石灰性土壤肥际磷酸一铵的转化及其机制探讨

以肥际为切入点,通过土柱培养试验,研究了磷酸二氢铵（MAP）在石灰性潮土肥际的转化及肥料磷的迁移。结果表明,MAP施肥31 d后,约90%进入土壤,肥料磷的迁移距离达57 mm。无机磷形态分级结果表明,进入土壤的肥料磷仍保持较高的有效性。其中,以Ca8-P和Ca2-P增幅较大,其次为水溶态（WE-P）、Al-P和Fe-P,O-P仅有少量增加,而土壤Ca10-P没有明显变化。肥际（0-2 mm）新增含磷矿物中,Ca8-P所占比例显著增加,其它形态磷的比例则相应减少。空间上,WE-P与Al-P相似,在56 mm内显著增加,且随距施肥点距离的增加整体呈线性下降。Ca2-P亦于56 mm内显著增加,但包括0-14 mm的快速下降和随后缓慢线性下降两个阶段,并在0-14 mm内相对富集。Ca8-P分布与Ca2-P相似,但表现为集中在6 mm内快速下降。Fe-P在56 mm内显著增加,但在13 mm处含量最高,并在26 mm内相对集中形成,26 mm后缓慢线性下降。O-P仅在30 mm内略有形成。MAP施肥后,进入土壤的肥料磷相对集中,其中,约20%分布于0-2 mm内,6mm内磷的增加量即达土壤磷总增量的50%左右。MAP施肥引起土壤pH显著下降,对土壤碳酸盐及铁铝矿物溶解作用较为显著,特别是0~2 mm内碳酸盐被完全分解,6 mm内土壤碳酸盐含量显著降低。CaCO3溶解释放的Ca^2＋是导致进入土壤中的水溶性磷转化固定的主要因素,而土壤难溶性铁铝矿物溶解释放出的Fe^3＋、Al^3＋离子对水溶性磷的固定也有一定贡献。MAP对土壤难溶性铁的活化作用显著,明显提高了土壤铁的有效性。

大气CO2浓度升高对作物根际土壤氮的影响

利用FACE(Freeaircarbon dioxide enrichment)技术,在两种氮肥施用(低氮LN和常规氮NN)水平下,研究CO2浓度升高对水稻和小麦收获后根际和非根际土壤硝态氮、铵态氮和有机氮的影响。结果表明,相对于对照CO2浓度处理,高CO2浓度处理在显著增加作物生物量的前提下,使水稻季根际土壤硝态氮含量降低,NN水平下降低明显,小麦季变化不大,高CO2浓度处理对作物根际的影响大于非根际。高CO2浓度对土壤铵态氮含量的影响不显著,仅小幅度增加了水稻季和降低了小麦季土壤铵态氮含量,且根际降低幅度大于非根际;增加氮肥施用使土壤铵态氮含量在高CO2浓度处理增加幅度低于对照。高CO2浓度处理并没有显著增加有机氮的含量,在小麦季作物对土壤有机氮的贡献大于水稻季,且增加氮肥施用条件下根际对有机氮的贡献较大。

间隙灌溉和控释肥施用耦合措施对稻麦轮作系统土壤微生物群落丰度的影响

间隙灌溉模式下控释肥施用可减缓稻麦轮作系统CH_4和N_2O排放交互排放效应,从而降低综合温室效应,然而有关间隙灌溉和控释肥施用耦合措施对稻麦轮作系统土壤微生物的影响鲜有研究。通过采集稻麦轮作系统田间原位试验新鲜土样,采用核酸定量技术研究间隙灌溉和控释肥施用耦合措施下稻麦轮作系统土壤微生物群落丰度的变化,以探讨此耦合措施降低稻麦轮作系统降低CH_4和N_2O排放的微生物机理。结果发现,除古菌外,稻季土壤细菌、产甲烷菌、甲烷氧化菌、氨氧化菌和反硝化菌群落丰度均高于麦季;间隙灌溉显著影响稻田产甲烷菌、甲烷氧化菌、氨氧化菌和反硝化菌数量的季节变化;与尿素相比,施用控释肥增加了稻麦轮作系统细菌、古菌和产甲烷菌数量,降低了甲烷氧化菌、氨氧化菌、反硝化菌数量。稻季CH_4和N_2O的排放量与土壤微生物丰度之间存在显著相关性:CH_4排放量与古菌、产甲烷菌和甲烷氧化菌数量均呈极显著正相关关系(P<0.01),而与氨氧化菌数量呈显著负相关关系(P<0.05);N_2O排放量与氨氧化菌、甲烷氧化菌、nirK型和nosZ型反硝化菌数量均呈显著正相关关系(P<0.05),而与nir S型反硝化菌无显著相关性。研究表明,间隙灌溉和控释肥施用耦合措施通过影响稻麦轮作系统相关功能微生物的群落丰度进而减缓CH_4和N_2O气体的交互排放效应。

长期施肥对华北典型潮土N分配和N2O排放的影响

利用长期定位肥料试验研究化学肥料N、有机肥料N以及化学肥料N和有机肥料N混合施用对N分配和N2O排放影响。处理包括化学肥料N、P、K的不同组合NPK、NP、NK、PK、全部施用有机肥料N(OM)、一半化学肥料N+一半有机肥料N(1/2OM)及不施肥(CK)7个处理。结果表明,等N条件下,处理间N2O排放的差异不显著,N2O排放主要发生在玉米生长期。均衡提供N、P和K显著提高土壤N储量,有机肥料N的效果显著高于化学N肥。施肥也影响N的利用效率和N在作物中的分配。均衡的养分供应有利于N在子粒中积累,而养分缺乏的处理,秸秆中N含量相对较高。进入环境的N量以NK最多,1/2OM最少。总体而言,施P肥和有机肥可减少N2O的间接排放,提高土壤N素肥力并能获得较高的产量。

稻田中藻类的生长状况及其对肥料氮的固持

为了确定藻类对稻田生态系统中氮素固持与迁移过程的影响程度,本研究采用田间小区和15N微区试验,在水稻生长的不同时期,观测了藻类在稻田中的生长状况,定量测定了藻类的生物量和氮素固持量。结果显示,稻田中的藻类具有明显的群落演替特征,水稻生育初期以球状藻为主,中后期则以丝状藻为主。藻类的生长可分为两个阶段,即生长期和衰亡期,其中,生长期从稻秧移栽初期至拔节期,衰亡期从拔节期至水稻收获。在衰亡期,藻类生物量随时间的变化符合生长曲线模式。藻类生物质干重在2007和2009年水稻生育期的变化范围分别为205～610 kg/hm2和12～353 kg/hm2,而藻类氮素固持量则分别为N 5.4～17.5 kg/hm2和N 0.4～11.0 kg/hm2。15N微区试验结果显示,藻类对15N的固持量为N 0.3～6.0 kg/hm2,占氮素总固持量的54%～68%,平均为57%,表明藻类固持的氮素中大部分来源于当季施入的氮肥。

大气CO2浓度升高对陆地生态系统土壤固碳的可能影响

陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分,在全球碳收支中占主导地位。大气CO2浓度升高直接或间接地影响土壤碳的固定,碳在土壤的不同固定机理反映了碳的稳定性和周转过程,本文综述了影响碳固定的物理、化学和生物学机理,土壤碳固定的不同状态发生的主要机理不同;受大气CO2浓度升高影响时间长短不一,主要过程有所侧重,但三种机理相互影响。