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土肥所在亚热带土壤氮循环过程研究取得重要进展
发布时间:2019-01-19 10:33
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  土肥所张玉树副研究员等与南京师范大学、英国洛桑试验站(Rothamsted Research)和德国吉森大学(Justus-Liebig University Giessen)合作,在国家自然科学基金项目(41771330,41401339,41330744)及福建省农科院青年科技英才计划的支持下,针对亚热带地区土壤氮循环研究取得重要进展。

研究发现,亚热带自然土壤(林地)硝化过程产生的硝态氮可立刻被异化还原为铵或同化为有机氮保存于土壤中,形成林地土壤无机氮贮存机制(Zhang et al. Geoderma, 2019)。开垦为旱作地(果园、甘薯地、菜地)后,农业耕作破坏了土壤无机氮贮存机制,改变硝态氮和N2O产生途径。农业耕作的刺激作用发生于土地利用方式改变后的前2年、且前10年随耕作年限的延长显著增强(Zhang et al. J Environ Sci., 2015)。异养硝化为林地土壤硝态氮主要产生途径,而旱作地土壤硝态氮主要由自养硝化过程产生(Zhang et al. Geoderma, 2019);异养硝化和反硝化过程为林地土壤N2O排放主要来源,而旱作地土壤N2O主要产生于自养硝化和反硝化过程(Zhang et al. Environ Pollut., 2018;郑祥洲 等, 2018)。相关研究还发现,土壤有机碳和全氮含量随种植年限的延长而增加,但由于酸化抑制于土壤难矿化有机氮矿化过程,导致土壤无机氮供应能力并没有增加,解释了亚热带地区有机碳氮含量较高的土壤仍要大量施肥的原因(Zhang et al. J Environ Sci., 2015; 张玉树 等, 2015; 林诚 等, 2019)。

与旱作土壤相比,淹水条件下(水田)较低的铵态氮硝化速率和较高的硝态氮异化还原成铵(DNRA)速率可将土壤中多余的硝态氮转化为铵态氮,较高的土壤有机氮矿化和铵态氮同化过程初级转化速率既可满足水稻(喜铵作物)对氮的需求,又可将多余的铵态氮转化为有机氮保存于土壤中,形成水田土壤独特的内在保氮机制(Zhang et al. Biol Fert Soils., 2018)。此外,长期稻草还田可以抑制土壤硝化过程,降低氮素损失风险;稻草还田还可以显著提高土壤有机氮含量,但主要增加难矿化有机氮组分,不同于长期施用牛粪处理增加易矿化有机氮组分(Zhang et al. Acta Agr Scand B-SP, 2015; 张玉树, 等, 2014)。

这些研究成果既丰富了亚热带地区土壤氮循环理论,又可为该地区农田土壤氮肥管理提供科学指导。目前,张玉树博士等人正着手进一步研究基于土壤氮转化过程调控的氮肥减量增效技术,拟将前期研究理论结果转化为实用技术、应用于农业生产实践。

该研究发表相关论文链接:

1. Biol Fert Soils. https://www. link.springer.com/article/10.1007/s00374-018-1276-7 (SCI收录, 一区)

2. Geoderma. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016706117316269 (SCI收录, 一区)

3. Environ Pollut. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749117336345 (SCI收录, 二区)

4. J Environ Sci. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001074215001436 (SCI收录, 三区)

5. Acta Agr Scand B-SP https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/09064710.2015.1039054 (SCI收录, 四区)

6. 张玉树 等,长期施用不同肥料的土壤有机氮组分变化特征. 农业环境科学学报,33(10), 1981-1986.

7. 郑祥洲 等,除草剂对不同种植年限柑橘园土壤氮转化过程及温室气体排放的影响. 中国生态农业学报, 338-346.

8. 张玉树 等,不同种植年限果园土壤有机氮组分变化特征,生态学杂志,2015,34(5):1229-1233

9. 林诚 等,亚热带地区不同种植年限果园土壤团聚体结构及有机碳、氮分布特征,农业环境科学学报,已录用。

(文/土肥所 郑祥洲)