苜蓿草地土壤氮素矿化的研究

论文摘要

紫花苜蓿作为优良的豆科牧草,是草地农业系统中重要的生物氮素提供者。土壤氮素矿化一直是农学和生态学研究的热点问题。研究苜蓿草地土壤氮素矿化能力对于了解草田轮作系统中土壤供氮能力,制定合理轮作制度及施氮水平有重要实践意义。本文以黄土高原西部5龄和9龄紫花苜蓿草地为研究对象,（1）比较了热水、KCl和CaCl2三种提取剂提取土壤矿质氮（硝态氮和铵态氮）的能力;（2）采用温室培养法研究了土壤起始矿质氮、施加外源氮肥和植被覆盖对紫花苜蓿草地土壤有机氮矿化的影响。主要结果如下:1.三种提取剂提取的硝态氮数量之间的相关性系数达显著水平（P＜0.01）,提取的铵态氮与矿质氮含量之间亦密切相关（P＜0.05）。盆栽实验表明,植物吸氮量与三种提取剂提取的土壤硝态氮、铵态氮和矿质氮密切相关,且以热水提取的相关性最高。以上结果表明:热水、1 mol/L KCl和0.01 mol/L CaCl2三种提取剂均可反映土壤矿质氮含量和供氮能力。其中0.01 mol/L CaCl2提取硝态氮的能力最强,热水可更有效地提取土壤中的铵态氮,1 mol/L KCl提取硝态氮和铵态氮的能力最弱。2.温室培养研究表明,起始矿质氮,特别是硝态氮对土壤矿化过程有一定的抑制作用。添加外源氮提高了5龄苜蓿草地N净矿化速率,而降低了9龄苜蓿草地的N净矿化速率,可能是由于高肥力的9龄苜蓿土壤微生物活性受到施氮影响,被抑制的缘故。植被覆盖有利于苜蓿土壤氮的矿化,特别是在施加外源氮肥的情况下,植被覆盖处理的土壤N净矿化率最高。表明,土壤起始矿质氮、施氮肥和植被覆盖均会影响土壤氮的矿化。3.培养期间9龄苜蓿草地的净矿化速率（0.16 mg/kg/day）和净硝化氮量（10.76mg/kg）均显著高于5龄苜蓿草地的净矿化速率（0.02 mg/kg/day）和净硝化氮量（0.59 mg/kg）,表明随苜蓿生长年限的增加,其土壤供氮潜力高于低生长年限的苜蓿草地。土壤矿质氮淋溶和施加外源氮肥可促进土壤的硝化作用。4.土壤全氮与土壤净矿化氮量和作物吸氮量之间无显著相关（P＞0.05）,表明土壤全氮不能全面有效地反映土壤供氮能力;而土壤微生物量氮与土壤净矿化氮量和植物吸氮量之间显著相关（P<0.05）,表明土壤微生物量氮可反映土壤有效氮库,可作为反映土壤氮素矿化能力的指标之一。植物生长期间土壤微生物量氮在土壤氮素转化中的作用及其对植物的氮素有效性表现尚需作进一步的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 研究内容
• 第二章 国内外研究进展
• 2.1 草田轮作系统中的氮素
• 2.1.1 土壤氮库
• 2.1.2 土壤中氮的转化
• 2.1.3 土壤的供氮能力
• 2.1.4 草田轮作系统中豆科固氮及氮素循环
• 2.2 土壤供氮能力的测定方法和指标
• 2.2.1 培养法测定土壤供氮能力
• 2.2.2 化学提取法测定土壤供氮能力
• 2.3 影响土壤氮矿化的因素
• 2.3.1 温度、水分对土壤氮矿化的影响
• 2.3.2 土壤矿质氮含量对土壤氮矿化的影响
• 2.3.3 土壤微生物对土壤氮矿化的影响
• 2.3.4 施肥对土壤氮矿化的影响
• 2.3.5 植物生长对土壤氮矿化的影响
• 2.3.6 苜蓿生长年限对土壤氮矿化的影响
• 第三章 提取剂对土壤矿质氮测定的影响
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 试验地概况
• 3.1.2 土样采集
• 3.1.3 不同提取剂提取试验
• 3.1.4 盆栽试验
• 3.2 测定项目
• 3.2.1 土壤硝态氮含量
• 3.2.2 土壤铵态氮含量
• 3.2.3 土壤全氮和植株含氮量
• 3.2.4 土壤pH
• 3.2.5 土壤容重
• 3.2.6 土壤有机碳
• 3.3 数据统计与分析
• 3.4 结果
• 3.4.1 三种提取剂提取的土壤矿质氮
• 3.4.2 春小麦、黑麦草干重及吸氮量
• 3.4.3 不同提取剂提取的土壤矿质氮与植物吸氮量的关系
• 3.5 讨论
• 3.5.1 提取剂对土壤矿质氮测定的影响
• 3.5.2 化学提取法作为反映土壤供氮能力的指标
• 3.6 小结
• 第四章 苜蓿草地土壤氮素矿化特征及其氮素有效性
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 试验地概况
• 4.1.2 土样采集
• 4.1.3 培养试验
• 4.2 测定、计算与分析方法
• 4.2.1 土壤硝态氮含量
• 4.2.2 土壤铵态氮含量
• 4.2.3 土壤全氮和植株含氮量
• 4.2.4 土壤微生物量氮
• 4.2.5 计算方法
• 4.3 数据统计与分析
• 4.4 结果
• 4.4.1 淋洗前后的土壤硝态氮和铵态氮含量的变化
• 4.4.2 培养后的土壤硝态氮和铵态氮含量
• 4.4.3 黑麦草干重、植株含氮量及植株吸氮量
• 4.4.4 培养前后的土壤全氮和微生物量氮含量
• 4.4.5 培养期间的土壤N净矿化速率
• 4.4.6 培养期间的土壤氮的净硝化作用
• 4.4.7 土壤起始矿质氮与土壤供氮能力的关系
• 4.4.8 土壤微生物量氮、土壤全氮与土壤净矿化氮量、植物吸氮量的关系
• 4.5 讨论
• 4.5.1 起始矿质氮对土壤氮矿化和土壤供氮能力的影响
• 4.5.2 植被覆盖对土壤氮矿化的影响
• 4.5.3 施加外源氮对土壤氮矿化的影响
• 4.5.4 苜蓿年龄与土壤氮矿化的关系
• 4.5.5 土壤全氮与土壤氮矿化的关系影响
• 4.5.6 土壤微生物对土壤氮矿化的影响
• 4.5.7 土壤氮的硝化作用
• 4.6 小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 学习期间的研究成果及成绩
• 致谢
• 附录
• 录用证明