量为450 kg/hm^(2)时最大,干物质质量在生物炭添加量为2%、施氮量为300 kg/hm^(2)时最大;添加生物炭和增加施氮量均能促进番茄各器官对^(15)N肥料和全氮的积累,增加^(15)N残留量和^(15)N吸收量;添加生物炭会降低肥料贡献率,但能够显著增加番茄吸收土壤氮的比例、^(15)N回收率和^(15)N利用率.添加生物炭可有效提高番茄产量、水分利用效率和品质,其中处理B2N2的产量最高,为2.61 kg/株,品质也较其他处理有显著提高.基于组合赋权的TOPSIS法评价番茄综合效益结果表明,分根交替灌溉下,生物炭添加量为2%、施氮量为300 kg/hm^(2)(处理B2N2)为试验条件下的最佳种植模式.

基于^(15)N标记的干旱区滴灌肥料氮的去向和效益研究

【目的】采用^(15)N示踪法,研究滴灌肥料氮与土壤氮素的转化和去向以及在土壤中的残留分布,为新疆滴灌春小麦氮肥优化管理提供科学依据。【方法】试验于2019年在石河子大学农学院试验站进行,供试春小麦材料为强筋型‘新春38’(XC38)和中筋型‘新春49’(XC49)。试验设7个施氮(N)水平:300、285、270、255、240、225和0 kg/hm^(2),分别记作N300、N285、N270、N255、N240、N225和N0处理。每个试验小区内,安装未封底的PVC管(直径11 cm,高65 cm),管内施用与该处理等量的^(15)N标记尿素。于小麦成熟期,测定PVC管内植株样品与土壤样品中的^(15)N丰度,同时在小区内测定产量,计算氮素利用效率。【结果】两品种春小麦吸收的氮素来自肥料的比例为30.49%~36.06%,对土壤氮的依赖程度在60%以上。随着氮肥施用量的降低,对土壤氮的依赖程度逐渐增加。^(15)N标记氮肥在土壤中的总残留率为24.05%~31.60%,主要集中在0—40 cm土层,土壤^(15)N残留量与^(15)N总回收率随施氮量的降低而逐渐降低,^(15)N吸收利用率随施氮量的降低呈先升高后降低趋势。XC38强筋小麦各器官对肥料氮的吸收量为43.1~61.3 kg/hm^(2),占总吸氮量的30.94%~36.06%,高于中筋小麦XC49的42.3~54.5 kg/hm^(2)和30.81%~34.39%。XC38小麦在N270处理下产量最高,为7384.0 kg/hm2;XC49小麦在N255处理下氮肥农学利用效率最高,为7236.1 kg/hm^(2)。【结论】在滴灌施肥条件下,作物当季肥料氮吸收量占比平均为19.79%,0—60 cm土层中的平均残留率为27.86%,平均总回收率为47.64%。提高施氮量可提高小麦对肥料氮的吸收及其比例,且增加土壤中氮素的残留率,有效补充土壤氮库。虽然强筋型小麦XC38对肥料氮素的吸收强于中筋型小麦XC49,但对肥料氮的基本去向没有显著影响。综合考虑产量和氮肥利用效益,春小麦XC38和XC49适宜的施氮量分别为N 270 kg/hm^(2)和225 kg/hm^(2)。

应用^(15)N示踪法研究马铃薯燕麦间作对氮素吸收利用的影响

【目的】探明宁夏南部山区马铃薯与燕麦间作复合系统氮素吸收利用特性。【方法】试验采用随机区组设计,设置马铃薯单作、燕麦单作、马铃薯间作燕麦3个处理,另外在试验小区内设置了^(15)N示踪微区,进行^(15)N同位素丰度测定。【结果】间作提高了马铃薯对肥料氮的吸收和积累而降低了燕麦的吸收和积累,追施氮肥,间作马铃薯叶、茎、块茎部位^(15)N原子百分超相对单作分别增加56.6%、61.2%、173.2%,间作燕麦叶、茎、穗部位^(15)N原子百分超相对单作分别减少37.7%、53.9%、44.0%;基施氮肥,间作马铃薯叶、茎、块茎器官Ndff相对单作分别增加55.4%、60.6%、170.0%,间作燕麦叶、茎、穗各器官Ndff相对单作分别减少23.1%、21.5%、26.2%;间作提高了马铃薯块茎氮素积累量而降低了燕麦穗氮素积累量,在氮肥基施和追施条件下,间作马铃薯块茎^(15)N积累量相对单作分别提高了2.98%和0.02%;间作燕麦穗^(15)N积累量相对单作分别降低了0.35%和0.20%;间作提高了马铃薯和燕麦生殖器官所吸收的土壤氮比例。【结论】间作处理有利于马铃薯各器官的建成,处于氮素营养竞争优势地位,间作促进了马铃薯块茎和燕麦穗对土壤氮的吸收,从而提高了系统整体氮素利用。

^(15)NO_(2)胁迫下三角梅不同器官的氮素吸收分配动态及代谢规律

近年来研究园林植物消减大气污染物的修复技术及其原理,理清氮氧化物污染对植物生理生态的影响机制,对城市生态环境保护和文明建设具有重要意义。以三角梅(Bougainvillea spectabilis Willd)小苗为研究材料,通过人工模拟熏气法,设计短时间高浓度^(15)NO_(2)胁迫处理,以CK为对照,比较8.0μL/L^(15)NO_(2)处理和4.0μL/L^(15)NO_(2)处理对三角梅各器官^(15)N的吸收量和各器官^(15)N-氨基酸含量的影响,探究^(15)NO_(2)胁迫下三角梅各器官内氮素的吸收分配动态及代谢规律研究。结果表明,^(15)NO_(2)胁迫后显著提高了三角梅各器官^(15)N含量,其中叶片是^(15)N的主要积累器官。8.0μL/L^(15)NO_(2)处理下三角梅各器官^(15)N含量、^(15)N-硝态氮含量较4.0μL/L^(15)NO_(2)和0μL/L^(15)NO_(2)均极显著上升,^(15)N-铵态氮含量较4.0μL/L^(15)NO_(2)除在叶中极显著下降了54.0%外,其余均极显著上升;^(15)N含量在三角梅各器官中分配差异显著,4.0μL/L^(15)NO_(2)处理下总体趋势为叶>根>茎。随着^(15)NO_(2)浓度不断上升,4.0μL/L^(15)NO_(2)处理下三角梅各器官中^(15)N-氨基酸含量均呈上升趋势,分配率均表现为叶>根>茎;8.0μL/L^(15)NO_(2)处理下各器官中^(15)N-氨基酸含量则未呈现统一的变化趋势,与4.0μL/L^(15)NO_(2)相比,各器官中部分^(15)N-氨基酸含量呈下降趋势。因此,不同浓度^(15)NO_(2)胁迫后,三角梅各器官对^(15)N的吸收量和各器官^(15)N-氨基酸合成量变化不一,4.0μL/L^(15)NO_(2)胁迫对植物的^(15)N的吸收量和各器官^(15)N-氨基酸含量均呈现为上升趋势,叶片为^(15)N和^(15)N-氨基酸积累的主要器官;8.0μL/L^(15)NO_(2)胁迫抑制植物根系的^(15)N分配,促进叶和茎的^(15)N分配,叶片为^(15)N积累的主要器官。该研究结果为氮氧化物污染在植物体内的迁移转化规律提供一定的理论依据。

基于^(15)N示踪技术研究杉木幼苗对无机氮素的吸收、分配及利用

以2年生杉木幼苗为对象,采用^(15)N同位素示踪技术,研究杉木对无机N(NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N)的吸收、分配及利用规律,探讨杉木对无机N素的吸收偏好性。结果表明,全株杉木对铵态N的吸收速率极显著高于硝态N(P<0.01),分别为18.75、2.64μg·g^(-1)·d^(-1),根、叶、侧枝对铵态N的吸收速率均显著高于硝态N(P<0.05)。不同器官对不同形态无机N素的吸收速率存在差异,对铵态N的吸收速率大小表现为叶>侧枝>主干>根,对硝态N的吸收速率为主干>根>侧枝>叶。除杉木主干外,其他各器官铵态氮Ndff_(G)值(N素来源于^(15)N标记物的百分比)均显著高于硝态N。各器官对铵态N的累积量和^(15)N利用率均高于硝态N,但差异不显著。可见,杉木对无机N的吸收表现为明显的“喜铵”特性,但不同器官的生理功能不同导致对无机N素的吸收、分配及利用存在明显差异,建议今后对杉木人工林的施肥管理中以施铵态N为主,可有效提高N肥利用率、降低环境污染的风险。

室性心律失常病人血清GDF-15、NT-proBNP、 CD40L水平变化与预后的关系

目的:探究室性心律失常病人血清生长分化因子-15(GDF-15)、N末端-B型利钠肽原(NT-proBNP)、白细胞分化抗原40配体(CD40L)水平变化与预后的关系。方法:选取180例室性心律失常病人作为观察组,另选取同期健康体检者60名作为对照组。比较2组血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平,分析血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平与Lown分级的相关性,比较不同预后病人血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平,分析血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平与室性心律失常病人预后的关系,绘制受试者工作(ROC)曲线,评价血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平对室性心律失常病人预后的预测价值。结果:观察组血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平明显高于对照组(P<0.01);Spearman相关性可知,室性心律失常病人血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平与Lown分级呈正相关关系(P<0.05);预后不良病人血清GDF-15水平、NT-proBNP、CD40L均明显高于预后良好病人(P<0.01);logistic回归分析结果显示,血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平均为室性心律失常病人预后影响因素(P<0.01),且血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平对室性心律失常病人预后的预测价值的AUC分别为0.666、0.767、0.777,各指标联合的AUC为0.855。结论:室性心律失常病人血清GDF-15、NT-proBNP、CD40L水平明显升高,临床监测其水平,有助于预测预后,指导临床治疗方案制定。

利用^(15)N示踪研究不同肥力土壤棉花氮肥减施的产量与环境效应

【目的】华北平原棉区中等肥力棉田经济最佳施氮量为300 kg/hm2左右,这一结果仅从产量效应得出,未充分考虑棉花对氮肥的回收利用和土壤中氮肥的残留。探讨低肥力土壤施氮量及施氮比例对棉花产量及氮肥利用率的影响,以及低、中、高肥力土壤条件下等量施氮效应,旨在为棉花减氮增效提供理论依据。【方法】田间试验选择了高(S1)、中(S2)、低(S3)三个肥力水平的地块,其全氮含量分别为0.83、0.74、0.60 g/kg。低肥力地块设置低氮(N1 113 kg/hm^2)、中氮(N2 225 kg/hm^2)、高氮(N3 338 kg/hm^2)3个氮肥用量;中肥力和高肥力地块设低氮量处理,氮肥两次追施在苗期与初花期进行,氮肥比例为1∶2;此外,设置低肥力土壤低氮量,氮肥追施在苗期与初花期进行,氮肥分配比例为1∶1。在吐絮70%时采集棉株和土壤样品,用^(15)N技术分析了棉株氮素吸收来源、籽棉产量、棉株氮肥回收率和土壤氮肥残留率。【结果】低氮处理,土壤肥力对棉花籽棉产量无显著影响,随土壤肥力提升,棉株吸收氮素来源于肥料的比例下降,相对增加了对土壤氮素的吸收。棉花植株^(15)N回收率随施氮量增加显著下降,随土壤肥力提高呈下降趋势,低肥力土壤与中肥力土壤间棉花植株^(15)N回收率差异不显著,但显著高于高肥力土壤。高肥力土壤^(15)N残留率高于低肥力土壤和中肥力土壤。^(15)N损失率随施氮量和土壤肥力提高显著增加。低土壤肥力低氮量条件下氮肥分配比例1∶2处理籽棉产量高于1∶1处理。低肥力土壤条件下,中氮处理籽棉51N积累量相对高于高氮和低氮处理,籽棉产量较优。【结论】在较低土壤肥力条件下,施氮225 kg/hm2籽棉产量和氮回收率均优于施氮338 kg/hm^2,氮肥损失率较低,减氮增效是可行的。高肥力土壤条件下减少氮肥投入可减少肥料的浪费。

不同品质小麦氮素分配及利用率的^(15)N示踪研究

为了解品种、施氮量、追氮时期对小麦各器官氮素分配、利用率的效应及权重,利用15N示踪技术研究了两种施氮水平和两种追肥时期下不同品质类型的四个小麦品种(系)济南17、PH82-2-2、PH97-4、PH97-5成熟期各器官氮含量、氮积累量和15N丰度的差异。结果表明,施氮量增加,籽粒氮含量和积累量增加,而营养器官氮含量和积累量升高或降低,规律不一致。拔节期追施氮肥,籽粒氮含量和积累量比抽穗期追施氮肥低,而营养器官相反。成熟期小麦各器官氮含量高低依次为籽粒、其他叶、旗叶、颖壳、茎秆+叶鞘。品种间各器官氮含量和积累量存在显著差异,PH82-2-2和PH97-5籽粒中氮含量和积累量高于济南17和PH97-4,PH97-5后期营养器官向籽粒转移氮素较多,品种是影响各器官氮含量和积累量差异的决定因素。抽穗期追氮整个小麦植株中追肥氮含量比拔节期追施氮肥显著降低,地上器官中降低了10.1个百分点,籽粒中降低了10.3个百分点,小麦对氮素的当季利用率显著降低。

^(15)N示踪技术在植物N素营养研究中的应用及进展

近年来,由于氮肥利用效率的不断下降,植物氮素的营养学研究更是日益受到重视。氮肥利用率受施氮水平、施用方法、土壤性状、气象条件、品种类型等多种因素的影响,平均利用率只有30%-35%。减少氨的挥发和反硝化作用,选育氮高效、耐低氮品种是提高氮素利用率、减少环境污染与资源浪费和实现农业可持续发展的主要途径。本文简要概述15N标记技术尤其是示踪技术在植物氮素的吸收、利用及分配等方面的应用及近年来的研究进展。

小长山岛3种大型海藻组织碳、氮含量和δ^(15)N值的环境指示意义

大型海藻组织碳、氮含量及δ^(15)N值的变化对于指示营养盐来源及营养盐评价研究具有重要的意义。为探究大型海藻组织碳、氮含量及δ^(15)N值的变化特征,于2020年7月至2021年6月逐月分析了小长山岛潮间带孔石莼(Ulva pertusa)、角叉菜(Chondrus ocellatus)、鼠尾藻(Sargassum thunbergii)3种大型海藻组织的碳、氮含量和δ^(15)N值的变化,并对其生长环境中海水的理化因子进行了测定。结果发现:孔石莼组织的氮含量与海水中的NO_(3)-N和DIN含量之间存在显著的相关性,角叉菜组织的氮含量与海水中的NH 3-N含量之间也存在显著的相关性。然而,大型海藻组织的碳含量和C/N比值与海水中的碳、氮营养盐之间并无显著的相关性。孔石莼组织的δ^(15)N值与海水中的NO_(3)-N和DIN含量之间也存在显著的相关性。因此,孔石莼适于用作NO_(3)-N和DIN来源的指示藻种。结果指示小长山岛潮间带海水中具有供大型海藻生长利用的充足的营养盐,其主要受到生活污水和养殖排放的影响。

长期不同施氮量下微生物残体氮对土壤氮库稳定性和玉米氮素吸收的影响

在农田生态系统中,化肥氮的施用是保障粮食高产稳产并维持土壤氮库稳定的重要管理措施,土壤微生物既是土壤氮素矿化的驱动者,也是土壤氮素固持的贡献者,在氮素保蓄和供应方面发挥着积极作用,直接影响作物的氮素吸收利用。本研究依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米轮作农田14年长期不同施氮水平定位试验,选取玉米季施氮量150 kg(N)·hm^(-2)(N150)、200 kg(N)·hm^(-2)(N200)和300 kg(N)·hm^(-2)(N300)3个典型处理,通过微区施用15N标记氮肥,在收获期测定玉米产量、地上部总吸氮量和肥料氮吸收量,分析0~20 cm土层土壤全氮(TN)、微生物残体氮[MRN,包括真菌残体氮(FRN)和细菌残体氮(BRN)]、固定态铵(FN)、矿质氮(NH_4^(+)-N+NO_(3)^(-)-N,MN)和其他有机氮(ON)含量及不同氮库对^(15)N的截获,并通过多元回归分析和路径分析建立各形态氮库与玉米氮素吸收的相关关系,研究土壤“老氮”和肥料“新氮”在土壤氮库中的分配及其对作物吸收利用的影响,为研究区氮肥高效利用和地力培肥提供理论支撑。结果表明,玉米产量和氮素吸收以及土壤TN含量均以N200最高,此施氮量有利于作物高产和土壤氮库培育。N300的肥料氮吸收和残留量高于N200,表明N300的土壤氮“激发效应”强于N200,会诱导土壤“老氮”的更多矿化和损失,其土壤TN库稳定性差、更新程度较大。总氮库中,MRN占主导,N200显著高于其他处理,对TN的贡献均在50%以上,且FRN主导了MRN的累积。N200的土壤FRN∶BRN比值显著高于N150和N300,表明适宜施氮可显著提升真菌在氮素积累中的贡献,提升土壤氮库的稳定性;施氮不足(N150)或过量施氮(N300)提升了细菌在氮素积累中的贡献,不利于稳定土壤氮库。N300的MN和FN含量显著高于其他处理,表明过量施肥更多提升的是活性氮库。由此可见,适宜施氮可优化土壤氮库分配,促进更多的氮进入微生物残体氮库,显著提高土壤微生物途径对氮的固持作用,促进土壤对氮素的保蓄与供应良性运行,保障了玉米氮素吸收与产量形成,为指导华北平原农田地力培肥与氮肥减施提供了科学依据。

同位素结合PMF模型解析珠三角PM_(2.5)来源研究

二次气溶胶是大气细颗粒物(PM_(2.5))中最多的组分,客观识别其来源是PM_(2.5)源解析的难点,也是精确控制PM_(2.5)污染来源的关键。本研究在广东省鹤山超级大气监测站采集了76个PM_(2.5)样品,分析了其碳质组分(元素碳和有机碳)、水溶性离子(SO_(4)^(2-)、NH4^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Cl^(-)、Na^(+)、Mg^(2+)、NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-))和金属元素(Fe、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、V、Zn、Cd、As)共20种化学组分,测定了7个PM_(2.5)代表样品的总碳(TC)放射性碳(^(14)C)。基于PM_(2.5)化学组分的PMF模型结果显示,生物质燃烧、海盐、土壤扬尘、轮船排放、工业过程、燃煤源和二次气溶胶分别贡献PM_(2.5)的18.98%、4.32%、13.85%、7.61%、14.08%、12.72%和30.03%。基于已发表的δ^(15)N(NO_(3)^(-))、δ^(18)O(NO_(3)^(-))结果,利用贝叶斯模型定量解析了NO_(3)^(-)的来源,并应用线型回归将PMF模型解析的二次气溶胶源再分配给一次颗粒源,结果显示,燃煤源(36.50%)、生物燃料源(29.35%)、土壤扬尘+海盐源(21.00%)和移动源(13.15%)是珠三角PM_(2.5)的主要来源。二次分配后PMF模型结果中TC的非化石源贡献与基于^(14)C结果的相对误差小于9%,说明PMF模型能很好地捕获PM_(2.5)主要贡献源,并且较准确地源解析珠三角的PM_(2.5),研究结果可为区域污染防治政策措施的制定提供科学依据。

δ^(15)N在贵阳地下水氮污染来源和转化过程中的辨识应用

随着城市的发展,贵阳地下水氮污染日趋严重,为评估地下水中氮的分布、来源和迁移转化,我们采集了72个水样,并测定了三氮(NO-3、NO-2和NH+4)浓度、主离子、δ15N-NO-3和δ15N-NH+4等。结果显示,在贵阳地下水大多数样品中,NO-3-N是最主要的无机氮形态,城区地下水大部分含较高的NO-3-N;然而在城市污水和有些被明显污染的地下水中,NH+4却是最主要的无机氮形态,尤其是枯水期。丰水期地下水样有较低的δ15N值,受农业化肥等影响明显。丰水期地下水NO-3-N浓度随着Cl-浓度升高而升高,表明丰水期地下水硝酸盐可能主要受混合作用等控制。而枯水期地下水中溶解氧与硝酸盐的δ15N值呈负相关关系,且相对于丰水期地下水具有较高的δ15N值、较低的硝酸盐浓度和较低的DIN/Cl值,说明地下水环境中主要受土壤有机氮等影响,同时可能存在反硝化。