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土壤水分动态对氮素净矿化的影响

土壤水分动态对氮素净矿化的影响
土壤水分动态对氮素净矿化的影响

土壤水分动态对氮素净矿化的影响

土壤氮素矿化作用作为氮素内循环的重要环节之一,直接决定了氮素的有效性,显著影响了生态系统的结构和功能。水分动态变化通过影响矿质氮的输入、输出和氮矿化速率等显著影响土壤氮素的有效性。

本论文以不同质地、不同土地利用方式下土壤样品为对象,设计“恒温恒水”、“恒温变水”和“变温变水”3种不同水分动态处理,比较分析了土壤水分条件由理想条件恢复到实际条件的过渡过程中氮素矿化特征的变化规律,研究结果可为准确预测不同类型土壤氮矿化潜力和优化土壤氮素矿化模型提供重要参数。研究结论如下:(1)“恒温恒水条件”下,土壤累积净氮矿化量和净氮矿化速率分别与水分含量呈显著正相关关系,在100%田间持水量(FC)条件下累积净氮矿化量

和净氮矿化速率均达到最大值。

水分含量对氮素矿化的影响与土壤质地和土地利用方式有关。质地对氮素矿化特征有极显著影响,土地利用方式对土壤氮素矿化特征的影响不显著。

(2)“恒温恒水条件”下,在水分较充足时(60%FC、80%FC和100%FC),一级动力学模型对氮素矿化的拟合效果较好,R~2在0.64~0.99之间(P<0.001);二元一次回归方程可以拟合氮素矿化对水分含量和培养时间的响应关系,土壤累积氮素净矿化量随水分含量的增加呈线性增加趋势,随培养时间的延长呈对数增加趋势。(3)恒温变水和变温变水条件下均可用一级动力学模型拟合氮素净矿化过程,多数土壤样品氮素净矿化量在两种水分条件下累积均随时间的延长而增加。

(4)土壤累积氮素净矿化量对时间和水分的响应曲面有所差异,可分为“上升型”和“先上升后平稳型”,恒温恒水条件下呈逐渐上升的趋势,在恒温变水条件和变温变水条件下呈先上升后平稳的趋势。(5)恒温变水条件下累积氮素净矿化

量在第4天达最大,之后稳定;变温变水条件下在第2天达最大,后期在稳定状态有所波动。

土壤水分动态对氮素净矿化的影响

土壤水分动态对氮素净矿化的影响 土壤氮素矿化作用作为氮素内循环的重要环节之一,直接决定了氮素的有效性,显著影响了生态系统的结构和功能。水分动态变化通过影响矿质氮的输入、输出和氮矿化速率等显著影响土壤氮素的有效性。 本论文以不同质地、不同土地利用方式下土壤样品为对象,设计“恒温恒水”、“恒温变水”和“变温变水”3种不同水分动态处理,比较分析了土壤水分条件由理想条件恢复到实际条件的过渡过程中氮素矿化特征的变化规律,研究结果可为准确预测不同类型土壤氮矿化潜力和优化土壤氮素矿化模型提供重要参数。研究结论如下:(1)“恒温恒水条件”下,土壤累积净氮矿化量和净氮矿化速率分别与水分含量呈显著正相关关系,在100%田间持水量(FC)条件下累积净氮矿化量 和净氮矿化速率均达到最大值。 水分含量对氮素矿化的影响与土壤质地和土地利用方式有关。质地对氮素矿化特征有极显著影响,土地利用方式对土壤氮素矿化特征的影响不显著。 (2)“恒温恒水条件”下,在水分较充足时(60%FC、80%FC和100%FC),一级动力学模型对氮素矿化的拟合效果较好,R~2在0.64~0.99之间(P<0.001);二元一次回归方程可以拟合氮素矿化对水分含量和培养时间的响应关系,土壤累积氮素净矿化量随水分含量的增加呈线性增加趋势,随培养时间的延长呈对数增加趋势。(3)恒温变水和变温变水条件下均可用一级动力学模型拟合氮素净矿化过程,多数土壤样品氮素净矿化量在两种水分条件下累积均随时间的延长而增加。 (4)土壤累积氮素净矿化量对时间和水分的响应曲面有所差异,可分为“上升型”和“先上升后平稳型”,恒温恒水条件下呈逐渐上升的趋势,在恒温变水条件和变温变水条件下呈先上升后平稳的趋势。(5)恒温变水条件下累积氮素净矿化

全球变化条件下的土壤呼吸效应_彭少麟

第17卷第5期2002年10月 地球科学进展 ADVANCE IN EARTH SCIENCES Vol.17 No.5 Oct.,2002 文章编号:1001-8166(2002)05-0705-09 全球变化条件下的土壤呼吸效应 彭少麟,李跃林,任 海,赵 平 (中国科学院华南植物研究所,广东 广州 510650) 摘 要:土壤呼吸是陆地植物固定CO2尔后又释放CO2返回大气的主要途径,是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO2浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO2浓度的上升将增加土壤中CO2的释放通量,同时将促进土壤的碳吸存; 在全球增温的情形下,土壤可能向大气中释放更多的CO2,传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO2产生的重要原因,所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO2浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调,尽管森林土壤碳固定能力有限,但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO2上升的可行性对策;基于现有田间尺度CO2通量测定在不确定性方面的进展,今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力;着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理;区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然,土壤呼吸的测定方法尚有待改善。 关 键 词:土壤呼吸;碳循环;全球变化 中图分类号:Q142.3 文献标识码:A 土壤呼吸是植物固定碳后,又以CO2形式返回大气的主要途径。土壤碳库在全球变化研究中的地位已日益突出,而土壤呼吸作为土壤碳库碳平衡的一个重要相关过程不容忽视,研究土壤呼吸有助于揭示土壤碳库动态机理。在大气与土壤界面,土壤CO2释放的驱动因子是多种多样的,在全球变化条件下研究相关因子与土壤呼吸是全球变化研究的一个重要内容。全球变化有不同的定义,1990年美国的《全球变化研究议案》,将全球变化定义为“可能改变地球承载生物能力的全球环境变化(包括气候、土地生产力、海洋和其它水资源、大气化学以及生态系统的改变)”。狭义的全球变化问题主要指大气臭氧层的损耗、大气中氧化作用的减弱和全球气候变暖[1,2]。土壤呼吸研究工作的开展,从研究对象来说,涉及农田、森林、草地等,从研究的地域来说从低纬至高纬均有研究,其中大部分研究集中于中纬度的草地和森林,目前,北极冻原也有研究报道[3]。 本文对在全球CO2浓度升高、气温上升、大气氮沉降等发生变化的背景下,土壤呼吸的响应作一综述,以促进土壤呼吸的研究,加深人们(特别是政策决策层)对土壤呼吸的认识。 1 大气CO2浓度升高的土壤呼吸效应 早期的土壤呼吸的测定基于表土层CO2的释放,开始于80多年前[4]。随着科学研究的发展,时至今日,土壤呼吸因为其全球的CO2总释放量已被  收稿日期:2002-01-04;修回日期:2002-05-31. *基金项目:国家自然科学基金重大项目“中国东部样带主要农业生态系统与全球变化相互作用机理研究”(编号:39899370);中国科学院知识创新工程重要方向项目“南方丘陵坡地农林复合生态系统构建机理与可持续性研究”(编号:KZCX2-407);广东省重大基金项目“广东省主要农业生态系统与全球变化相互作用机理研究”(编号:980952)资助.  作者简介:彭少麟(1957-),男,广东人,研究员,主要从事生态学方面的研究工作.E-mail:slpeng@https://www.sodocs.net/doc/043011435.html,

天然水体中氮磷的循环特征及其在水生态系统中的重要意义

水化学 周立平水产1801班2018308210108 题目:分析天然水体中氮磷的循环特征及其在水生态系统中的重要意义。 分析结果: 第一部分:天然水体中氮的循环特征及其在水生态系统中的重要意义。 1、天然水体中氮的来源 2、天然水体中氮的存在形式 3、天然水体中无机氮的分布变化 4、天然水中氮的循环 5、天然水体中氮的消耗 6、天然水体中氮在生态系统中的意义 第二部分:天然水体中磷的循环特征及其在水生态系统中的重要意义。 1、天然水体中磷的来源 2、天然水体中磷的存在形式 3、天然水体中无机磷的分布变化 4、天然水中磷的循环 5、天然水体中磷的消耗 6、天然水体中磷在生态系统中的意义

第一部分:天然水体中氮的循环特征及其在水生态系统中的重要意义。 1、天然水体中氮的来源 天然水体中化合态氮的来源很广,包括大气降水下落过程中从大气中的淋溶、地下径流从岩石土壤的溶解、水体中水生生物的代谢、水中生物的固氮作用、以及沉积物中氮元素的释放等。另外,近年来随着工农业生产的发展、人口的增加、工业和生活污水的排放、农业的退水造成对环境的污染日益严重,污染成了天然水化合态氮的重要来源。根据文献报道,如我国滇池、东湖等城郊湖泊,由于受生活污水的影响,氨氮含量高达0. 09~2.8 mg/L。但是对于水产养殖水体,施肥投饵及养殖生物的代谢是水中氮的主要来源。 天然水和沉积物中的一些藻类(蓝.绿藻)及细菌,它们具有特殊的酶系统,能把一般生物不能利用的单质N2,转变为生物能够利用的化合物形态,这一过程称为固氮作用。湖泊沉积物中存在大量的固氮细菌,如巴氏固氮梭菌,大部分集中于上层2 cm内;海洋中的固氮藻类有束毛藻项圈藻属、念珠蓝藻属等,它们既有营自由生活的,也有与其他初级生产者共生、或与动物(如海胆、船蛆)共生的。在固氮作用进行时,固氮酶系统需要外界供给Fe、Mg、Mo,有时还需B、Ca、Co等,水中这些微生物的含量对固氮作用有着决定性作用。 2、天然水体中氮的存在形式 天然水域中,氮的存在形态可粗略分为5种:溶解游离态氮气、氨(铵)态氮、硝酸态氮、亚硝酸态氮和有机氮化物。有机氮化物包括尿素、氨基酸、蛋白质腐殖酸等及其分解产物,这类物质的含量相对少,性质比较复杂,至今还不十分清楚。 (1)溶解游离态氮气:天然水中氮的最丰富形态是溶解游离态氮气,它主要来自空气的溶解。地表水中的游离氮的含量为近饱和值。由于脱氮作用以及固氮作用可能改变其含量,但其影响不大,在天然水域中,游离态氮的行为基本上是保守的。 (2)硝酸态氮(NO5-N):在通气良好的天然水域,NO5是含氮化合物的稳定形态,在各种无机化合态氮中占优势。它是含氮物质氧化的最终产物,但在缺氧水体中可受反硝化菌的作用而被还原。 (3)亚硝酸态氮(NO2 -N):天然水中NO2通常比其他形态的无机氮的含量要低很多,NO2 -N是NHt -N和NO5 - N之间的一种中间氧化状态,它可以作为NHt-N的氧化和NO;-N的还原的一种过渡形态,而且在自然条件下,这两种过程受微生物的作用而活化,因此它是一种不稳定的形态。 (4)氨(铵)态氦(TNH -N):天然水的氨(铵)态氦是指在水中以NH和NH;形态存在

土壤呼吸强度的测定

土壤呼吸强度的测定 土壤空气的变化过程主要是氧的消耗和二氧化碳的累积。土壤空气中二氧化碳浓度大,对作物根系是不利的,若排出二氧化碳,不仅可消除其不利影响,而且可促进作物光合作用。因此,反映土壤排出二氧化碳能力的土壤呼吸强度是—个重要的土壤性质。 土壤中的生物活动,包括根系呼吸及微生物活动,是产生二氧化碳的主要来源,因此测定土壤呼吸强度还可反映土壤中生物活性,作为土壤肥力的一项指标。 (一)测定原理 用Na0H吸收土壤呼吸放出的CO2,生成Na2CO3: 2Na0H+C02——→Na2CO3+H20 (1) 先以酚酞作指示剂,用HCl滴定,中和剩余的Na0H,并使(1)式生成的Na2CO3转变为NaHCO3: Na0H + HCl——→NaCl+H20 (2) Na2CO3+ HCl——→NaHCO3十NaCl (3) 再以甲基橙作指示剂,用HCl滴定,这时所有的NaHC03均变为NaCl: NaHCO3+ HCl——→ NaCl+H20+CO2 (4) 从(3)、(4)式可见,用甲基橙作指示剂时所消耗HCl量的2倍,即为中和Na2CO3的用量,从而可计算出吸收CO2的数量。 (二)测定方法 方法(一) 1、称取相当于干土重20克的新鲜土样,置于150毫升烧杯或铝盒中(也可用容重圈采取原状土); 2、准确吸取2molL-1NaOH l0毫升于另一150毫升烧杯中; 3、将两只烧杯同时放入无干燥剂的干燥器中,加盖密闭,放置1—2天; 4、取出盛Na0H的烧杯,洗入250毫升容量瓶中,稀释至刻度; 5、吸取稀释液25毫升,加酚酞1滴,用标准0.05molL-1HCl滴定至无色,再加甲基橙1滴,继续用0.05 molL-1 HCl滴定至溶液由橙黄色变为桔红色,记录后者所用HCl的毫升数(或用溴酚兰代替甲基橙,滴定颜色由兰变黄); 6、再在另一干燥器中,只放NaOH,不放土壤,用同法测定,作为空白。 7、计算:

土壤水分对农业生产的影响讨论

土壤水分对农业生产的影响讨论 土壤水分是影响农业生产的重要因子之一,掌握土壤水分资料对农业生产实践有重要意义。土壤中水分的变化不仅与水分消耗有关,而且也与水分收入诸如降水、融雪和地下水流以及其它因素有关。在作物地,还与地面特性、作物种类及其发育期、作物地上部和根系状况有关。因此,土壤水分在时间和空间上的变化是很大的。 为了确切地取得土壤水分的可靠数据,近年来研究出不少测定和计算方法,本文不讨论这些具体测定和计算方法,主要目的是讨论有关土壤水分测定中几个共同性问题。 1 试验资料 本文所用数据取自北京农业大学曲周实验站土壤水分试验场,该地属半湿润季风气候区,对黄淮海平原有一定的代表性,测定地段为裸地和冬小麦地,土壤水分用土壤水分仪测定一次,取4次重复,每10cm为一土层,测至1.5m或2.om深度。土壤为盐化潮土,地下水埋深3.5~4.om,测定时间为1981年~1987年。 2 讨论和分析 浏定深度根据河北曲周1982年(属典型年份)裸地各季土壤水分垂直变化资料分析〔功,按土壤垂直剖面的水分变化状况,作出了土壤水分垂直分层,所划分的三个层次为

土壤水分极活跃层,土壤水分活跃层和土壤水分稳定层。各层的特点见表1.另据1986~1987年冬小麦地(施氮肥15kg/亩)于麦收后选100x100cm2五行麦茬地挖土壤剖面,修平剖面后,用水冲去土粒露出根系,统计smm长的根数,其根量随剖面深度的分布“幻如表2所示。 分析表1,2,3中的数据,可以看出:在上述条件下,为了掌握土壤水分不同时间的垂直变化特点,通常在裸地测定深度达lm即可,因为在lm深以下的土层中,土壤水分垂直分布的季节变化和各季水分的垂直梯度均不大。在作物地,从冬小麦根系随深度的分布和不同作物利用水分的有效土层来看,测至lm深度也够了。在一些作物的生育初期和浅根作物的一些生育期,利用水分的有效土层较浅,一般在sm 左右,这主要是由于根系分布状况所决定的。在冬小麦生育后期,0~50cm土层的根系数量占。~100”m土层根般的90%以上,因此侧定深度不能浅于50cm.0~20cm土层内冬小麦根量占。~100cm土层的2邝左右,且该土层土壤水分变化激烈,故。~20cm土层是土壤水分测定的重要土层。 2.2N.J定层次按A.A.罗杰的说法,测定层次的确定要考虑土壤发生层,即一个测定层次不要包括两个上壤发生层,也就是在同一土壤发生层内考虑选取测定层次,因为在不同土壤发生层内土壤水分的差异可能较大,如此才能清晰地看出土壤水分的垂直变化川。通常,在土壤水分垂直梯度大的

土壤净氮矿化率的测定

土壤净氮矿化率的测定—厌氧培养法(Anaerobic method) 一,实验目的 1.掌握厌氧培养法测定土壤净氮矿化率的基本原理与操作方法 2.掌握凯氏定氮的原理和蒸馏定氮器或氨气敏电极的使用方法 返回 二,实验内容 1.土样的野外采集与处理 2.土样水淹状态下厌氧矿化培养 3.凯氏定氮法测定土样矿化率 返回 三,实验原理 1.背景知识 ①土壤中的氮素 氮素是蛋白质和核酸的重要组成部分,同时又是叶绿素,酶,维生素,生物碱等的必要成分,在植物细胞的生长,分化和各种代谢过程中,氮素都起着重要的作用.土壤中的氮绝大部分(约90%以上)以复合态存在于有机质或腐殖质中,而大多数的植物所吸收利用的氮素主要是无机态的铵态氮和硝态氮.土壤中的有机质和腐殖质等有机态氮通过氮素矿化作用(主要是土壤微生物作用)释放出无机态氮(主要是铵态氮与硝态氮),为植物吸收利用. 返回 ②氮素矿化作用与土壤净氮矿化率 氮素矿化作用是土壤中有机态氮经土壤微生物的分解,转化为无机态氮的过程,它在生态系统中是土壤对植物生长供给氮素的关键过程. 土壤净氮矿化率则是描述土壤氮素矿化作用速率的指标,指单位时间内土壤有机态氮经矿化作用转化为易被植物利用的无机态氮的量.它在一定程度上反映了土壤对植物氮素的供应能力,对农业生产中作物的选择和肥料的施用都起着指导性的作用. ③测试方法简介 目前国内外土壤矿化氮的测定方法主要是生物培养法,此法测定的是土壤中氮的潜在供应能力,其结果与植物生长的相关性较高.生物培养法分为好氧培养法(aerobic method)和厌氧培养法(anaerobic method). 好氧培养法:使土样在适宜的温度,水分,通气条件下进行培养,测定培养过程中释放出的无机态氮,即在培养之前和培养之后测定土壤中无机态氮(铵态氮和硝态氮等)的总量,二者之差即为矿化氮.好氧培养法沿用至今已有很多改进,主要反映在:用的土样质量(10~15g),加或不加填充物(如砂,蛭石)以及土样和填充物的比例,温度控制(25~35℃),水分和通气调节(如土10g,加水6mL或加水至土壤持水量的60%),培养时间(14~20天)等.很明显,培养的条件不同,测出的结果也会不同. 厌氧培养法:通常以水淹创造条件进行培养(water logging method),测定土壤中有机态氮经矿化作用转化的无机态氮的量.其培养过程中条件的控制比较容易掌握,不需要考虑同期条件和严格的水分控制,可用较少土样和较短培养时间,方法简单且快速,结果的再现性较好,更适合于例行分析.故本试验采用厌氧培养法. 2,基本原理

土壤氮素的形态及其转化过程

土壤氮素的形态及其转化 过程 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

土壤氮素的形态及其转化过程 摘要:氮是植物生长发育所必需的大量元素,对植物的产量和品质影响很大。土壤中氮素的形态及其转化过程和结果则直接决定了氮对植物生长的有效性的大小,了解土壤中氮素存在的形态和其转化过程,对于科学合理经济的肥料施用具有现实的启示作用。 关键词:氮素;形态;转化过程 土壤中氮素的含量受自然因素和人为因素的双重影响,较高的氮素含量表明土壤肥力也较高。自然条件下,土壤没有受到人为因素的影响,有机质日积月累,土壤中氮的含量也较高。耕地土壤氮素含量及转化过程则更强烈的受到人为耕作、施肥、不同作物等因素的影响,因而相对表现的复杂一些。 一、土壤中氮素的形态 1.无机态氮 无机态氮包括固定态NH4+、交换性NH4+、土壤溶液中的NH4+、硝态氮(NO3-)、亚硝态氮等,这其中以NH4+离子和NO3-离子最容易被植物吸收利用,农业生产中常常用到的碱解氮,也叫水解氮或速效氮,就属于无机态氮中的一部分。无机态氮并不是全部都能被植物所直接吸收利用,它们中的大部分是被粘土矿物晶层所固定了的固定态铵,不能作为速效氮存在。固定态铵只有在土壤中经过相

应的转化,转化为铵离子或硝酸离子、硝酸盐类的含氮物,才能为作物利用。 2.有机态氮 有机态氮构成了土壤全氮的绝大部分。它们与有机质或粘土矿物相结合,或与多价阳离子形成复合体。有机态氮大都难以分解,并不能为作物所直接吸收利用。但有机态氮的含量高低依然是衡量土壤肥力高低的重要指标,有机态氮的含量高,可被转化的氮素水平也相应的高,其作为植物氮素营养‘库’的存在是有很大的作用的。 二、土壤中氮素的转化过程 1.氮素的矿化与生物固持作用 氮素的矿化作用,简单的说就是有机态的、不易分解的氮素及含氮化合物在土壤中微生物的参与下分解转化为无机态氮的过程,是一个氮的速效化的过程,也是一个可利用氮素增加的过程。氮的固持作用,就是土壤中的无机态氮在土壤微生物的作用下转化为细胞体中有机态氮的过程,其对于农业生产上的实质就是可利用的速效氮的减少过程。 2.铵离子的固定与释放 铵离子的固定,其实质就是土壤溶液中的能自由移动的、可交换的铵离子被土壤胶体所吸附,变成不可交换的铵离子的过程,固定了的铵离子不能再被交换到土壤溶液

土壤中的氮素及其转化

土壤中的氮素及其转化 1.土壤中氮素的来源和含量 1.1 来源 ①施入土壤中的化学氮肥和有机肥料;②动植物残体的归还;③生物固氮; ④雷电降雨带来的NO3—N。 1.2 含量 我国耕地土壤全氮含量为0.04%~0.35%之间,与土壤有机质含量呈正相关。 2. 土壤中氮素的形态 3. 土壤中氮素的转化 3.1 有机氮的矿化作用 定义:在微生物作用下,土壤中的含氮有机质分解形成氨的过程。 过程:有机氮氨基酸NH4+-N+有机酸 结果:生成NH4+-N(使土壤中有机态的氮有效化)

3.2 土壤粘土矿物对NH4+的固定 定义:①吸附固定(土壤胶体吸附):由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对NH4+的吸附作用 ②晶格固定(粘土矿物固定):NH4+进入2:1型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用 过程: 结果:减缓NH4+的供应程度(优点?缺点?) 3.3氨的挥发 定义:在中性或碱性条件下,土壤中的NH4+转化为NH3而挥发的过程 过程: 结果:造成氮素损失 3.4硝化作用 定义:通气良好条件下,土壤中的NH4+在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象 过程: 结果:形成NO3--N 利:为喜硝植物提供氮素 弊:易随水流失和发生反硝化作用 3.5无机氮的生物固定 定义:土壤中的铵态氮和硝态氮被植物体或者微生物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象。 过程: 结果:减缓氮的供应,可减少氮素的损失 3.6反硝化作用

定义:嫌气条件下,土壤中的硝态氮在反硝化细菌作用下还原为气态氮从土壤中逸失的现象 过程: 结果:造成氮素的气态挥发损失,并污染大气 3.7硝酸盐的淋洗损失 NO3-不能被土壤胶体吸附,过多的硝态氮容易随降水或灌溉水流失。 结果:氮素损失,并污染水体 4. 小结:土壤有效氮增加和减少的途径 增加途径:①施肥(有机肥、化肥);②氨化作用;③硝化作用(喜硝作物);④生物固氮;⑤雷电降雨 降低途径:①植物吸收带走;②氨的挥发损失;③硝化作用(喜铵作物);④反硝化作用;⑤硝酸盐淋失;⑥生物和吸附固定(暂时) 氮肥的种类、性质和施用 氮肥的种类很多,根据氮肥中氮素的形态,常用的氮肥一般可分为三大类。 ①铵态氮肥,如氨水、硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等;②硝态氮肥,如硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾等;③酰胺态氮肥,如尿素。另外还有一类不同于以上的是长效氮肥(缓释/控释氮肥),如合成有机肥料(脲甲醛,脲乙醛等)和包膜肥料等。 1.铵态氮肥 共同性质:①易溶于水,易被作物吸收;②易被土壤胶体吸附和固定;③可发生硝化作用;④碱性环境中氨易挥发。

土壤有机质的作用及调节

土壤有机质的作用及调节 一、土壤有机质的作用 土壤有机质在土壤肥力和植物营养中具有多方面的重要作用。主要包括以下几个方面: (一)提供作物需要的各种养分 土壤有机质不仅是一种稳定而长效的氮源物质,而且它几乎含有作物和微生物所需要的各种营养元素。大量资料表明,我国主要土壤表土中大约80%以上的氮、20%~76%的磷以有机态存在,在大多数非石灰性土壤中,有机态硫占全硫的75%~95%。随着有机质的矿质化,这些养分都成为矿质盐类(如铵盐、硫酸盐、磷酸盐等),以一定的速率不断地释放出来,供作物和微生物利用。 ,另外,据估计土壤有机质的分解以及微生物和根系呼吸作用所产生的CO 2 每年可达1.35*1011t,大致相当于陆地植物的需要量,可见土壤有机质的矿化分的重要来源,也是植物碳素营养的重要来源. 解是大气中CO 2 此外,土壤有机质在分解过程中,还可产生多种有机酸(包括腐殖酸本身),这对土壤矿质部分的一定溶解能力,促进风化,有利于某些养分的有效化,还能络合一些多价金属离子,使之在土壤溶液中不致沉淀而增加了有效性。 (二)增强土壤的保水保肥能力和缓冲性 腐殖质疏松多孔,又是亲水胶体,能吸持大量水分,故能大大提高土壤的保水能力。此外腐殖质改善了土壤渗透性,可减少水分的蒸发等,为作物提供更多的有效水。 腐殖质因带有正负两种电荷,故可吸咐阴、阳离子;又因其所带电性以负电 +、Ca2+、荷为主,所以它具有较强的吸咐阳离子的能力,其中作为养料的K+、NH 4 Mg2+等阳离子一旦被吸咐后,就可避免随水流失,而且能随时被根系附近的其他阳离子交换出来,供作物吸收,仍不失其有效性。 腐殖质保存阳离子养分的能力,要比矿质胶体大许多倍至几十倍。一般腐殖质的吸收量为150~400cmol(+)/kg。因此,保肥力很弱的砂土中增施有机肥料后,不仅增加了土壤中养分分数,改良砂土的物理性质,还可提高其保肥能力。

森林土壤呼吸及其对全球变化的响应_杨玉盛

第24卷第3期 2004年3月生 态 学 报ACT A ECOLOGICA SINICA V ol.24,N o.3M ar.,2004 森林土壤呼吸及其对全球变化的响应 杨玉盛1,董 彬2,谢锦升2,陈光水1,高 人1,李 灵2,王小国2,郭剑芬 2 (1.福建师范大学地理科学学院,福建福州 350007;2.福建农林大学林学院,福建南平 353001)基金项目:高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划资助项目;福建省重大基础研究资助项目(2000F004)收稿日期:2003-11-20;修订日期:2004-02-15 作者简介:杨玉盛(1964~),男,福建仙游人,博士,教授,主要从事亚热带常绿阔叶林C 、N 等元素循环的研究。E-mail:ffcyys@pub lic.np https://www.sodocs.net/doc/043011435.html, Foundation item :T he T eaching an d Res earch Aw ard Prog ram for M OE P.R. C.(TRAPOYT )and th e Key Basic Res earch Project of Fujian Province (No.2000F004) Received date :2003-11-20;Accepted date :2004-03-15 Biography :YANG Yu -S heng,Ph.D.Profes sor,rincipally engaged in study on C an d N cycling in sub tropical evergreen br oad-leaved fores ts.E-mail :ffcyys @public .npptt .fj .cn 摘要:森林土壤呼吸是全球碳循环的重要流通途径之一,其动态变化将直接影响全球C 平衡。森林土壤呼吸由自养呼吸和异养呼吸组成,不同森林类型、测定季节和测定方法等直接影响其所占比例。土壤温度和湿度是影响森林土壤呼吸的最主要因素,共同解释了森林土壤呼吸变化的大部分。因树种组成、生产力和枯落物数量等不同而使不同森林类型土壤呼吸速率表现出明显差异。采伐对森林土壤呼吸的影响结果有增加、降低或无影响,因采伐方式、森林类型、采伐迹地上植被恢复进程和气候条件等而异。火烧一般导致土壤呼吸速率降低。因肥料种类、施用剂量和立地条件不同,施肥对森林土壤呼吸的影响出现增加、降低或无影响等不同结果。大气CO 2浓度升高和升温均可促进森林土壤呼吸。N 沉降有可能刺激了土壤呼吸,而酸沉降则可能降低了土壤呼吸。臭氧浓度和U V -B 辐射强度亦会在一定程度上影响森林土壤呼吸。但目前全球变化对森林土壤呼吸的综合影响尚不清楚,深入探讨森林土壤呼吸的调控因素及其对全球变化和营林措施的响应等仍是今后努力的主要方向。 关键词:森林土壤呼吸;全球变化;碳循环;影响因素 Soil respiration of forest ecosystems and its respondence to global change YANG Yu -Sheng 1,DONG Bin 2,XIE Jin -Sheng 2,CHEN Guang -Shui 1,GAO Ren 1,LI Ling 2,WAN G Xiao-Guo 2,GU O Jian-Fen 2 (1.College of Geogr ap hy S cience ,Fuj ian N or mal Unive rsity ,F uz hou 350007,China ; 2.College of Forestry ,Fuj ian A gr icultur e and F or estry Univ ersity ,N anp ing 353001,China ).Acta Ecologica Sinica ,2004,24(3):583~591. Abstract :Soil r espir ation in for est ecosystems is o ne of the major pat hway s of C flux in the g lo bal C cy cle,seco nd only t o the gr o ss prim ary pr oductivity ,a nd is markablely a ffect ed by the global chang e .T he rev iew summar ized t he im po rta nt r ole of for est soil r espir ation in g lo bal car bo n cy cle ,its components ,its co ntro lling factor s ,and its r esponse to the global chang e . Fo r est so il r espirat ion is the sum of heter otr ophic (micr obes ,so il fauna )and a uto tr ophic (r oo t )r espir atio n .T he contr ibutio n o f each g r oup needs to be under st oo d to evaluate the implicatio ns o f env ir onmental chang es o n so il car bon cycling and car bon sequestrat ion .T here is a larg e var iation in t he r elat ive contr ibutio ns of auto tr ophic and heter ot ro phic r espir ation to to tal so il CO 2efflux ,and t he est imated contr ibutio ns fr om ro ot respir atio n rang e fro m 10%to as hig h as 90%.Some o f this var iat ion may co me fr om differ ences in methodolog y a nd fro m differences in for est and so il types .T he cr itical facto rs influencing for est so il r espirat ion include soil temperatur e ,soil moistur e ,for est t ypes (subst rate qualit y ,net eco system pro ductiv ity ,t he r elat ive allocatio n o f N PP abo ve -and below g ro und )and for est management (land -use and /or dist ur bance reg imes ,fert ilizatio n ).T he temperat ur e effect is alw ay s described as an ex ponent ial function .T he effect o f soil mo isture ,in contr ast,has been descr ibed by numer ous equations including linear ,log arithmic,quadr atic,and parabo lic functio ns.Soil respir atio n is frequent ly max imized when soil is at an inter mediate w ater co ntent.So il temperatur e and so il humidity t og ether ex plain a larg e par t of var iat ions in so il r espirat ion.F or est types m ay affect so il r espirat ion by influencing the soil micr oclimate and str uctur e,the quant ity and quality of substr ate,and the o ver all ra te o f ro ot r espiration.A t the global scale,soil

土壤呼吸的影响因素及全球尺度下温度的影响

土壤呼吸的影响因素及全球尺度下温度的影响 土壤呼吸是指土壤释放CO 2的过程, 主要是由微生物氧化有机物和根系呼吸产生, 另有极少的部分来 自于土壤动物的呼吸和化学氧化 土壤生物 活性和土壤肥力乃至透气性的指标受到重视[ 通量(flux)是物理学的用语,是指单位时间内通过一定面积输送的能量和物质等物理量的数量。 二氧化碳通量就是一定时间通过一定面积的二氧化碳的量。 土壤作为 一个巨大的碳库(11394×1018gC[12]), 是大气CO 2的重要的源或汇, 其通量(约68±4×1015gC?a[13])如此巨 大(燃料燃烧每年释放约512×1015gC[14]), 使得即使轻微的变化也会引起大气中CO 2浓度的明显改变。因 此, 在土壤呼吸的研究中, CO 2通量的精确测定已成为十分迫切的问题。 土壤呼吸影响因素:土壤温度,湿度,透气性,有机质含量,生物,植被及地表覆盖,土地利用,施肥,PH,风速,其他因素。诸如单宁酸 [25]、可溶性有机物(DOM)中的 低分子化合物(LMW )[62]等都对土壤CO2释放速率有显著 的影响.,,,采伐,火烧, 有关生物过程的影响 绝大部 分的CO 2是由于土壤中的生物过程产生的。土壤呼吸的实质是土壤微生物、土壤无脊椎动物和植物根系呼 吸的总和 地表凋落物作为土壤有 机质的主要来源以及作为影响地表环境条件——如温度、湿度等因子对土壤呼吸也产生显著作用

土壤呼吸与土壤温度、水分含量之间的关系 在土壤水分含量充 足、不成为限制因素的条件下土壤呼吸与土壤温度 呈正相关(表1)[4, 15, 19, 21, 25~32]。而在水分含量成为限 制因子的干旱、半干旱地区, 水分含量和温度共同 起作用[18, 3 抑制作用的影响 目前已有文献表明对根系和微生物呼吸的抑制作用在土壤空气CO 2浓度较高时会发生 这也就意味着在大气CO 2浓度升高 时, 土壤呼吸也会受到抑制。 土壤呼吸随纬度的变化 从图3可知, 土壤呼吸量随着纬度的增加而逐渐降低, 可得到一拟合方程: y = 1586e- 010237x(R2= 0147) (1) 其中, y 为土壤呼吸量, x 为纬度 温度与土壤呼吸的关系 最终得到全球尺度下温度对土壤呼吸的影响大小的尺度——Q 10值。Q10值表示温度每升高10度,土壤呼吸速率增加的 倍数 [45 - 46 ] 得到了全球森林植被的土壤呼吸速率与年均温的关系, 即: y = 349166e010449x(R3= 0147) (3) 其中, y 为呼吸速率, x 为年均温。 得到了全球范围的Q 10值= 1157。与已报道的各样点的Q 10值相比全球尺度下的Q 10 值较低, 也就是就, 随温度的上升, 呼吸速率的增加较慢一些 土壤呼吸的测量方法问题及其影响 。测量方法可以分为直接测量和间接测量法[51]。直接测量法中又包括静态法和动态法[52]。其中, 由于实 际工作中具体条件的限制, 目前采用较为广泛的是静态法。CO 2的具体测量技术又有碱吸收法和红外吸收

矿化作用

矿化作用 在土壤微生物作用下,土壤中有机态化合物转化为无机态化合物过程的总称。因无机态亦称矿质态,故名。矿化作用在自然界的碳、氮、磷和硫等元素的生物循环中十分重要。有机氮、磷和硫的矿化作用对植物营养尤有重要意义。作用的强度与土壤的理化性质有关,还受被矿化的有机化合物中有关元素含量比例的影响,如有机氮化合物的矿化作用的强弱,即与碳氮比值的大小有关,通常碳氮比值低于25的有机氮化合物易于发生矿化作用,反之则作用较弱。 有机氮的矿化作用主要分2个阶段: 氨基化作用阶段指由复杂的含氮有机物质逐步分解为简单有机态氨基化合物的过程。其反应式可简略地表述为:蛋白质→多肽→氨基酸、酰胺、胺等。参与该作用的微生物有多种类群的细菌和真菌;每一类群参与反应的一个或多个步骤;每一步骤的产物为下一步骤提供作用底物。 氨化作用阶段即经氨基化作用产生的氨基酸等简单的氨基化合物,在另一些类群的异养型微生物参与下,进一步转化成氨和其他较简单的中间产物如有机酸、醇、醛等。其一般的水解过程为: RCHNH2COOH+H2O→RCH2OH+CO2+NH3 或 RCHNH2COOH+H2O→ RCHOHCOOH+NH3 在充分通气条件下的过程为: RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3 在嫌气条件下的过程为: RCHNH2COOH+2H→RCH2COOH+NH3 或 RCHNH2COOH+2H→RCH3+CO2+NH3 氨化作用中释出的氨,除一小部分挥发和淋溶或被微生物用以合成其躯体的蛋白质以外,在土壤中大部分与有机或无机酸结合成铵盐,或被植物吸收,或在微生物作用下氧化成硝酸盐。

由于土壤中绝大部分的氮以有机物质的形式存在,不能为植物直接利用,氨化作用对于植物的氮营养十分重要。但在某些情况下氨化作用会导致氨以气态挥发或以铵盐淋溶损失,农业上宜采取措施调节其作用强度。 15N示踪研究表明,烟株全生育期氮素吸收总量的60%以上来源于土壤氮的矿化,特别是上部叶中,土壤供氮比例甚至高达80%以上[1-2]。对土壤氮素矿化特性与供氮能力了解不足是造成我国烤烟过量施用氮肥的主要原因之一。矿化势(No)是指在既定条件下经过无限长时间后,土壤氮素矿化可释放的最大氮量,是土壤氮素矿化的重要参数[3]。它反映了土壤的潜在供氮能力,与植物吸氮量呈显著正相关[4-5],可作为土壤供氮能力的指标[6]。 [1] 刘卫群,郭群召,张福锁,晁逢春.氮素在土壤中的转化及其对烤烟上部叶烟碱含量的影响[J].烟草科技. 2004, (5): 36-391Liu WQ, Guo QZ, Zhang FS, Chao FC. Nitrogen transformation in soil and its effects on nicotine content of u per flue-cured tolmceo leaves[J]. Tobacco Sci. &Tech., 2004, (5) : 36-391 [2] 陈萍,李天福,张晓海,等,利用15N示踪技术探讨烟株对氮素肥料的吸收与分配[J].云南农业大学学报,2003, 18 (1) 1-41Chen P, Li TF, Zhang X H et al. Exploring tobacco plantcs absorption and distribution of nitrogen fertilizers by using15N tracing technique[J]. J. Yunnan Agric. Univ., 2003, 18 (1): 1-41 [3] Stanford G, Smith S J. Nitrogen mineralization potentials of soils[J].Soil Sci. Soc. Am. Proc., 1972, 36: 465-4721 [4] 杜建军,王新爱,王夏晖,等.旱地土壤氮素、有机质状况及与作物吸氮量的关系[J].华南农业大学学报(自然科学版).2005,26(1): 11-151Du J J, Wang X A, Wang X Het al. The relationship between soil N, organic matter and N up taken by crops on dry land[J]. J. South China Agric. Univ.(Nat. Sci. Ed.), 2005, 26(1): 11-151 [5] 唐玉琢,袁正平,肖永兰,等.不同稻作制下红壤性水稻土氮矿化特性的研究[J].湖南农业大学学报(自然科学版),1991,(S1): 233-2411Tang Y Z, Yuan Z P, Xiao Y Let al. Effects of there cropping systems on nitrogen mineralization of paddy soil derived from quaternary red clay[J]. J. Hunan Agric. Univ. (Nat. Sci. Ed.), 1991(S1): 233-2411 [6] 叶优良,张福锁,李生秀.土壤供氮能力指标的研究[J].土壤通报, 2001,32(6): 273-2771Ye Y L, Zhang FS, Li S X. Study on soil nitrogen supplying indexes[J]. Chin. J. Soil Sci., 2001, 32(6): 273-2771

避灾露营对城市公共绿地土壤呼吸的短期影响

第28卷第12期2008年12月生态学报ACT A ECOLOGI CA SI N I CA Vol .28,No .12Dec .,2008 基金项目:中国科学院西部行动计划资助项目(KZCX22XB2202);国家自然科学基金资助项目(No .40701181);国家“十一五”科技支撑计划资助项目(2006BAC01A15);领域前沿创新资助项目(No .C I B 220072LY QY 202);茂县生态站资助项目 收稿日期:2008209218;修订日期:2008212203 作者简介:庞学勇(1974~),男,四川巴中人,博士生,主要从事土壤生态与恢复生态学研究.E 2mail:pangxy@cib .ac .cn 3通讯作者Corres ponding author .E 2mail:baowk@cib .ac .cn Founda ti on ite m :The p r oject was financially supported by the CAS acti on 2p lan f orW est Devel opment (No .KZCX22XB2202),nati onal natural science fundati on of china (No .40701181),key p r ojects in the nati onal science &technol ogy p illar p r ogram in the eleventh five 2year p lan (2006BAC01A15),the talent p lan of the CAS (No .C I B 220072LY QY 202)and Maoxian ecol ogical stati on,Chengdu I nstitute of B i ol ogy,CAS . Rece i ved da te:2008209218;Accepted da te:2008212203 B i ography:P ANG Xue 2Yong,Ph .D.candidate,mainly engaged in s oil ecol ogy and rest orati on ecol ogy .E 2mail:pangxy@cib .ac .cn 避灾露营对城市公共绿地土壤呼吸的短期影响 庞学勇1,2,丁建林1,吴福忠1,2,王红梅1,2,吴 宁1,包维楷1,3 (1中国科学院成都生物研究所成都 610041;2中国科学院研究生院北京 100039) 摘要:2008年5月12日四川汶川发生里氏8.0级大地震后,城市居民大规模在公共绿地上露宿避灾,而这些强人为干扰活动对绿地植被和土壤影响的科学研究却十分少。选择不同时间露营点和出入帐棚必经的践踏区域,测量土壤CO 2通量的变化及相关环境因子(空气温湿度、土壤容重、孔隙度和微生物生物量等)。结果发现土壤C O 2通量明显地受露营和人为践踏的影响,露营和人为践踏区土壤CO 2通量明显地低于对照区。随着露营的增加,土壤C O 2通量呈现先降低(大约10d 后)后略有增加(大约20d 后),后期又下降的趋势(大约25d 后)。在露营区,土壤紧实和遮荫是土壤CO 2通量减少的两个主要过程,在早期,严重遮荫后引起根系呼吸下降是主要过程,而在后期,随着人入睡帐棚次数的增加,土壤紧实是控制土壤CO 2通量的主要过程;而在践踏区,踩踏引起土壤紧实是土壤呼吸下降的主要原因。因此地震露营避灾后退化草坪恢复的一个关键措施是松土改善土壤的物理状况。 关键词:5.12汶川大地震;土壤呼吸;土壤CO 2通量;公共绿地;踩踏;露营 文章编号:100020933(2008)1225884208 中图分类号:Q945,Q948 文献标识码:A The short 2term effect of f i eld cam p i n g on so il CO 2efflux i n urban gra ssl and P ANG Xue 2Yong 1,2,D ING J ian 2L in 1,WU Fu 2Zhong 1,2,WANG Hong 2Mei 1,2,WU N ing 1,BAO W ei 2Kai 1,3 1Chengdu Institute of B iology,Chinese Acade m y of Sciences,Chengdu 610041,China 2Graduate School of Chinese Acade m y of Sciences,B eijing 100039,China A cta Ecologica S in ica,2008,28(12):5884~5891.Abstract:On 12May,2008,a great sized earthquake of magnitude M s =8.0occurred in W enchuan County,Sichuan Province,southwest China .Many residents established a great of tents on all urban public and residential greenbelt for searching safe sites .However,there are few reports about the effect of these activities on s oil and vegetation .W e deter m ined s oil CO 2efflux and relative environmental factors (i .e .,bulk density,porosity,air temperature and hum idity,and m icrobial bi omass )in the field camp ing sites of different established ti m e and tramp le area .Soil CO 2efflux was significantly affected by field camp ing and tramp le .Soil CO 2efflux was significantly l ower in the different field camp ing sites and tramp le area than in CK treat m ent .Soil CO 2efflux decreased firstly (after about 10days ),then increased little (after about 20days )and again decreased (after 25days )foll owing field car mp ing ti m e increasing .Soil compaction and shade was t wo main p r ocesses contr olling s oil CO 2efflux in field camp ing sites .In early periods,shade that caused r oot res p iration decline was main p rocess .W ith the increase of extent of co mpacti on,s oil physical p r operties were main factors .

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