^(14)C示踪技术在土壤有机质周转研究中的应用

采用碳同位素标记有机材料能够较真实地反映其在土壤中的分解和转化过程,是研究土壤有机质周转动力学的必要方法。本文介绍了14C示踪技术在土壤腐殖质的形成与分解过程、有机底物在土壤中的分解和转化及其对原有土壤有机质分解的影响、土壤微生物生物量碳及其周转以及温室气体排放等方面研究中的应用进展。

^(15)N交叉标记有机与无机肥料氮的转化与残留

有机无机肥配施能够培肥土壤,改善土壤氮素供给,但目前有机无机肥配施主要集中在化肥氮的研究,忽略秸秆氮对化肥氮转化的影响。为了解秸秆还田对不同氮源转化和残留的影响,采用15N对尿素和水稻秸秆进行交叉标记,在两种不同肥力水稻土(粘土矿物类型为1∶1型红黄泥和2∶1型紫潮泥)进行水稻盆栽试验。设置对照(CK),单施尿素(15NU)、标记尿素与稻草配施(15NU-S)和标记稻草与尿素配施(15NS-U)4个处理。结果表明,水稻吸收的氮素60%以上来自土壤氮,土壤氮素肥力相对较低的红黄泥较之紫潮泥对肥料氮的依赖更强;水稻生长期间微生物同化的尿素氮占标记底物的百分数红黄泥为1.8%-8.3%,紫潮泥为1.8%—19.2%;微生物同化的秸杆氮占标记底物的百分数红黄泥为1.7%-5.0%,紫潮泥为2.0%-6.2%。而粘土矿物固持的尿素氮占标记底物的百分数,红黄泥为0.3%-2.1%,紫潮泥为3.5%-18.7%;粘土矿物固持的秸杆氮红黄泥为0.2%-0.9%,紫潮泥为1.7%-5.0%。水稻成熟期尿素氮的残留率,红黄泥15NU处理、15NU+S分别为14.5%和17.0%,紫潮泥分别为16.9%和17.1%。秸秆氮的残留率分别为红黄泥38.8%、紫潮泥41.5%;有机无机肥配施提高了微生物同化化肥氮的能力,降低了粘土矿物晶格固持化肥氮的水平。有机无机配施提高了化肥氮利用率同时,提高了有机形态氮残留,降低了无机形态氮(矿质氮+固定态铵)的残留。

盆栽条件下红黄泥微生物量氮和固定态铵的动态变化

目的研究盆栽条件下红黄泥微生物和晶格对有机、无机氮源的固定以及土壤微生物量氮(SMBN)和固定态铵的动态变化。方法采用15N示踪技术对有机无、机氮源交叉标记进行盆栽试验,设置单施尿素(15NU)、标记尿素与稻草配施(15NU-S)和标记稻草与尿素配施(15NS-U)3个处理。结果在水稻生育期内,SMBN和固定态铵占全氮比例分别为2.20%～4.00%和4.77%～8.37%;SMBN在孕穗期出现最低值,各处理固定态铵在分蘖期出现最低值。水稻成熟时,SMBN和固定态铵各处理间差异不显著。微生物和晶格固定的尿素氮分别为4.01～15.14和0.47～4.82 mg.kg-1,占施用尿素氮的1.76%～8.83%和0.28%～2.11%;固定的秸秆氮分别为0.97～2.85和0.09～0.50 mg.kg-1,占施用秸秆氮的1.69%～4.98%和0.15%～0.87%。有机无机肥配施促进了微生物对尿素氮的固定,降低了晶格的固定。单施尿素处理和有机无机肥配施处理SMBN的最大释放率为66.04%和69.15%,固定态铵最大释放率为87.75%和87.64%。结论盆栽水稻条件下,土壤微生物和矿物晶格对外源氮的固定和释放是一个动态的过程,有机无机肥配施对SMBN和固定态铵有明显影响。

洞庭湖平原典型水稻土氮素固持动态及氮的残留形态

以洞庭湖平原2个典型水稻土（红黄泥和紫潮泥）为对象,采用15N示踪技术,研究了淹水培养条件下稻草＋硫铵配施（S＋15NA）和单施硫铵（15NA）土壤微生物和粘土矿物对化肥氮的固定与释放及氮的残留形态.结果表明,淹水培养条件下BN（SMBN）总体变化趋势是在培养前期达到峰值,而后逐渐下降,最后趋于稳定.固定态铵在整个试验期间变化相对较小,但也随培养时间的延长而减少.淹水培养条件下,BN以原有BN为主.标记底物BN的比例红黄泥为0.30%-6.67%;紫潮泥为1.00%-3.47%.微生物同化的标记底物硫铵氮的比例红黄泥为0.15%-20.65%,紫潮泥为2.06%-15.93%;有机无机配施处理（S＋15NA）均大于单施化肥（15NA）,红黄泥S＋15NA处理平均为6.78%,高于红黄泥15NA处理;紫潮泥S＋15NA处理（10.78%）也高于紫潮泥15NA处理.粘土矿物对标记底物氮的固定率,红黄泥为2.48%-10.57%,紫潮泥为12.55%-30.04%.红黄泥S＋15NA处理平均为7.14%,低于红黄泥15NA处理;紫潮泥S＋15NA处理（21.53%）也低于紫潮泥15NA处理.淹水培养条件下底物硫铵氮的残留率均大于30%,有机无机配施处理提高了无机氮的残留率.红黄泥底物氮的残留形态主要为酸解有机氮（〉72%）,而紫潮泥以酸解有机氮（44.0%-53.2%）和固定态铵（35.2%-37.5%）为主,两种土壤底物氮矿质氮形态残留在10%-20%之间.研究表明土壤对外源无机氮的固定与释放是一个动态的过程,施肥方式和土壤粘土矿物组成对该过程有重要影响.化肥和秸秆配合施用能增强微生物对无机氮的同化,降低土壤粘土矿物对无机氮的固持.有机无机配施处理在降低化肥氮损失的同时提高了酸不溶性氮态的残留率,降低了无机氮形态（固定态铵和矿质氮）的残留.

复合型螯合药肥对镉铅污染土壤的原位固定修复效应分析

以镉铅复合污染土壤为对象,采用田间试验,通过种植水稻、红薯和小白菜,施用钠基、钾基和钙基3种复合型螯合药肥,分析土壤中Cd和Pb的固定效率,探讨复合型螯合药肥对降低农产品Cd和Pb含量的效果。结果表明,复合型螯合药肥施用量在耕层土重的0.5%以上即可有效降低土壤中Cd和Pb的移动性,土壤中Cd和Pb的固定效率分别达到49.2%-66.2%和79.9%-93.6%,且可使稻米、红薯干和小白菜等农产品中Cd含量降低至国家标准(GB 2762—2012)限值以内,其降低幅度分别为69.5%-79.7%、42.9%-47.6%和80.5%-83.7%;但对稻米和小白菜中Pb含量无明显的降低作用。同时,该药肥对土壤pH值和稻谷、红薯及小白菜的产量无明显影响。研究表明,供试钠基、钾基和钙基3种复合型螯合药肥可推荐用作镉污染土壤的原位固定修复材料。