基于酶催化反应测定^(15)N标记尿素同位素丰度

基于酶催化反应建立^(15)N标记尿素同位素丰度的测定方法。10 mg ^(15)N标记尿素先在50 mg脲酶溶液中催化生成^(15)N标记碳酸铵,然后在碱性、65℃下分解产生^(15)N标记氨气并用酸吸收后生成^(15)N标记铵盐,^(15)N标记铵盐与次溴酸钠反应生成^(15)N标记氮气,再将生成的^(15)N标记气体引入MAT-271型气体同位素质谱仪中检测相对原子质量为28、29和30的离子流强度,根据不同丰度范围计算^(15)N同位素丰度。结果表明:针对低、中、高不同^(15)N同位素丰度的尿素样品,采用脲酶催化法测定的^(15)N丰度与微量高温燃烧法的偏差均小于0.2%,相对标准偏差均小于0.3%,适用的^(15)N同位素丰度范围为0.365%~99.2%。脲酶催化法准确度较高,精密度良好,适用于^(15)N标记尿素同位素丰度的检测。

应用^(15)N研究不同氮肥在麦田土壤中的去向及脲酶抑制剂的效果

研究以盆栽试验为主,并结合大田试验,利用^(15)N示踪法对我国南方两种土壤上尿素、硝酸铵不同氮肥的去向及脲酶抑制剂对氮肥去向的影响进行了细致研究。特别阐明了氨的挥发和氮素的淋溶损失动态状况。在黄棕壤上,尿素中氨的挥发损失率大于硝酸铵,分别为11.7%和8.1%,前者比后者大43.7%;而氮的淋溶损失率则相反,分别为0.70%和0.79%,硝酸铵淋溶损失率比尿素高11.4%。在红黄土上氨的挥发损失率比在黄棕壤上小,仅为5.3%。首次指出了这两种氮肥的挥发损失远大于淋漏损失的结果。查明了增施脲酶抑制剂对提高氮肥利用、减少氨的挥发损失的明显作用。

密度对稻茬晚播小麦^(15)N积累、分配与利用特征的影响

通过^(15)N微区试验,研究晚播条件下不同密度小麦氮素吸收与利用的差异,探索提高晚播小麦氮素利用效率的生理机制。结果表明:稻茬晚播小麦开花期植株吸收的氮素67%~71%、成熟期植株吸收的氮素53%~70%来自土壤中氮素,^(15)N微区试验结果表明开花期植株对肥料^(15)N的吸收以基施^(15)N为主,成熟期吸收追施^(15)N比例则高于基施^(15)N。花后营养器官中的肥料^(15)N向籽粒中转运,其中茎鞘转移量最大,转移氮素以基施^(15)N为主。增加密度可显著增加成熟期植株对追肥中肥料^(15)N的吸收量及占总氮比例。高密度条件下籽粒中氮素的积累提高,主要是增加营养器官中追肥^(15)N向籽粒中转运。这说明晚播条件下适度增加密度有利于提高植株对肥料氮的吸收,减少土壤中肥料残留,提高营养器官中氮素向籽粒中的运转量,结合氮肥后移措施有利于提高氮素利用率。

利用^(15)N同位素揭示了盐胁迫下棉花氮素的吸收与生长状况

盐胁迫是限制干旱区棉花生长和氮素吸收的重要因素。然而,随着土壤盐渍化威胁的不断加重,针对未扰动下不同盐碱胁迫对棉花养分吸收的影响尚不清楚。本研究利用^(15)N同位素定量识别不同盐胁迫程度下棉花对N的吸收比例与机制,并通过田间试验设计了4种典型盐渍化土壤。结果表明,低盐渍土棉花根、茎和叶的干物质含量与非盐渍土相比不显著。棉花植株生长在中度盐渍化和重度盐渍土中表现出过早衰老。全氮和硝态氮在棉花中的分布是总^(15)N利用率的最佳解释变量,其中棉花^(15)N回收率在26.1%到47.2%之间,土壤^(15)N回收率在7.7%到14.9%之间。这些发现为干旱区盐渍土资源的进一步开发利用和农田生态系统的可持续发展提供了指导。

尿素施肥方式对水稻增产增效和土壤氮素损失的影响

【目的】探讨尿素施用量、基施比例和方法对水稻产量、吸氮量和氮肥利用率的影响,以及肥料氮的去向,为制定科学合理的施氮措施提供理论依据。【方法】水稻季田间试验于2019年和2020年在江苏太湖地区开展。供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),二者用量均为施氮量的1%。试验共设6个处理:1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm^(2)(当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm^(2)(RNB);4)尿素N 225 kg/hm^(2),50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm^(2)+NBPT+MHPP(RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm^(2)+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。表施氮肥处理基肥∶分蘖肥∶孕穗肥为4∶3∶3;深施氮肥处理基肥∶孕穗肥为7∶3。2020年在处理小区内设置了^(15)N示踪微区试验。调查了水稻产量、吸氮量、氮肥利用率以及^(15)N肥料植株利用、土壤残留和总损失量。【结果】与CN相比,除RNB处理2020年的秸秆生物量外,其余三个处理的籽粒与秸秆生物量均无显著差异;两年4个处理的氮肥表观利用率、农学利用率和偏生产力利用率均显著提高;15N示踪试验结果表明,4个处理均显著减少了^(15)N吸收量,RND、RNB+DI和RND+DI还显著降低了氮肥总损失量。与RNB相比,RND处理的水稻产量增加3.3%—4.0%,氮肥表观利用率显著增加20.4%—27.3%,^(15)N吸收量和利用率显著增加28.2%,总损失率显著降低34.6%;RNB+DI处理的水稻产量和氮肥表观利用率没有显著增加,15N吸收量和利用率显著增加11.6%,总损失率显著降低13.1%;RND+DI处理的水稻产量增加2.6%—4.3%,氮肥表观利用率显著增加23.4%,^(15)N吸收量和利用率显著增加36.9%,损失率显著降低45.0%。与RND相比,RND+DI处理的水稻产量、氮肥利用率和^(15)N植株吸收量均无显著差异,但降低了总损失率。【结论】在太湖地区水稻生产中,将氮肥用量由N 300 kg/hm^(2)减至225 kg/hm^(2),基施比例由40%提高到70%,同时将基肥中的50%深施,不会降低水稻产量,还显著提高了氮肥利用率,降低了氮肥总损失率,将此技术与添加氮肥抑制剂技术集成,可进一步降低氮素的损失率。从生产成本和应用效果考虑,减少氮肥总量的前提下,加大氮肥基施比例并配合基肥深施加少量撒施,是提高水稻产量和效益的适宜措施。

两种豆科植物及各器官对不同形态氮的吸收、分配研究

豆科植物在氮素缺乏的荒漠生态系统中大量存在,是该生态系统提供有效氮的中心,也是这一区域重要的先锋物种。该文选择古尔班通古特沙漠广泛分布的弯花黄芪(Astragalus flexus)和镰荚黄芪(Astragalus arpilobus)作为研究对象,分别在0~5、5~15 cm土层添加3种不同形态氮(^(15)N-NH_(4)^(+)、^(15)N-NO_(3)^(-)、^(15)N-glycine),研究两种植物及各器官对不同形态氮素的吸收、分配策略。结果表明:(1)在不同土层中,两种植物均偏好吸收硝态氮,并且弯花黄芪、镰荚黄芪对硝态氮的最高吸收速率均为3.26、2.59μg·g^(-1)·h^(-1)。(2)在不同土层中,植物各器官间均对不同氮源吸收及分配有显著性差异(P<0.05),弯花黄芪根的^(15)N吸收量均大于镰荚黄芪的,3种不同形态氮主要分配于叶。(3)在不同土层中,不同氮源对两种植物的贡献率均为^(15)N-NO_(3)^(-)>^(15)N-glycine>^(15)N-NH_(4)^(+),硝态氮对弯花黄芪氮素吸收的贡献率在37%~41%之间,而对镰荚黄芪氮素吸收的贡献率最高可达45%。(4)植物各器官间均对不同形态氮的回收率存在显著性差异(P<0.05);在0~5 cm土层中,植物各器官对硝态氮的回收率均为叶>茎>根,而在5~15 cm土层中,弯花黄芪表现为叶>根>茎。总体上,在古尔班通古特沙漠生态系统中,不同生活型豆科植物对氮素吸收及分配能力既有一致性也有差异性,并且受到不同土壤深度、氮形态的影响。该研究结果为新疆干旱、半干旱区豆科植物的氮吸收利用及分配提供了理论依据。

减氮配施抑制剂及鸡粪提高尿素氮在稻田土壤中的转化及利用

【目的】探究氮肥减量配施氮肥抑制剂和鸡粪的情况下土壤及肥料氮素供应和利用状况,及其对土壤肥力和水稻产量的影响,为我国东北地区水稻生产中提高氮肥利用效率、实现节肥增效提供理论基础。【方法】采用^(15)N同位素示踪技术,盆栽试验设不施氮肥处理(CK)、常规氮肥(^(15)N示踪尿素)处理(N)、80%尿素氮+20%鸡粪氮处理(NM)、80%尿素氮+抑制剂处理(NI)、80%尿素氮+抑制剂+20%鸡粪氮处理(NIM)。测定不同生长时期来自于土壤及肥料中的铵态氮、微生物量氮含量及植株含氮量,收获时测定水稻产量。【结果】1)NI处理在土壤及肥料来源的铵态氮供应能力方面与N处理相当,抑制剂添加对氮肥减施有一定的补偿作用。在分蘖期和灌浆期,NM处理供氮能力优于无机氮肥处理。NIM处理在铵态氮和硝态氮供应能力方面效果最好。与N处理相比,NIM处理在水稻返青期、分蘖期和灌浆期土壤铵态氮含量分别提高了19.2%、66.3%和36.5%,硝态氮含量分别提高了13.9%、12.7%和17.3%,^(15)NH_(4)^(+)-N含量在分蘖期增加了14.59 mg/kg。2)无机氮肥处理(N、NI)对土壤微生物量碳含量无显著影响,但添加鸡粪处理(NM、NIM)显著提高了返青期和灌浆期土壤微生物量氮含量(P<0.05)。与N处理相比,NIM处理在水稻返青期、分蘖期、灌浆期和成熟期土壤微生物量碳含量分别提高了32.61%、29.23%、53.46%和2.85%,微生物量氮含量分别提高了147.98%、22.97%、133.33%和24.63%,^(15)N-微生物量氮含量在分蘖期增加了约22.56 mg/kg。3)抑制剂及鸡粪添加均提高了水稻产量和生物量,NIM处理的水稻生物量、产量和吸氮量较N处理分别提高了83.59%、124.18%和46.66%(P<0.05),土壤中肥料氮的残留量显著增加了56.48%,肥料氮的损失减少了约78.7%。NIM处理的氮素吸收利用率、氮肥农学效率等显著高于其他处理,抑制剂与鸡粪在提高肥料氮素利用率方面存在显著交互作用。【结论】在我国北方棕壤水稻土上,在尿素中添加抑制剂(1%PPD+1%NBPT+2%DMPP)或者用鸡粪替代20%的尿素均能改善土壤氮素供应,氮肥减量20%配施抑制剂和鸡粪不仅不会减产,还会在提高水稻产量的同时提高肥料利用率。从肥料氮释放及水稻吸收利用的角度综合考量,减少20%尿素投入,添加氮肥抑制剂,以及添加氮肥抑制剂的同时,用鸡粪替代20%的尿素的效果较好。

低水平化合态氮素对牧草固氮及土壤氮素肥力贡献的影响

本文报道利用^(15)N同位素稀释法研究供给少量化合态氮素对单、混作苜蓿同氮贡献之影响和牧草对土壤氮素的吸收利用和贡献。合理施入化合态氮肥能提高苜蓿固氮能力,延长固氮高峰的持续时间。特别是对初建或低供氮能力的草塌,施入化合态氮肥尤为必要。混播情况下,发生明显的固氮产物转移。豆科牧草的固氮产物似乎比土壤氮素更易为禾本蓿牧草吸收利用。种植苜蓿能明显提高土壤氮肥力。牛尾草可能具有固氮能力。少量化合态氮素的施入对种植苜蓿牛尾草的土壤氮素肥力的提高有明显的促进作用。

植被恢复过程中芒萁覆盖对侵蚀红壤氮组分的影响

氮素是限制陆地生态系统生产力的重要因子。采用时空代换法,以红壤侵蚀区未治理、恢复12年和30年的马尾松林为研究对象,对比分析了林下芒萁覆盖地与裸地表层土壤之间氮同位素、不同形态氮组分含量以及不同组分氮含量所占比例之间的差异。结果表明:在所有马尾松林中,芒萁覆盖增加了表层土壤的全氮含量,δ^(15)N值则比林下裸地显著降低了33. 8%—83.1%(P<0.05)。随着恢复年限增加,林下芒萁覆盖地表层土壤δ^(15)N值显著下降,而林下裸露地δ^(15)N值没有显著变化(P>0.05)。不同恢复年限马尾松林的芒萁覆盖地表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量显著高于林下裸地(P <0.05),而硝态氮含量则显著低于林下裸地(P<0.05)。随恢复年限增加,表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量均呈增加趋势,而硝态氮含量则呈下降趋势,不同形态氮占全氮比例表现为:微生物生物量氮>铵态氮>可溶性有机氮>硝态氮。相关分析表明土壤δ^(15)N值与硝态氮极显著正相关,与其他氮组分极显著负相关(P<0.01)。由此可见,与林下裸地相比,芒萁覆盖在植被恢复过程中有助于提高表层土壤中全氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量,降低硝态氮的淋溶损失风险,促进土壤氮保持和积累,从而有利于退化红壤生态系统的恢复。

基于同位素示踪和分子生物学技术对潮白河沉积物中氮还原功能特征的研究

沉积物氮还原功能对于调控和管理河流氮负荷具有重要作用.本研究选取潮白河不同区域河段表层沉积物作为研究对象,采用^(15)N同位素示踪技术、16S rRNA扩增子测序和实时荧光定量PCR(qPCR)技术,研究了潮白河沉积物中氮还原过程(反硝化、厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,anammox)和DNRA过程(dissimilatory nitrate reduction to ammonium,异化硝酸盐还原为铵))速率特征、相关功能基因丰度和微生物群落结构特征.结果表明:潮白河沉积物潜在反硝化、anammox、DNRA和N_(2)O释放速率分别为(25.82±0.98)~(142.32±17.06)、(0.58±0.10)~(4.51±0.78)、(2.91±0.46)~(19.59±4.15)和(-1.09±0.17)~(3.30±0.57)nmol·g^(-1)·h^(-1)(以N计,下同).沉积物氮还原以反硝化过程为主(贡献率71.86%~91.65%),DNRA也有较高的贡献率(7.03%~25.32%),anammox过程贡献较小.相关分析表明,氮还原相关功能基因丰度与潮白河沉积物氮还原过程速率存在显著正相关关系,微生物群落中α-变形菌纲、硝基螺旋菌纲、疣微菌纲、脱硫杆菌门、硬壁菌门丰度与沉积物氮还原过程速率存在显著的相关关系.

贵州威宁草海湿地表层沉积物有机质时空分布及其来源辨析

为探究岩溶湿地生态环境的营养状况及污染物来源,以贵州威宁草海岩溶湿地为例,通过对其不同水文期表层沉积物中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量分布及其稳定碳同位素(δ^(13)C)、稳定氮同位素(δ^(15)N)和C/N的分析,探讨了沉积物有机质的分布特征及来源。结果表明:草海湿地表层沉积物丰水期TOC、TN含量变化范围分别为3.75%~32.71%和0.39%~2.90%,平均值分别为14.34%和1.52%;枯水期TOC、TN含量变化范围分别为1.26%~34.11%和0.18%~2.49%,平均值分别为12.46%和1.12%;丰水期TOC、TN含量略高于枯水期,这与丰水期大量降雨带来的陆源输入有关,同时在空间分布上二者在两个水文期均表现为西南和湖心区域大于东部和西北区域。草海湿地表层沉积物丰水期δ^(13)C、δ^(15)N分布范围分别在-2.55%~-1.97%和0.03%~0.37%,平均值分别为-2.23%和0.24%;枯水期δ^(13)C、δ^(15)N分布范围分别在-2.75%~-1.96%和0.10%~0.46%,平均值分别为-2.35%和0.30%;其中δ^(13)C的空间分布特征表现为东区较西区明显偏负,说明东区污染严重,这是由于东区毗邻县城,污染物来源复杂,沉水植物遭到破坏,使得湖泊自身生产力降低。通过端元混合模型对沉积物来源进行定性和半定量分析,结果表明:草海湿地表层沉积物有机质的主要来源为土壤有机质、浮游藻类及淡水水生植物,同时由于草海岩溶湿地具有较高的初级生产力,沉积物中有机质来自内源的贡献大于来自外源的输入。

油菜的氮素吸收、分配与利用特性研究

【目的】探究油菜的氮素吸收、分配与利用特性。【方法】选用矮秆油菜MJ01(V_(1))和高秆油菜川油36(V_(2)),设置两种密度(2株/盆,4株/盆)处理,采用^(15)N同位素示踪方法开展了盆栽试验研究。【结果】V_(1)品种的成熟期植株干重和籽粒产量均低于V_(2)品种,经济系数则相对较高;V_(1)品种氮素积累量显著低于V_(2)品种,氮收获指数则相对略高;V_(1)品种茎秆和角果壳中^(15)N的分配比例均低于V_(2)品种,而籽粒中^(15)N的分配比例则略高于V_(2)品种。增加密度,降低了肥料^(15)N在叶片中的分配比例,但显著提高了肥料^(15)N在茎秆中的分配比例。相同密度下,V_(1)品种的标记^(15)N回收率(41.8%~42.0%)显著大于V_(2)品种(36.8%~37.7%),标记^(15)N损失率(19.3%~25.1%)则显著低于V_(2)品种(32.3%~34.0%)。密度对成熟期植株氮素积累、氮收获指数、植株^(15)N积累量和籽粒^(15)N的分配比例和标记^(15)N回收率均无显著影响。【结论】盆栽条件下,油菜对肥料^(15)N的当季吸收比例为36.8%~42.0%,植株吸收的^(15)N在茎秆、角果壳和籽粒中的分配比例分别为13.07%~16.49%、13.70%~17.77%以及66.52%~70.53%,肥料^(15)N损失率为19.3%~34.0%。

适量供锌明显提高平邑甜茶幼苗碳氮吸收和同化效率

【目的】氮素利用率低严重制约我国果树产业的可持续发展。通过研究不同供锌水平对苹果砧木平邑甜茶幼苗生长、光合作用、^13C同化与分配和15N吸收、利用与分配的影响,探究锌对苹果氮素吸收利用的影响机制,为苹果生产中氮肥利用率的提高提供理论参考。【方法】以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材进行砂培试验,试验周期为30天。设置ZnO、Zn2、Zn4、Zn8、Zn16(分别相当于0、2.0、4.0、8.0、16.0μmol/L Zn^(2+))5个锌浓度处理,每3天更换一次营养液,每次向营养液中加入Ca(^(15)NO_(3))_(2)0.01 g,共计加入0.1 g。正式处理25天后进行13C标记,于13C标记后24、48和96 h取样,测定各器官13C丰度。另于正式处理第30天取样,测定幼苗各器官生物量、根系形态、光合特性、碳氮代谢相关酶活性、各器官锌含量以及各器官含氮量、^(15)N丰度。【结果】5个处理中,Zn4处理幼苗各器官生物量与根系活力最高,根系形态指标(根系长度、根系总表面积与根尖数)最优。叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、硝酸还原酶(NR)及蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性随供锌水平的提高呈先升高后降低的趋势,均在Zn4处理下达到最大,其值分别为15.21μmol/(m^(2)·s)、184.12μmol/(m^(2)·s)、0.839、8.4μmol/(g·min)、103.25μg/(g·h)和96.6 mg/(g·h);在Zn0处理最低,其值仅为Zn4处理的0.65、0.71、0.92、0.51、0.60和0.52倍。各器官锌含量均表现为Zn16>Zn8>Zn4>Zn2>Zn0。同位素示踪结果表明,随着供锌水平的提高,幼苗整株13C积累量、^(15)N吸收量以及^(15)N利用率表现为先升高后降低,均在Zn4处理下达到最高,其值分别为1.95 mg、0.57 mg和15.8%。不同供锌水平对幼苗^(13)C与^(15)N分配率也有一定影响。其中,Zn4处理下根系^(13)C分配率与叶15N分配率最高,分别为Zn0处理的1.53和1.18倍。【结论】供锌不足与过量均抑制幼苗对氮素的吸收利用。而适宜供锌一方面通过改善叶片的光合作用,提高了叶片碳代谢相关酶活性,加强了叶片对碳的固定;提高了根系对光合产物的竞争力,加强了叶片光合同化物向根系的运输,促进根系生长发育的同时,改善了根系形态,提高了根系活力,进而增强了幼苗对氮素的吸收。另一方面,促进了氮素由根系向叶片的运输,同时提高了叶片硝酸还原酶活性,提高了幼苗对氮素的同化利用能力,进而促进了幼苗对氮素的吸收。因此,适宜锌营养可以有效提高幼苗的碳、氮吸收和同化效率。

燕麦–绿豆间作效应及氮素转移特性

为探究燕麦(Avena sativa)–绿豆(Phaseolus radiatus)间作效应及氮素转移特性,在不施氮肥的大田试验条件下,设置3种种植模式(燕麦单作、绿豆单作和燕麦–绿豆间作),采用传统挖根法和^(15)N同位素标记法进行研究。结果表明,间作系统中燕麦侵袭力强于绿豆,绿豆生长受到抑制。整个生育期,间作燕麦地上部干物质积累量比单作增加14.9%–33.1%,2年成熟期间作燕麦的氮素积累量比单作分别提高53.1%和44.8%;间作减少了开花结荚期绿豆氮素积累量和根瘤重量,降低了绿豆的固氮效率,绿豆的固氮效率2年平均降低23.7%,生物固氮量平均减少11.66%。间作绿豆向燕麦的氮素转移率2年平均值达31.7%,氮素转移量为212.16 kg·hm^(–2)。燕麦–绿豆间作降低了开花结荚期绿豆的根瘤固氮酶活性和固氮效率,但绿豆体内氮素转移增加了燕麦对氮素的吸收利用,实现了地上部与地下部生长的相互调节和促进,优化了农田生态系统的氮素管理。

紫云英配施化肥对水稻氮素吸收利用和紫云英氮在水稻-土壤体系分配、残留的影响

明确紫云英配施化肥条件下水稻对氮素吸收利用和紫云英氮在水稻-土壤体系的吸收利用、分配及残留规律,能够为豫南稻区合理施肥提供依据。本研究利用原状土柱模拟和15N示踪技术,研究等氮条件下不施肥(CK)、化肥+22500 kg·hm-2紫云英(FM1)、化肥+30000 kg·hm-2紫云英(FM2)、化肥+37500 kg·hm-2紫云英(FM3)、化肥+22500 kg·hm-2紫云英+石灰(FM1+CaO)、化肥+30000 kg·hm-2紫云英+石灰(FM2+CaO)、化肥+37500 kg·hm-2紫云英+石灰(FM3+CaO)对水稻氮素吸收利用、水稻-土壤体系氮素养分平衡和紫云英矿化分解的氮在水稻各部位吸收利用、分配及残留的影响。结果表明:与CK相比,施肥显著提高了稻谷氮吸收量、稻秆氮吸收量和氮素表观损失量、氮素盈余量。稻谷氮吸收量、稻秆氮吸收量和水稻氮利用率随紫云英翻压量增加呈先升高后降低趋势,氮素表观损失量和氮素盈余量随紫云英翻压量增加呈先降低后上升趋势,均以翻压30000 kg·hm-2紫云英配施化肥处理效果较好。增施石灰可提高水稻稻谷氮吸收量、稻秆氮吸收量和水稻氮利用率,降低氮素表观损失量和氮素盈余量,以FM2+CaO处理效果最好。各施肥处理水稻吸收的氮来源于紫云英的比例为6.3%~13.2%,来源于土壤和肥料的比例为86.8%~93.7%;水稻对紫云英氮的当季利用率为23.8%~33.6%,水稻各部位对紫云英氮的利用率表现为籽粒>茎叶>根;紫云英氮在土壤中的残留率为37.6%~62.4%,损失率为7.8%~38.6%。综合考虑水稻氮素吸收利用、水稻-土壤体系氮素养分平衡和紫云英氮在水稻中的分配状况,该研究区以FM2+CaO处理为最优。

径流输入性氮在生物滞留系统中的转化与归趋

为探究径流输入性氮在生物滞留系统多介质中的即时转化规律与归趋特性,以水、植物、土壤、微生物等多介质中的氮素为研究对象,采用^(15)N同位素示踪技术考察场次径流输入性氮在多介质中的即时赋存形态与含量,分析不同前期干旱天数(ADD)形成的干湿交替条件下氮的转化特性与多介质归趋。结果表明,径流输入性NO_(3)^(-)-N可同时发生反硝化与硝酸盐异化还原成铵(DNRA)作用,且两者存在协同性。适当的干旱可促进气态氮排放,使其成为NO_(3)^(-)-N的主要归趋路径。但干旱也增加了淋洗排放风险,尤其是长期干旱(ADD=22 d)会抑制反硝化与DNRA作用,显著增加淋洗排放归趋分配比例(高达32.30%)。土壤对NO_(3)^(-)-N的非生物固定和微生物固持作用随ADD的增加而减弱,但长期干旱条件下根际耐干旱微生物成优势菌后可强化土壤的归趋作用,并通过协同竞争作用促进植物对NO_(3)^(-)-N的直接吸收。径流输入性NH_(4)^(+)-N在干旱条件下易以NO-3-N形式发生淋洗排放,但淋洗排放比例最大仅为0.34%。土壤对NH_(4)^(+)-N的归趋以微生物固持作用为主,且归趋分配比例显著高于NO_(3)^(-)-N。干旱期土壤含水率可调控微生物固持和非生物固定作用发生的空间与强度。植物对NH_(4)^(+)-N的吸收主要与植物生物量有关,且营养和水分双重胁迫作用会促进植物根系对NH_(4)^(+)-N的吸收。以上结果证实,不同形态氮在多介质中的即时转化路径和分配比例受ADD影响而存在较大差异,且长时间干旱易发生NO_(3)^(-)-N淋洗排放。