长期紫云英配施减量化肥对土壤铵态氮吸附解吸特征的影响

为明确长期紫云英配施减量化肥对土壤铵态氮吸附解吸特征的影响,以13年长期定位试验为平台,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、22500 kg/hm^(2)紫云英+80%化肥(G+0.8CF)、22500 kg/hm^(2)紫云英+60%化肥(G+0.6CF)、22500 kg/hm^(2)紫云英+40%化肥(G+0.4CF)共5个处理,研究了不同施肥处理对土壤铵态氮吸附解吸特征的影响,并分析了土壤吸附解吸特征参数与土壤理化性质的关系。结果显示,Langmuir等温吸附方程能较好地拟合土壤铵态氮的吸附特征(R^(2)为0.9969~0.9979,P<0.01)。与CK相比,紫云英配施减量化肥处理土壤铵态氮的最大吸附量、最大缓冲容量分别降低了4.85%~13.46%、4.55%~7.36%;土壤铵态氮的平均解吸量和解吸率为G+0.8CF>G+0.6CF>G+0.4CF>CF>CK。与CK相比,紫云英配施减量化肥处理土壤全氮和速效氮含量分别增加了19.42%~46.60%、15.24%~25.88%。相关性分析结果显示,解吸率与土壤全氮、土壤速效氮呈显著正相关,与土壤pH呈显著负相关;冗余分析结果显示,pH和速效氮是造成土壤铵态氮吸附解吸特征参数差异的主要因素,分别解释了全部变异的56.7%和39.1%(P<0.05)。综上所述,长期紫云英配施减量化肥降低土壤对铵态氮的吸附,增加土壤对铵态氮的解吸,减少了土壤对氮的固持,提高氮的有效性。综合考虑土壤铵态氮的吸附解吸特性及土壤养分含量,以减量20%~40%化肥配施22500kg/hm^(2)紫云英处理效果较好。

浮萍人工培养和调控及其在稻田生态系统中的作用

文章介绍了浮萍的生理生态特点、发生分布规律以及自然状态下的繁殖方式;基于这些特征特性,进一步归纳了关于浮萍实验室内的制备和培养塘等规模化养殖方法的最新研究和探索,系统梳理了影响浮萍生长的环境因素,重点阐述了浮萍在稻田水体中对氨氮转化和利用的作用。在农业生态领域,还需进一步开展关于稻田浮萍时空变化规律及其与水稻间互作关系等方面的研究,在降低因伴生浮萍过快生长造成的水稻产量下降风险的同时,充分发挥浮萍在稻田生态系统中的平衡效应,提升稻田生态系统的多样性和稳定性。

生物炭包膜尿素的制备及其固氮潜力的研究

为了探究生物炭包膜尿素的缓释性能及对土壤固氮的影响,以300、500和700℃下制备的杨木生物炭为包膜材料制备了3种生物炭包膜尿素,采用间歇土柱淋溶试验对氮素的释放特征进行分析。结果表明,杨木生物炭对铵态氮和硝态氮具有较好的吸附性能,低温下制备的生物炭对铵态氮吸附效果更好;与尿素相比,施用生物炭包膜尿素土壤的总氮淋溶量减少了9.73%~14.67%,铵态氮淋溶量减少了25.28%~30.36%,硝态氮淋溶量减少了10.34%~18.38%;在同等施氮水平下,生物炭包膜尿素相较于尿素可以显著增加土壤铵态氮和硝态氮的含量。其中,土壤中铵态氮含量增加了66.4%~200.1%,土壤硝态氮的含量增加了477.9%~537.6%。因此,生物炭用作肥料的包膜材料具有广阔的应用前景。

不同铵态氮肥配施对麦茬水稻生长、氮素利用及产量的影响

碳铵施用可促进稻田秸秆腐解和秧苗生长,但碳铵易分解和不能造粒使其应用受限,研究碳铵替代铵态氮肥将促进该技术的生产应用。基于2年小区定位试验和统计分析,以不施肥(CK)为对照,设置总施氮量20%碳铵+30%复合肥(V1)、20%氯化铵+30%复合肥(V2)、20%磷酸二铵+30%复合肥(V3)、20%硫酸铵+30%复合肥(V4)等5个不同的速效氮肥+复合肥的铵态氮肥筛选试验,研究不同铵态氮肥对麦茬水稻生长、氮素利用及产量的影响。结果表明:处理V2产量达10.34×10^(3)kg/hm^(2),较其他处理均达到显著增产的效果,处理V1、V3、V4间产量差异不显著;处理V2的平均穗粒数、叶面积指数和干物质积累量显著高于其他处理;施肥后12 d,处理V2的铵态氮含量显著性大于其他处理,硝态氮含量显著大于除处理V4外的其他处理,处理V2的pH低于其他处理,达显著水平;处理V2较其他处理显著提升茎蘖数7.48%~20.9%,处理V2与其他速效铵态氮肥处理相比显著地提升了氮素积累量、氮素表观利用率、氮素农学利用率和偏生产力。可见氯化铵配施可降低土壤pH,增加土壤铵态氮和硝态氮的含量,增加水稻平均穗粒数,提高氮素利用效率,具有平衡秸秆腐解和作物产量关系的作用。

生物炭辅配硫酸铵对土壤氮素淋溶的影响

为探究添加生物炭对硫酸铵肥料中氮素释放性能的影响。通过土柱淋溶模拟试验研究不同炭肥比(1∶3、1∶4、1∶5)下制备的生物炭-硫酸铵肥料(BC-AS_(1/3)、BC-AS_(1/4)、BC-AS_(1/5))的氮素淋失特征。结果表明:1)添加生物炭能够有效吸附硫酸铵肥料,减缓硫酸铵的氮素释放速率。3种不同炭肥比下,BC-AS1/4处理的生物炭-硫酸铵颗粒表面最为光滑紧密,成型性最好;2)与常规硫酸铵处理AS相比,不同炭肥处理均显著改善了土壤保水保肥性能,减少了土壤无机氮淋失。其中BC-AS(1/4)处理的铵、硝态氮累积淋出量相较于AS处理分别降低80.83%、11.56%,表现出最小的淋出速率和累积淋失量,缓释效果最好;3)相较于常规硫酸铵处理AS,不同炭肥处理均提高了土柱土壤氮素累积。其中BC-AS1/4处理表现出最好的养分固持效果;4)各土层土壤有机碳含量与土壤全氮呈正相关关系,生物炭-硫酸铵肥料中碳的投入能够有效提高土壤养分的持有能力。综上,生物炭-硫酸铵肥料能够有效减缓氮素释放速率,减少氮素养分淋失,提高土壤养分持有能力,有利于提高肥料利用效率。其中炭肥比为1∶4时生物炭与硫酸铵结合效果最好,表现出最佳的缓释效果及培肥特征。

缓控释肥配施脲铵运筹对水稻产量、氮素利用效率和土壤养分的影响

通过田间试验,以传统配方肥+尿素一基两追施肥模式(CG)为对照,研究了以脲甲醛类缓控释肥(NC)和木质素类缓控释肥(MC)为基肥、脲铵为分蘖或穗分化追肥的缓控释肥+脲铵一基一追施肥模式对水稻产量、氮吸收累积、氮素利用效率以及土壤养分的影响。结果表明:缓控释肥+脲铵一基一蘖施肥模式水稻产量与CG处理相比无明显差异,但脲甲醛类缓控释肥+脲铵(NC-S)和木质素类缓控释肥+脲铵一基一穗(MC-S)处理分别比CG处理明显增产3.96%和6.01%,主要原因为NC-S和MC-S处理每穗粒数分别比CG处理明显增加16.7%和17.6%;与CG处理相比,脲甲醛类缓控释肥+脲铵(NC-F)和木质素类缓控释肥+脲铵一基一蘖(MC-F)处理成熟期地上部氮累积分别比CG处理增加2.50%和5.89%,NC-S和MC-S处理分别比CG处理明显增加10.0%和11.6%;NC-S和MC-S处理氮素利用效率(NUE)分别比CG处理高3.96%和6.01%。缓控释肥+脲铵一基一追施肥模式增加了水稻氮吸收效率(NupE)和表观氮肥回收效率(ANR),其中MC-S处理的NupE明显比CG处理高11.6%,NC-S和MC-S处理的ANR分别比CG处理明显高25.4%和29.3%。缓控释肥+脲铵一基一追施肥模式土壤碱解氮含量明显比CG处理增加6.58%~10.7%,其中,一基一穗施肥模式增加比例更大;另外,土壤有机质含量比CG处理增加1.11%~7.56%。由此可见,缓控释肥+脲铵一基一穗施肥模式更有利于提高水稻产量和氮素利用效率,增加土壤肥力。

华北平原制革废水Cr(Ⅲ)和氨氮在典型包气带中迁移模拟与污染评价

【研究目的】为探明制革废水中的特征污染物铬(Cr(Ⅲ))和氨氮(NH_(4)^(+)–N)在华北平原典型包气带中的迁移规律,评价其可能产生的土壤与地下水污染风险。【研究方法】采用土柱淋滤实验研究Cr(Ⅲ)和NH_(4)^(+)–N在典型粉土中的吸附和迁移转化特征,结合Hydrus–1D建立的包气带水流和溶质运移模型,模拟预测深0.5 m渗坑中NH_(4)^(+)–N连续入渗状态下通过包气带到达地下水面所需时间及不同深度浓度值的变化规律。【研究结果】在3 cm定水头,污染液(Cr(Ⅲ)20 mg/L,NH_(4)^(+)–N 250 mg/L)定浓度持续淋滤120 d的情况下,Cr(Ⅲ)在土柱中垂向迁移距离小于10 cm,且以残渣态(73%)为主,未检出Cr(VI)。NH_(4)^(+)–N则迁移能力较强,淋滤40 d后即穿透50 cm厚粉土柱。在高含盐量(电导率为10.08 ms/cm)条件下,NH_(4)^(+)–N在粉土中的迁移主要受吸附作用控制,土-水分配系数为25.87 L/kg,未发生硝化作用。持续淋滤150 d时NH_(4)^(+)–N迁移至地下水面(18 m埋深)且浓度超过Ⅲ类地下水质量标准(0.5 mg/L,GB/T 14848–2017),在223 d完全穿透包气带,严重污染地下水。【结论】高含盐量制革废水中Cr(Ⅲ)在粉土中迁移能力较弱,且难以被氧化为Cr(Ⅵ),对地下水威胁较小。NH_(4)^(+)–N则随水流快速迁移至地下水面,严重威胁地下水安全。

不同持水量和氮肥形态对丛枝菌根真菌调节柑橘幼苗生长和氮积累的影响

以柑橘幼苗为研究对象,采用分室(分生长室与菌丝室)根箱装置,比较了不同水分处理[60%WFPS(Water-filled pore space);80%WFPS]与两种氮肥形态(NH_(4)^(+);NO_(3)^(-))下,丛枝菌根真菌(CK:无菌丝无根系;AMF:有菌丝无根系;RAMF:有菌丝有根系)对土壤氮含量、植株生物量和氮积累的影响.结果表明:水分水平、氮肥形态和丛枝菌根真菌均显著影响土壤氮含量、柑橘幼苗生物量及植株氮积累量;与60%田间持水量相比,80%田间持水量的土壤硝态氮和总有效氮含量分别降低了26.42%和8.28%,柑橘地上部和总生物量分别显著提高了20.66%和8.93%,柑橘地上部和总氮积累量分别提高了13.57%和6.21%;与添加铵态氮相比,添加硝态氮的柑橘地上部和总氮积累量分别提高了12.59%和5.64%,柑橘地上部和总生物量分别提高了15.68%和9.56%;不同水分和氮形态处理下,AMF均能促进柑橘幼苗生长和植株氮积累;与CK处理相比,AMF处理的地上部和总生物量分别提高了18.57%和15.06%,而RAMF处理分别提高了26.60%和25.48%;AMF处理柑橘地上部和总氮积累量分别较CK处理提高了19.49%和12.88%,RAMF处理分别提高了23.10%和20.10%.因此,不同水分和氮形态下,丛枝菌根真菌与柑橘根系共生均能促进柑橘幼苗生长,提高氮素积累能力.

不同硝态氮、铵态氮素配比对植烟土壤和烤烟生长及产质量的影响

为探究不同硝态氮、铵态氮素配比对贵州安顺地区植烟土壤和烤烟生长及产质量的影响,寻找适宜于当地烟叶优质生产的最佳配比,设置了5个处理(CK;T_(1):100%硝态氮肥;T_(2):70%硝态氮+30%铵态氮;T_(3):50%硝态氮+50%铵态氮;T_(4):30%硝态氮+70%铵态氮;T_(5):100%铵态氮),分析了不同处理下的烤烟生育期、农艺性状、经济性状、病害发生情况以及烤后烟叶化学成分及根际土壤理化性状和酶活性,以期为该地区优化烟草施肥、改善植烟土壤、提高烟叶产质量提供一定的理论依据。结果表明:T_(2)处理大田生育期为112 d,现蕾期较T_(3)处理提前了6 d,T_(2)、T_(4)、T_(5)处理有效叶数显著高于T_(3)处理;T_(2)处理发病率最低,SPAD值显著高于T_(1)、T_(3)、T_(4)和T_(5)处理,发病率与土壤速效钾含量呈极显著负相关;T_(2)和T_(3)处理烤后烟叶的经济性状表现较好,T_(2)处理增加了中上等烟比例;T_(3)、T_(4)处理烤烟的钾含量显著高于T_(1)、T_(2)、T_(5)处理,且符合优质烟标准,T_(2)处理的烟碱含量显著高于T_(1)、T_(4)和T_(5)处理,氯含量显著低于其他处理,化学成分协调性综合评分最高;T_(2)处理显著增加了成熟期根际土壤pH值及酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活力。因此,综合考虑烟株的生长情况、发病率、烤后烟叶的化学成分以及植烟土壤肥力状况,在安顺地区硝铵氮素配比为7∶3施用效果更优,更有利于云烟87的生长。

强降水对不同肥期麦田氨挥发损失的影响

在极端降水事件频发的背景下,为明确强降水对麦田不同肥期氨挥发损失的影响,本研究利用田间模拟降水试验,研究了强降水对麦田氨挥发损失和耕层土壤铵态氮含量及硝化潜势的影响,并结合微域试验分析了氨挥发损失与土壤含水量的关系。田间试验设置施氮处理(CF)与不施氮(CK)对照,以CF处理施肥时间为基准,分别在基肥、越冬肥和穗肥施肥后第7天模拟强降水(90 mm),监测农田氮素径流和渗漏损失,并进行连续10 d的氨挥发排放监测。结果表明,施肥显著提高中上层(0~10 cm)土壤的铵态氮含量,增加了降水驱动的生育前期(基肥期,越冬肥期)氮径流和渗漏损失,而穗肥期损失量相当。施肥和降水对基肥期氨挥发排放强度(AVI)无显著影响,但对追肥期(越冬肥期,穗肥期)的AVI影响显著。降水-施肥处理(CF-R)的追肥期AVI(越冬肥期35.02 mg·m^(-2)·d^(-1);穗肥期12.84 mg·m^(-2)·d^(-1))显著高于其他处理(越冬肥期15.46~17.29 mg·m^(-2)·d^(-1);穗肥期7.95~11.23 mg·m^(-2)·d^(-1))。此外,越冬肥期氨挥发损失对平均AVI的差异贡献高于穗肥期和基肥期。相关分析表明,表层(0~5 cm)土壤铵态氮含量与氨挥发损失强度呈显著线性关系(P<0.05)。但值得注意的是,非降水条件下CF和CK处理的追肥期AVI均无显著差异,且培养系统的NH_(3)挥发损失量随土壤持水量的增加而降低。而土壤硝化潜势分析表明,施肥对不同土层土壤的硝化潜势均无显著影响,但降水显著降低了中上层土壤的硝化潜势。研究表明,降水对施肥处理的氨挥发驱动效应是施肥后表层土壤氮素含量升高和降水后硝化潜势降低的叠加作用结果。除驱动麦田氮素径流和渗漏损失,强降水对追肥期氨挥发损失的激发效应应予重视,特别是在越冬肥期。

核桃铵态氮转运蛋白基因JrAMT2的功能分析

【目的】研究高效利用氮素基因铵态氮转运蛋白基因JrAMT2,对核桃Juglansregia的品种改良、快速生长及产量形成有重要意义。【方法】以核桃JrAMT2过表达幼苗为实验材料,对JrAMT2基因进行生物信息学分析。通过基因表达量和表型测定对核桃JrAMT2过表达植株生长发育、氮素吸收、叶绿素质量分数、叶绿素荧光进行理化分析。【结果】JrAMT2基因在核桃JrAMT2过表达植株中稳定表达。与野生型相比,核桃JrAMT2过表达株系的株高、节间长、生物量等生长参数显著提高(P<0.05),核桃幼苗的株高、节间长增加,最高可增加68.2%和50.3%,植株地上部分、地下部分生物量显著增加,地上部分最高可增加56.26%(鲜质量)和56.26%(干质量),地下部分最高可增加344.38%(鲜质量)和354.33%(干质量);核桃JrAMT2过表达株系地下部分对铵态氮及硝态氮的吸收显著提高(P<0.05),最高可提高114.1%和70.3%,其中JrAMT2基因介导了铵态氮从地下部分到地上部分的运输,地上部分铵态氮质量分数显著增加(P<0.05),最高可增加59.1%;核桃JrAMT2过表达植株叶绿体表面积与单层细胞表面积比率、叶绿素质量分数显著增加(P<0.05),最高可增加22.94%和74.3%;对叶绿素荧光参数分析,核桃JrAMT2过表达植株叶片放氧复活体活性、量子产额、电子传递效率均显著提高(P<0.05)。【结论】核桃JrAMT2基因在核桃幼苗生长发育、氮素吸收和光合作用中均有积极显著调控的作用,为进一步研究核桃快速繁育提供一定的理论依据,且为筛选优良品种奠定一定基础。

氨氮降解菌分离鉴定及对发酵鸡粪氮素转化的影响

【目的】解决鸡粪氨气释放和氮素营养流失的问题,减少鸡粪对养殖环境的污染并提高其农用价值。【方法】通过原位筛选法从鸡粪中得到有效降低鸡粪发酵过程中氨气释放的菌株,并采用形态学及分子生物学手段鉴定其种属。将该菌株应用于鸡粪中进行发酵,确定菌株的降氨效果及氮素的转化流向。【结果】在鸡粪中获得一株具有降氨效果的菌株LF10,鉴定为白地霉菌(Geotrichum candidum)。将白地霉LF10接入鸡粪中进行发酵,与对照组相比,在48 h时鸡粪中氨气释放量减少了12.16%,铵态氮含量减少了32.93%,硝态氮含量增加了7.99%,总氮含量增加了3.31%。【结论】白地霉LF10是一株高效降低氨氮的菌株,可以在较短时间内将鸡粪中铵态氮转化为硝态氮,进而降低鸡粪发酵过程中的氨气的排放,有效保留鸡粪中的氮素营养。

缓/控释硫酸铵减量施用对玉米生长及土壤氮素平衡的影响

为筛选工业副产物—硫酸铵的最优处置措施,采用双因素裂区设计,主因素为施氮水平:常规施肥(C)、减量施肥(D);副因素为氮肥类型:尿素(U)、硫酸铵(AS)、缓/控释硫酸铵Ⅰ型(ASN、硫酸铵+硝化抑制剂)、缓/控释硫酸铵Ⅱ型(ASO、油脂包膜硫酸铵)、缓/控释硫酸铵Ⅲ型(ASH、油脂-腐植酸包膜硫酸铵),共10个处理,研究辅以不同增效措施后,硫酸铵施用对玉米(Zea mays L.)生长、氮吸收及土壤氮素平衡的影响。结果表明,减量施肥下,ASO处理的单穗重、穗长和植株干物质量均最高,分别较其他处理提高1.80%~30.29%、2.00%~13.91%和5.65%~24.21%。常规施肥下U处理玉米农艺性状指标高于其他氮肥类型处理。两种施氮水平下,缓/控释硫酸铵型施肥处理的有效穗数分别较其他处理提高5.36%~25.93%和9.82%~32.76%,以ASO处理最优,且其在减量施肥下的玉米叶片氮积累量显著高于其他处理;玉米产量则均以AS处理最低;ASH处理0~20 cm土层土壤各形态氮含量均显著高于其他氮肥类型,20~40 cm土层土壤碱解氮含量是其他处理的1.45~2.55倍;ASO处理20~40 cm土层土壤碱解氮、铵态氮含量均处于中等水平,说明ASO处理具有较好的缓/控释效果。所有氮肥类型在常规施肥下的表观氮损失均高于其减量施肥,且减量施肥下ASO处理的表观氮损失显著低于其他处理(U处理除外)。综上,与其他处理相比,减量施用油脂包膜硫酸铵可改善玉米农艺性状,显著提高玉米产量,降低土壤表观氮损失。本研究为推动工业副产硫酸铵的高效资源化利用提供了理论依据。

沼液对草地贪夜蛾幼虫的驱杀活性及对围食膜的影响

【目的】明确沼液对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的防治效果及作用机制。【方法】牛粪发酵原料的沼液原液(BGS)(含铵沼液)、化学制剂氯化铵(NH4Cl)(708 mg/L)及除铵沼液(BGS-N)处理下草地贪夜蛾的行为选择及生长发育,并利用扫描电子显微镜观察幼虫围食膜结构。【结果】行为选择试验结果表明,BGS与NH4Cl对草地贪夜蛾幼虫均表现出极显著的驱避作用,草地贪夜蛾幼虫对BGS和NH4Cl的选择反应率分别为17.77%和22.16%,对BGS-N无显著行为响应,选择反应率为41.09%。BGS处理后,草地贪夜蛾幼虫存活率比对照(清水处理)显著降低,第10天时降低至38.67%,幼虫体重增量与对照相比显著降低32.84%,化蛹率显著降低35.12%,且这种杀虫活性与铵态氮(NH_(4)^(+)-N)有直接关系,NH4Cl处理同样表现出对草地贪夜蛾生长发育的抑制作用,幼虫体重增量与对照相比显著降低24.08%,化蛹率显著降低41.53%。而BGS-N对草地贪夜蛾生长发育无显著影响,幼虫体重增量与化蛹率和对照相比均无显著差异。同时利用盆栽防效试验验证了BGS的杀虫效果,BGS施用5 d后对草地贪夜蛾2龄幼虫的防治效果超60%。BGS处理后,围食膜表面皱缩,不均匀增厚,NH4Cl也能导致围食膜结构异常。【结论】NH_(4)^(+)-N是沼液发挥驱杀作用的主要活性成分,NH_(4)^(+)-N对草地贪夜蛾幼虫围食膜物理结构的破坏是发挥其驱杀作用的生理因素之一。因此含NH_(4)^(+)-N沼液可作为草地贪夜蛾绿色防控药剂使用。

土壤温度和含水量变化对南亚热带常绿阔叶林土壤性质的影响

研究森林土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)质量分数的年际动态及其对环境变化的影响,对预测森林生态系统的结构和功能具有重要作用。应用南亚热带常绿阔叶林连续10 a的土壤理化性质监测,揭示土壤有效氮质量分数对土壤温度和水分的影响。结果表明:(1)土壤NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N质量分数年际间变化对干湿季节性敏感,湿季NH_(4)^(+)-N质量分数为9.41~15.59 mg·kg^(-1)、NO_(3)^(-)-N质量分数为24.50~36.18 mg·kg^(-1),干季NH_(4)^(+)-N质量分数为6.48~10.19 mg·kg^(-1)、NO_(3)^(-)-N质量分数为22.75~30.09 mg·kg^(-1),干湿季差异显著。(2)土壤温度和含水量对NH_(4)^(+)-N质量分数变异解释率为57%,对NO_(3)^(-)-N质量分数变异解释率为28%,NH_(4)^(+)-N质量分数与气温显著正相关,湿季降水量与NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N质量分数呈负相关关系;干季降水量与NH_(4)^(+)-N质量分数正相关,但与NO_(3)^(-)-N质量分数负相关;干季低温条件下,土壤含水量与NH_(4)^(+)-N质量分数负相关。(3)土壤温湿度、土壤养分质量分数的变化显著影响土壤NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N累积;湿季全氮和易氧化碳分别是NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N累积的主导因子;干季土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮为主导因子。

低氮条件下超级杂交稻苗期根系特征的变化及与其高氮素积累的关系

作物根系在氮素吸收与分配中起着重要作用。本研究选用2个根系特征具有差异的水稻品种黄华占(Huanghuazhan, HHZ,常规稻)和扬两优6号(Yangliangyou 6, YLY6,超级杂交稻),在水培条件和2个氮素浓度(低氮,lownitrogen,LN;高氮,highnitrogen,HN)处理下,研究根系形态和解剖结构特征的变化及其与LN下氮素积累的关系。与HN处理相比, LN处理下HHZ总氮积累量显著下降了19.7%, YLY6没有显著下降;YLY6根干重、总根长、根表面积、根尖数分别显著增加了41.3%、57.1%、74.9%和20.6%,而HHZ没有显著变化。与HN处理相比, LN处理下YLY6的根直径和根皮层面积分别显著增加了12.4%和24.2%,而HHZ根直径和根皮层面积、中柱直径分别显著降低了12.0%、21.9%和11.4%。LN处理下,YLY6根系铵转运蛋白基因AMT2;1、AMT2;3、AMT3;1、AMT3;2的表达量分别显著增加了195.6%、29.3%、314.9%和388.9%,谷氨酰胺合成酶基因GS1;1表达量增加了158.2%, HHZ中这5个基因的表达量没有显著变化。LN下总氮积累量与根系性状显著正相关(根厚壁组织厚度除外),与部分铵转运和同化相关基因的表达量显著正相关。这些结果表明超级杂交稻YLY6幼苗在LN下根系特征变化有利于增加氮积累。选育根系对减氮表现出有利变化的水稻品种应是绿色水稻生产的一个重要途径。

负载铵态氮对生物炭钝化土壤中镉性能的影响

设置室内土壤试验和模拟吸附试验,以探究负载铵态氮对生物炭钝化镉能力的影响,并研究负载铵态氮影响生物炭钝化土壤中镉能力的机理.结果表明,相较于仅施加生物炭和生物炭/氯化铵混施的土壤,施加负载铵态氮的生物炭可以显著降低土壤中二乙三胺五乙酸提取态镉的含量约19.20%和23.34%(P<0.05).模拟吸附实验结果指出,负载铵态氮使生物炭对低浓度镉(0.10mg/L)的吸附能力显著提高约11.70%(P<0.05),这是由于负载铵态氮可以减弱生物炭的疏水性并显著提高其比表面积和微孔总体积约14.82%和25.00%(P<0.05).施加负载铵态氮的生物炭可以改善土壤微生物生境、驱动微生物群落结构改变并刺激Paenibacillus属和Bradyrhizobium属等功能微生物富集,这亦是负载铵态氮提高生物炭钝化土壤中镉能力的重要原因.负载铵态氮可以提高生物炭钝化土壤中镉的能力,负载铵态氮的生物炭是一种极具潜力的土壤调理剂.

华北小麦施用脲铵氮肥实现轻简施肥的可行性及技术措施

【目的】生产脲铵氮肥的目的是资源化利用联合制碱工业副产品。在华北平原多地开展了田间试验,探究适合冬小麦节肥增效的可行性和技术措施。【方法】于2021—2023年,分别在北京顺义、河北滦南、河北曲周、山东济南和河南禹州5个试验点进行了两年大田试验。设置尿素(U)、尿素减施30%(70%U)、脲铵氮肥减施30%(70%AU)、脲铵氮肥减施30%+脲酶抑制剂(N-丁基硫代磷酰三胺,NBPT)(70%AU+NBPT)、脲铵氮肥减施30%+硝化抑制剂(3,4-二甲基吡唑磷酸盐,DMPP)(70%AU+DMPP)、尿素减施30%+优化追肥时间(70%U+Opt)6个处理,测定了小麦产量及其构成因素、氮肥偏生产力、氮素吸收效率和土壤无机氮含量。【结果】与U处理相比,2022年减施氮肥处理(70%U、70%AU)在5个试验点中出现减产的试验点有1个,2023年有3个;70%AU+NBPT和70%AU+DMPP处理2022年出现减产的点有2个,2023年有2个;70%U+Opt两年均未出现减产。与U处理相比,在5个试验点两年多数处理显著提高了氮肥偏生产力和氮素吸收效率,2022、2023年氮肥偏生产力分别提高了19%~77%、23%~67%,氮素吸收效率分别提高了25%~77%、21%~71%。与U处理相比,2022年70%AU+NBPT和70%AU+DMPP处理土壤NH_(4)^(+)-N含量增加的试验点有5个,2023年有4个,2022、2023年分别增加了19%~69%、30%~90%;70%AU+NBPT和70%AU+DMPP处理2022年土壤NO_(3)^(-)-N含量降低的试验点有5个,2023年有4个,2022、2023年分别降低了19%~59%、34%~60%。【结论】与施用常规量尿素相比,减施氮投入量30%条件下,以脲铵氮肥为氮源或配合NBPT/DMPP,一次追施可以保证不减少产量,同时提高氮肥利用率。

红壤区旱作花生地剖面氮素迁移转化模拟研究

为探究红壤区花生种植地氮素的垂向迁移影响因素及其损失特征,本研究利用HYDRUS-1D模型构建适用于红壤地区的水氮耦合模型。该模型结合实地监测数据和室内淋溶实验结果,对模型参数进行率定和验证,并利用校验过的模型模拟研究区不同环境条件下土壤剖面氮素的动态迁移与转化过程。结果表明:HYDRUS-1D模型模拟值与实测值之间吻合度较高,模型可用于模拟花生地不同深度土壤水氮运移过程。土壤铵态氮和硝态氮在降雨施肥后迅速升高,随后下降。施肥量变化主要影响0~40 cm土层内氮素浓度变化,而改变降雨量影响0~80 cm土层内氮素的迁移转化。此外,氮素浓度随土层深度的增加而减小。模拟结果显示,施氮量为225.0 kg·hm^(-2)时,雨季发生总降雨量大于173 mm且降雨强度大于11 mm·d^(-1)降雨事件时,或旱季发生强降雨事件,即总降雨量大于135 mm且降雨强度大于135 mm·d^(-1)时,80 cm土层硝态氮浓度至少上升到1 mg·L^(-1)。受红壤质地黏重的影响,深层土壤氮素对降雨响应具有一定的滞后效应。随着施肥量的增加,作物根系对氮素的吸收通量增大,但氮素吸收量与氮肥施用量的比例却有所下降;降雨量对根系吸收氮素的影响相对较小。在花生生长季,土壤中的主要氮损失形式为硝态氮的淋失。模拟分析表明,降雨和施肥均会影响硝态氮的淋失量,其中降雨量的增加显著提高了硝态氮的浸出量,硝态氮累积淋失量变化范围在5.23~42.97 kg·hm^(-2)之间,证明了花生地对红壤区地下水硝酸盐潜在污染不可忽视。

雄安新区不同农用地类型土壤水氮时空变化

本文探究土壤水氮的时空变化规律,为控制雄安新区地下水污染提供理论依据,对建设“蓝绿雄安”具有重要意义。在雄安新区以耕地、林地和菜地3种农用地为研究对象,测定土壤含水率、硝态氮、铵态氮以及容重等土壤指标,分析不同农用地的土壤含水率、硝态氮和铵态氮时空变化规律及其影响因素。结果表明:在土层垂向上,土壤含水率随土层深度先增加后减小最后趋于稳定。耕地和菜地土壤硝态氮含量随土层深度的增加呈现先增加后减小的趋势。耕地、林地和菜地土壤铵态氮含量均随着土层深度增加逐渐减小。在时间上,耕地含水率波动较大,林地受季节影响变化较小。菜地含水率随时间变化比较平稳,10月后明显下降。林地和菜地土壤硝态氮含量随时间先增加后减小,耕地则随时间呈正弦波动。菜地土壤铵态氮含量随时间逐渐降低,林地土壤铵态氮含量变化小且含量最小。3种农用地土壤含水率均与土壤容重呈负相关,与降水量和灌溉呈显著正相关(P<0.05)。耕地土壤容重与土层深度极显著相关(P<0.01)。耕地和菜地土壤硝态氮和铵态氮均与土层深度、降水量以及灌溉量呈显著负相关。3种农用地土壤硝态氮与铵态氮均呈显著正相关。耕地和菜地的水氮含量分布对地下水污染影响更大,因此合理灌溉施用氮肥,改善土壤性质,有助于保护雄安新区地下水环境。