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不同水分对砂壤土初级氮转化速率的影响 被引量：4
1
作者 郎漫 魏玮 李平 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期107-114,共8页
为探讨黑龙江省半干旱地区土壤初级氮转化速率对水分含量变化的响应,以深入认识不同水分条件下土壤中氮素的产生、消耗和损失过程,为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据,以该地区的农田砂壤土为对象,利用;N同位素双标记技术结合FLUAZ数... 为探讨黑龙江省半干旱地区土壤初级氮转化速率对水分含量变化的响应,以深入认识不同水分条件下土壤中氮素的产生、消耗和损失过程,为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据,以该地区的农田砂壤土为对象,利用;N同位素双标记技术结合FLUAZ数值优化模型开展室内培养试验,研究60%WHC(田间最大持水量)、100%WHC和淹水条件下土壤初级氮转化速率。结果表明:60%WHC水分条件下土壤初级氮矿化速率、初级氮固定速率、初级硝化速率和初级反硝化速率分别为1.87、1.16、2.84 mg·kg^(1)·d^(1)和0.01 mg·kg^(1)·d^(1),水分含量增加至100%WHC对土壤初级氮转化速率没有显著影响。淹水后土壤初级氮矿化速率和初级氮固定速率分别增加至2.45 mg·kg^(1)·d^(1)和2.15 mg·kg^(1)·d^(1),初级硝化速率降低至1.13 mg·kg^(1)·d^(1),初级反硝化速率增加至0.65 mg·kg^(1)·d^(1),与60%WHC处理差异显著。60%WHC和100%WHC处理土壤初级硝化速率与初级铵态氮固定速率比值(gn/ia)以及初级氮矿化速率与初级氮固定速率比值(gm/gi)都大于1,而淹水处理的gn/ia值小于1(0.55),gm/gi值接近1(1.14)。非饱和水分条件下,砂壤土的氮素供应和固持能力较低,容易发生硝态氮的积累和淋溶损失。砂壤土淹水后促进了反硝化作用的发生,但氮矿化和固定过程紧密偶联,提高了土壤氮的供应和周转能力;同时硝化作用受到抑制,减少了硝态氮淋溶损失的风险。 展开更多
关键词 土壤水分 砂壤土 N标记 初级氮转化速率 矿化作用 硝化作用 反硝化作用
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草海自然保护区不同土地利用方式土壤氮初级转化速率研究
2
作者 郎漫 聂浩 +1 位作者 朱四喜 李平 《土壤学报》 北大核心 2025年第3期705-715,共11页
为明确不同土地利用方式土壤中无机氮转化的过程速率,深入理解土地利用方式改变对土壤氮循环和生态环境的影响,以云贵高原草海自然保护区的湿地、旱地、菜地和林地土壤为对象,通过室内培养试验,采用^(15)N同位素成对标记技术和FLUAZ数... 为明确不同土地利用方式土壤中无机氮转化的过程速率,深入理解土地利用方式改变对土壤氮循环和生态环境的影响,以云贵高原草海自然保护区的湿地、旱地、菜地和林地土壤为对象,通过室内培养试验,采用^(15)N同位素成对标记技术和FLUAZ数值优化模型研究不同利用方式土壤氮初级转化速率的差异。结果表明,土地利用方式对土壤氮初级转化速率具有显著影响。湿地土壤的氮初级矿化速率(11.95 mg·kg^(−1)·d^(−1),以N计,下同)和固定速率(6.13 mg·kg^(−1)·d^(−1))最高,林地土壤的氮初级矿化速率最低(2.39 mg·kg^(−1)·d^(−1)),但是氮初级固定速率(2.09 mg·kg^(−1)·d^(−1))与旱地土壤(2.29 mg·kg^(−1)·d^(−1))和菜地土壤(1.52 mg·kg^(−1)·d^(−1))没有显著差异。林地土壤的初级硝化速率(0.77 mg·kg^(−1)·d^(−1))显著低于湿地土壤(2.68 mg·kg^(−1)·d^(−1))、旱地土壤(6.33 mg·kg^(−1)·d^(−1))和菜地土壤(5.39 mg·kg^(−1)·d^(−1))。旱地土壤和菜地土壤的初级硝化速率与铵态氮固定速率之比以及氮初级矿化速率与初级固定速率之比均大于1,而湿地土壤和林地土壤的初级硝化速率与铵态氮固定速率之比均小于1,且林地土壤的氮初级矿化速率与初级固定速率之比接近1。结果表明,林地土壤相对于其他三种土壤而言,土壤中氮素矿化和固定过程耦合更为紧密,从而减少了硝化作用的发生及硝态氮的淋溶风险。本研究结果可为草海自然保护区土地利用方式的合理布局及生态修复工程的环境效应评价提供科学依据。 展开更多
关键词 土地利用方式 氮初级转化速率 矿化 固定 硝化
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温度对农田黑土氮初级转化速率的影响 被引量：6
3
作者 郎漫 李平 魏玮 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期815-822,共8页
为探讨不同温度下土壤氮素的供应、固持和消耗损失过程,从而为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据,以黑龙江省农田黑土为对象开展室内培养试验(15、25、35℃,60%WHC),采用15N同位素成对标记技术(15NH4NO3和NH415NO3,15N标记丰度为5 atom%... 为探讨不同温度下土壤氮素的供应、固持和消耗损失过程,从而为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据,以黑龙江省农田黑土为对象开展室内培养试验(15、25、35℃,60%WHC),采用15N同位素成对标记技术(15NH4NO3和NH415NO3,15N标记丰度为5 atom%,氮浓度为60 mg N·kg^(-1))及FLUAZ数值优化模型研究土壤氮初级矿化速率、初级固定速率和初级硝化速率对温度变化的响应。结果表明:在15~35℃范围内,土壤氮初级矿化速率随培养温度的增加显著增加,但25~35℃范围内的增幅小于15~25℃。在15~25℃范围内,土壤氮初级固定速率和初级硝化速率随培养温度的增加显著增加,而在25~35℃范围内土壤氮初级固定速率和初级硝化速率随培养温度的增加显著降低,但仍然显著高于15℃处理。15℃和25℃处理土壤氮初级矿化速率与初级固定速率比值(gm/gi)以及初级硝化速率与初级铵态氮固定速率比值(gn/ia)均稍大于1,两处理间没有显著差异,而35℃处理的gm/gi值和gn/ia值均远大于1。研究表明,温度在15~25℃范围内,土壤有机氮的矿化与固定过程耦联相对紧密,硝态氮累积及淋溶风险较小;而35℃高温条件下土壤有机氮矿化速率和硝化速率均显著大于铵态氮的生物固定速率,表明硝化作用是铵态氮的主要消耗过程,可能会增加硝态氮的累积、反硝化和淋溶风险。 展开更多
关键词 温度 黑土 15N标记 氮初级转化速率
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东北人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林林下土壤氮初级转化速率特征 被引量：4
4
作者 郎漫 吴昌福 +1 位作者 苏孝纯 李平 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2022年第3期63-71,共9页
[目的]为了解森林土壤氮素转化特征及土壤氮供应能力,为森林生态系统合理经营管理提供科学依据。[方法]以东北寒温带人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林表层土壤为研究对象开展室内培养试验,采用^(15)N同位素成对标记技术和FLUAZ数值... [目的]为了解森林土壤氮素转化特征及土壤氮供应能力,为森林生态系统合理经营管理提供科学依据。[方法]以东北寒温带人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林表层土壤为研究对象开展室内培养试验,采用^(15)N同位素成对标记技术和FLUAZ数值优化模型,研究不同深度的土壤氮初级转化速率特征。[结果]林地土壤的氮初级转化速率受林型、土壤深度及二者间交互作用的影响。人工红松针叶林土壤氮初级矿化速率和无机氮固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤,而初级硝化速率显著高于天然次生阔叶混交林土壤,2个林型土壤的氮初级转化速率都随着土壤深度的增加显著降低。土壤氮初级矿化速率和固定速率与土壤pH、有机碳、水溶性有机碳与水溶性有机氮含量呈显著正相关,土壤初级硝化速率与土壤pH呈显著负相关。人工红松针叶林土壤初级硝化速率与铵态氮固定速率比值显著高于天然次生阔叶混交林土壤,而对硝态氮的固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤。[结论]2种林型土壤氮素转化特征差异明显,人工红松针叶林土壤的硝态氮产生能力较强而无机氮固持能力较弱,容易发生硝态氮的淋溶风险,天然次生阔叶混交林土壤氮矿化-固定过程耦合较好且硝化作用较弱,不易引发硝态氮的积累和淋溶风险。 展开更多
关键词 ^(15)N标记 氮初级转化速率 人工红松针叶林 次生阔叶混交林
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石灰性农田土壤-水稻系统根际与非根际土氮转化速率差异 被引量：1
5
作者 何晓茜 刘汐霓 +1 位作者 黄宇潇 兰婷 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期384-392,共9页
为探讨石灰性农田土壤-水稻系统根际与非根际土的氮素转化特征差异,本研究以石灰性紫色土发育而成的水稻土为研究对象,通过采集水稻分蘖期和成熟期的根际与非根际土壤,开展15N成对标记室内好氧培养试验,并计算土壤各初级氮转化速率。结... 为探讨石灰性农田土壤-水稻系统根际与非根际土的氮素转化特征差异,本研究以石灰性紫色土发育而成的水稻土为研究对象,通过采集水稻分蘖期和成熟期的根际与非根际土壤,开展15N成对标记室内好氧培养试验,并计算土壤各初级氮转化速率。结果表明:水稻分蘖期根际土初级矿化速率(4.45 mg·kg^(-1)·d^(-1))和硝化速率(9.16 mg·kg^(-1)·d^(-1))均显著低于非根际土(P<0.05);水稻成熟期根际土初级矿化速率(6.75 mg·kg^(-1)·d^(-1))和硝化速率(16.86 mg·kg^(-1)·d^(-1))与非根际土无显著差异,但显著高于分蘖期根际土的初级矿化和硝化速率(P<0.05)。水稻分蘖期NH+4-N固定速率显著高于成熟期,其中,分蘖期根际土NH+4-N固定速率为19.75 mg·kg^(-1)·d^(-1),与成熟期根际土相比增加了42.21%;此外,两个生育期的水稻根际土NO-3-N固定速率均显著高于非根际土。水稻分蘖期根际土无机氮总固定速率显著大于有机氮矿化速率,有利于氮素的留存和周转,相应地,初级硝化速率显著降低,减少了土壤NO-3-N损失。研究表明,水稻不同生育期对石灰性水稻土主要氮转化速率的影响具有差异,且这种差异可能受水稻生育期内土壤水分、根系分泌物及无机氮含量变化的调控。 展开更多
关键词 石灰性水稻土 水稻根际 初级氮转化速率 15N标记 硝化作用
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戴云山自然保护区森林土壤氮转化特点研究 被引量：11
6
作者 袁磊 李文周 +2 位作者 陈文伟 张金波 蔡祖聪 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期240-247,共8页
利用^(15)N稳定同位素成对标记法并结合MCMC数值模型,研究了戴云山国家级自然保护区天然毛竹林(BF)及其邻近黄山松–杉木林(NF)土壤氮素初级转化速率,以评估该地区森林生态系统土壤氮状态,并分析其保氮机制。结果表明:BF土壤NH_4^+-N的... 利用^(15)N稳定同位素成对标记法并结合MCMC数值模型,研究了戴云山国家级自然保护区天然毛竹林(BF)及其邻近黄山松–杉木林(NF)土壤氮素初级转化速率,以评估该地区森林生态系统土壤氮状态,并分析其保氮机制。结果表明:BF土壤NH_4^+-N的总产生速率(以N量计,13.16μg/(g×d))是NF土壤的2倍(6.25μg/(g×d)),其中黏土矿物对NH_4^+-N的解吸作用是BF产生NH_4^+-N的主要过程(55%),而NF主要以有机氮的矿化作用为主(56%)。BF土壤氮素初级矿化速率为5.56μg/(g×d),显著高于NF的3.40μg/(g×d)。土壤氮素初级矿化速率与土壤全氮含量显著正相关(P<0.05),而与C/N比表现显著负相关(P<0.05)。BF与NF土壤NH_4^+-N总产生量的90%均被土壤微生物的同化作用以及黏土矿物的吸附作用所消耗。两种土壤的硝化作用微弱,BF土壤总硝化速率(以N量计,0.23μg/(g×d))与NF土壤(0.26μg/(g×d))相差不大。两种林地土壤硝化作用均以有机氮的异养硝化为主,自养硝化过程可忽略不计。BF与NF土壤中NO_3~–-N消耗速率均超过了产生速率,表明BF与NF土壤均能有效降低NO_3~–-N的潜在淋失风险,其中BF土壤中NO_3~–-N的消耗以微生物的同化作用为主(58%),而NF土壤以NO_3~–-N异化还原为NH_4^+-N过程为主(68%)。戴云山国家级自然保护区两种亚热带森林土壤的氮转化过程均以NH_4^+-N转化为主,产生的绝大多数NH_4^+-N会迅速通过微生物对NH_4^+-N的同化作用以及黏土矿物对NH_4^+-N的吸附作用固持到有机氮库中;自养硝化过程微弱,使得无机氮主要以NH_4^+-N的形式保存于土壤中,同时酸性土壤环境有效削弱了NH_4^+-N的挥发损失。此外,相对较高的NO_3~–-N微生物同化速率以及异化还原为NH_4^+-N速率,进一步有效降低了NO_3~–-N的淋溶损失以及反硝化作用的气态损失风险,使该地区森林土壤能够在多雨的条件下有效保持氮素,满足植物的生长需求。 展开更多
关键词 15N成对标记 MCMC数值优化模型 氮初级转化速率 保氮机制
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红壤氮转化对土壤水分变化的响应 被引量：5
7
作者 但小倩 陈招兄 +2 位作者 程谊 蔡祖聪 张金波 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期896-905,共10页
[目的]土壤水分变化会影响微生物介导的氮转化。探明土壤氮初级转化速率,反映土壤内部氮素动态变化,探索氮转化对土壤水分变化的响应机制。[方法]采用^(15)N成对标记技术,利用数值优化模型,量化不同水分条件(最大持水量的20%、60%、80%... [目的]土壤水分变化会影响微生物介导的氮转化。探明土壤氮初级转化速率,反映土壤内部氮素动态变化,探索氮转化对土壤水分变化的响应机制。[方法]采用^(15)N成对标记技术,利用数值优化模型,量化不同水分条件(最大持水量的20%、60%、80%、100%)下,有机氮矿化、铵态氮(NH_(4)^(+))微生物同化、自养硝化、异养硝化和硝态氮(NO_(3)^(-))消耗等主要氮转化过程的初级转化速率。[结果]土壤不同氮转化过程对水分变化的响应不同。随土壤含水量上升(从最大持水量的20%升至100%),土壤中易分解有机氮库初级矿化速率(M_(Nlab))从1.757 mg·kg^(-1)·d^(-1)增加到2.598 mg·kg^(-1)·d^(-1),难分解有机氮库初级矿化速率(M_(Nrec))变化不显著,总初级矿化速率(M,即M_(Nlab)和M_(Nrec))显著上升。初级自养硝化速率(ONH_(4))随土壤含水量增加而增加,在最大持水量为100%时达到最大值(0.266 mg·kg^(-1)·d^(-1));初级异养硝化速率(O_(Nrec))随土壤含水量增加先上升后下降,在最大持水量为60%时达到最大值(0.115 mg·kg^(-1)·d^(-1));土壤在最大持水量为80%和100%时ONH_(4)显著大于O_(Nrec),总初级硝化速率(N,即ONH_(4)和O_(Nrec))随土壤含水量增加而增大。总初级NH_(4)^(+)微生物同化速率(INH_(4))随土壤含水量增加线性上升,土壤在最大持水量的100%时达到最大值(1.941 mg·kg^(-1)·d^(-1));初级NO_(3)^(-)消耗速率(C_(NO_(3)))在最大持水量的80%和100%时明显增加,总无机氮消耗速率(I_(NH_(4))和C_(NO_(3)))随土壤含水量增加显著增大,并在最大持水量的80%时超过总氮初级矿化速率。因此,随含水量增加土壤氮净矿化速率先上升到最大值,然后迅速下降为负值。[结论]红壤不同无机氮产生和消耗过程对水分变化的响应不同;适当增加土壤含水量可提高红壤氮素的可利用性。 展开更多
关键词 土壤水分变化 氮初级转化速率 红壤 15N示踪技术
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蔗渣生物质炭对喀斯特农田石灰性土壤氮转化过程的短期影响 被引量：6
8
作者 赖倩倩 杨霖 +6 位作者 秦兴华 田伟 伍延正 汤水荣 解钰 Christoph Müller 孟磊 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期450-457,共8页
生物质炭对于土壤中不同形态氮库的含量影响已有较多研究,但对西南喀斯特区石灰性土壤氮素形态,尤其是控制氮素形态的转化过程研究较为缺乏。本研究设置土壤中添加1%(C1)和3%(C2)蔗渣生物质炭2个用量水平,并以不施用蔗渣生物质炭作为对... 生物质炭对于土壤中不同形态氮库的含量影响已有较多研究,但对西南喀斯特区石灰性土壤氮素形态,尤其是控制氮素形态的转化过程研究较为缺乏。本研究设置土壤中添加1%(C1)和3%(C2)蔗渣生物质炭2个用量水平,并以不施用蔗渣生物质炭作为对照(CK),共3个处理,通过 15 NH 4 NO 3 和NH^15 4 NO 3 成对标记技术,结合MCMC氮素转化模型研究了不同用量的蔗渣生物质炭对石灰性土壤氮转化过程的短期影响,为该地区蔗渣资源化利用和土壤氮保持提供理论支撑。结果表明,与CK相比,添加蔗渣生物质炭能够快速提高土壤pH和有机碳含量。添加生物质炭并没有显著改变土壤氮的矿化、铵态氮(NH^+ 4 )和硝态氮(NO^- 3 )的微生物同化和异养硝化速率,但NH^+ 4 吸附速率随生物质炭用量的增加而提高,以添加量最高的C2处理最大。添加生物质炭同样提高了土壤NH^+ 4 释放速率,但C1和C2处理的土壤NH^+ 4 释放速率并无显著性差异。与CK和C1处理相比,施用高量蔗渣生物质炭通过抑制自养硝化速率而显著降低了硝态氮净产生速率。这些结果表明,施用高量蔗渣生物质炭于石灰性土壤中可快速实现对NH^+ 4 吸附,降低自养硝化速率,减少NO^- 3 产生,从而降低了其损耗和淋失风险。 展开更多
关键词 土壤氮初级转化速率 15N示踪 生物质炭 土壤保氮能力
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