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草业学报 2023年第2期32卷 54-64页

作者：常文华马维伟李广徐国荣龙永春甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

为探讨高寒湿地退化对土壤氮转化酶活性的影响,以青藏高原东缘尕海湿地未退化(ND)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(HD)4种不同退化程度0~40 cm土层沼泽草甸为研究对象,研究不同退化与土层中土壤氮转化酶(蛋白酶、脲酶、硝酸还... 详细信息

为探讨高寒湿地退化对土壤氮转化酶活性的影响,以青藏高原东缘尕海湿地未退化(ND)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(HD)4种不同退化程度0~40 cm土层沼泽草甸为研究对象,研究不同退化与土层中土壤氮转化酶(蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶)活性的变化特征及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明:1)随沼泽草甸退化程度加剧,土壤含水量、全氮、铵态氮和微生物生物量氮含量均显著降低,土壤温度与硝态氮含量却显著增加。2)随退化程度加剧,各土层土壤脲酶活性增加、蛋白酶活性降低,且仅在20~40 cm土层存在显著差异;硝酸还原酶活性增加、亚硝酸还原酶活性降低,在0~20 cm土层存在显著差异。3)各退化程度中,土壤脲酶、蛋白酶、亚硝酸还原酶活性均随土层深度的增加而显著下降,硝酸还原酶活性仅在HD显著下降。4)退化程度和土层对4种土壤氮转化酶活性均存在显著影响,且对土壤硝酸酶和亚硝酸还原酶活性存在显著交互作用。5)冗余分析表明土壤含水量对土壤氮转化酶活性变化的贡献率高达67.1%,其是驱动尕海沼泽草甸退化演替过程中土壤氮转化酶活性变化的主导因素。研究结果可为高寒湿地生态系统退化中的土壤酶活性变化规律提供理论依据。

关键词：尕海湿地沼泽草甸退化氮转化酶活性

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低氮胁迫对不同耐瘠性苦荞土壤氮转化酶活性的影响

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水土保持研究 2021年第5期28卷 47-53页

作者：王佳陈伟张强王红阳李亚新山西师范大学地理科学学院山西临汾041004 山西师范大学生命科学学院山西临汾041004 山西省资源环境信息化管理院士工作站山西临汾041004

为研究低氮胁迫对不同耐瘠性苦荞土壤氮转化酶活性的影响,以迪庆苦荞(DQ,耐低氮品种)和‘黑丰1号’(HF,不耐低氮品种)为研究对象,设置3个施氮水平:对照(CK,尿素0 mg/kg)、低氮量(N1,尿素80 mg/kg)、正常施氮量(N_(2),尿素160 mg/kg),对... 详细信息

为研究低氮胁迫对不同耐瘠性苦荞土壤氮转化酶活性的影响,以迪庆苦荞(DQ,耐低氮品种)和‘黑丰1号’(HF,不耐低氮品种)为研究对象,设置3个施氮水平:对照(CK,尿素0 mg/kg)、低氮量(N1,尿素80 mg/kg)、正常施氮量(N_(2),尿素160 mg/kg),对不同耐瘠性苦荞品种土壤的水肥状况及氮转化相关酶活性进行测定分析。结果表明:低氮胁迫对苦荞土壤的水肥状况有显著影响(p氮胁迫下,DQ的土壤含水量、pH、全氮、全磷、NO^(-)_(3)-N及产量比HF高。低氮胁迫对苦荞土壤氮转化相关酶活性亦有显著影响(p氮胁迫下,HF的铵氧化酶活性、蛋白酶活性比DQ高37.61%,253.27%。同时,冗余分析表明品种(p=0.002),土壤含水量(p=0.002),NO^(-)_(3)-N(p=0.012),全钾(p=0.016),是影响土壤中氮转化过程关键酶活性最重要的环境因子。综上所述,迪庆苦荞对根际土壤水肥的保持度及产量高于黑丰,且成熟期迪庆苦荞氮转化酶活性较低,可能是迪庆苦荞通过对土壤中NH+4-N和NO^(-)_(3)-N的选择性吸收来改变根际土壤中的pH值从而影响氮转化酶的活性来调节环境中氮素的供给。因此,建议黄土高原土地养分贫瘠地区选用耐瘠性强苦荞品种,该结果可为黄土高原等土地养分贫瘠地区农业发展提供理论依据和实践参考。

关键词：低氮胁迫氮转化酶活性耐瘠性苦荞

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马尾松人工林林窗对土壤有效氮和氮转化酶活性的影响

马尾松人工林林窗对土壤有效氮和氮转化酶活性的影响

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作者：李建平四川农业大学

学位级别：硕士

马尾松人工林由于树种组成单一、层次结构简单及人为活动的干扰,出现了立地衰退、生产力下降等问题。目前针对马尾松人工林林地退化等关键科学问题,主要采用混交林培育和抚育间伐等技术,以期改变这种现状。抚育间伐作为主要的营林措施之... 详细信息

马尾松人工林由于树种组成单一、层次结构简单及人为活动的干扰,出现了立地衰退、生产力下降等问题。目前针对马尾松人工林林地退化等关键科学问题,主要采用混交林培育和抚育间伐等技术,以期改变这种现状。抚育间伐作为主要的营林措施之一,其采伐形成的林窗在调节林内人工林生长、结构以及生物多样性等方面具有重要作用。然而采伐形成的林窗能否对低效人工林林下生态系统产生持续的积极效应,是否具有最适宜的林窗采伐面积等问题仍不甚清晰。由此,本研究选择了长江上游低山丘陵区39年生马尾松人工林为研究对象,设置100 m2(G1)、225 m2(G2)、400 m2(G3)、625m2(G4)、900m2(G5)、1225 m2(G6)、1600m2(G7)共7个梯度人工林林窗,以林下(US)为对照,分析了不同大小林窗对土壤全氮、铵态氮、硝态氮、脲酶、蛋白酶、羟胺还原酶及亚硝酸还原酶活性的影响,探索了林窗对土壤氮转化的微观机制,结果显示：林窗大小仅对土壤铵态氮含量有显著影响,对其他指标差异影响不显著。各林窗中央的铵态氮和全氮总体上均随林窗增大先升后降,且在400m2的林窗出现最高值,而林窗边缘却相反,表现出先降后升再降的趋势,最低值出现在400 m2和625 m2的林窗。100m2的林窗中央和边缘的硝态氮明显高于其他林窗,225m2～1600m2的林窗中央有“M”的变化趋势,此与秋冬季的蛋白酶活性变化相似。除亚硝酸还原酶在大林窗具有更高的酶活性外,其他酶均表现出小林窗活性较高。林窗大小对土壤养分含量和酶活性的影响与林窗形成时间长短相关,因此本试验还需要长期的观测和比较研究。林窗中央与边缘之间仅土壤羟胺还原酶活性有显著差异。综合来看,土壤全氮为林窗边缘高于中央;林窗中央的铵态氮、脲酶、羟胺还原酶和亚硝酸还原酶活性普遍高于边缘;春冬季小林窗的中央土壤硝态氮略高,夏季边缘较高,秋季与夏季相反：土壤蛋白酶活性在春秋季各林窗的中央普遍低于边缘,夏冬季中央略高。各指标总体上较林下有一定提高。林窗形成初期虽然林窗内植物多样性、水热条件等发生迅速的梯度变化,但其对地下生态过程的改变尚不明显,使得林窗中央与边缘之间有效氮及相关酶活性无明显差异。季节变化对全氮、铵态氮、硝态氮、脲酶、羟胺还原酶、亚硝酸还原酶活性有显著影响,林窗中央和边缘土壤铵态氮总体表现为：春季>夏季>秋季>冬季,而硝态氮却表现为春夏季低于秋冬季。蛋白酶活性高峰期出现在春秋季,低谷期出现在春冬季;羟胺还原酶活性高峰期出现在冬季,低谷期出现在秋季,分别与脲酶、亚硝酸还原酶活性季节动态变化规律一致。说明林窗内的土壤反硝化作用较弱,硝态氮随着植物、微生物的利用及雨水浸出等因素导致流失更多。蛋白酶与羟胺还原酶活性在夏季反而处于较低水平,这可能是因温度较高,全氮含量逐渐降低导致了氨矿化。研究发现春季铵态氮含量高于夏季,其可能是导致蛋白酶活性出现这种现象的重要原因。综上表明,马尾松人工林林窗行成后,改变了林内的微环境和土壤养分的循环过程,这有利于地上植被的恢复与更新。土壤温度和含水量促进了有效氮的积累和氮转化相关酶活性,对反硝化作用有抑制作用。由此可见,土壤温度和含水量是林窗形成初期影响土壤养分循环主要的环境因子。

关键词：马尾松人工林林窗大小林窗位置氮转化酶活性

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硝态氮对设施番茄产量与品质的影响

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核农学报 2024年第7期38卷 1375-1384页

作者：刘智斌薛晓蓉郭志奋刘时瑞白炬杨治平王永亮张强山西农业大学/农业农村部盐碱土改良与利用重点实验室(学科群)/土壤环境与养分资源山西省重点实验室山西太原030031

为探究硝态氮合理替代酰胺态氮对提高设施蔬菜氮素利用率、产量及品质的作用,本试验以设施番茄(Solanum lycopersicum L.)为研究对象,在等氮条件下,设置不同比例的硝态氮替代酰胺态氮处理,NO_(3)^(-)-N∶CO(NH_(2))_(2)-N依次为0∶100(... 详细信息

为探究硝态氮合理替代酰胺态氮对提高设施蔬菜氮素利用率、产量及品质的作用,本试验以设施番茄(Solanum lycopersicum L.)为研究对象,在等氮条件下,设置不同比例的硝态氮替代酰胺态氮处理,NO_(3)^(-)-N∶CO(NH_(2))_(2)-N依次为0∶100(T1)、25∶75(T2)、50∶50(T3)、75∶25(T4)、100∶0(T5),分析不同比例硝态氮处理对设施番茄氮素积累量、产量和品质等的影响,以及氮相关转化酶活性的响应规律。结果表明,与T1和T5处理相比,硝态氮替代50%~75%酰胺态氮(T3~T4)处理的各生育期硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性较高,促进了设施番茄全生育期氮素转化和叶绿素合成,提高了净光合速率,使氮素积累量增加12.82%~20.98%,地上部干物质量增加6.51%~24.16%,产量提高9.41%~26.62%。二次拟合曲线结果表明,硝态氮替代酰胺态氮比例为60.37%时的设施番茄产量达到最高,为77.95 t·hm^(-2)。与T1和T5处理相比,硝态氮替代50%~75%时,设施番茄可溶性固形物、维生素C、还原糖、可溶性糖含量和糖酸比分别提高7.96%~13.51%、10.81%~14.27%、11.11%~16.38%、26.25%~35.67%和27.37%~49.06%,硝酸盐和有机酸含量分别降低21.72%~33.75%和10.73%~22.22%,番茄品质达到最佳。相关性分析结果表明,净光合速率、产量、果实可溶性糖和还原糖含量等与氮素积累量、NR、GS活性呈显著或极显著正相关关系,说明施用硝态氮可通过提高氮转化关键酶活性而提高番茄氮素利用率,进而达到增产提质的目的。综上所述,硝态氮替代60.37%酰胺态氮是设施番茄生产的最佳施肥模式,可有效提高设施番茄产量及品质。本研究结果为实现设施番茄高产优质栽培提供了理论依据和技术参考。

关键词：设施番茄硝态氮酰胺态氮氮转化酶活性

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滴灌方式及生物质炭对温室青椒产量品质及土壤氮转化酶的影响

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中国土壤与肥料 2022年第9期 67-74页

作者：邱虎森张文正刘杰云吕谋超王钰宿州学院环境与测绘工程学院安徽宿州234100 中国农业科学院农田灌溉研究所农业农村部节水灌溉工程重点实验室河南新乡453002

滴灌技术因具有节水、节肥等优点在温室蔬菜种植中广泛应用。生物质炭因其特殊的性质,可改善土壤性质,影响作物生长。深入了解滴灌方式和生物质炭对温室蔬菜产量、品质及土壤氮转化酶的综合影响,对提高水肥利用效率、合理灌溉施肥具有... 详细信息

滴灌技术因具有节水、节肥等优点在温室蔬菜种植中广泛应用。生物质炭因其特殊的性质,可改善土壤性质,影响作物生长。深入了解滴灌方式和生物质炭对温室蔬菜产量、品质及土壤氮转化酶的综合影响,对提高水肥利用效率、合理灌溉施肥具有重要指导意义。本研究在日光温室设置地表滴灌(D)、插入式地下滴灌(ID)、地表滴灌+10 t·hm^(-2)生物质炭(D+B)和插入式地下滴灌+10 t·hm^(-2)生物质炭(ID+B)4个处理,研究两种滴灌方式下添加生物质炭对土壤性质、青椒产量、品质及土壤氮转化酶活性的影响。结果表明,ID较D降低了土壤NO_(3)^(-)-N含量(P活性(P氮,降低了反硝化作用底物。生物质炭增加了脲酶和蛋白酶活性(P酶活性(P氮转化酶活性。

关键词：滴灌方式生物质炭青椒产量青椒品质氮转化酶活性

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低氮胁迫对不同苦荞品种土壤氮转化酶及微生物的影响

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作者：王佳山西师范大学

学位级别：硕士

黄土高原典型土壤是山西省最重要的土地资源之一,该地区土壤多偏碱性且因独特的生态环境而造成氮素流失。苦荞因生长周期短、耐酷旱的特性在生态环境较严酷的地区广泛种植,其植株蛋白质含量丰富,是很好的绿肥和动物饲料,又是山西地域特... 详细信息

黄土高原典型土壤是山西省最重要的土地资源之一,该地区土壤多偏碱性且因独特的生态环境而造成氮素流失。苦荞因生长周期短、耐酷旱的特性在生态环境较严酷的地区广泛种植,其植株蛋白质含量丰富,是很好的绿肥和动物饲料,又是山西地域特色的杂粮。因此,为研究黄土高原氮素胁迫下苦荞根际土壤养分特性、氮转化酶活性及微生物的变化特征,本文综合考虑氮肥浓度(对照:CK;低氮:N1;常氮处理:N2)、苦荞品种(“黑丰1号”,HF;“迪庆苦荞”,DQ)及生育期(苗期,S;花期,F;成熟期,M)三个因素,研究了苦荞根际中的土壤理化特征、氮素转化酶和功能菌群,以期揭示黄土高原苦荞土壤氮素转化规律及其内在机制的深入,为黄土高原瘠薄地区农田氮肥优化管理提供科学依据。主要研究结果如下:(1)不同氮处理及苦荞品种对根际土壤养分产生显著影响。1)裂区方差检验结果显示,在S时期,氮处理、品种、时期及三者交互作用均对根际土壤的含水量、p H、有机质、碱解氮、NH、全氮产生显著影响;而F时期,氮处理、品种、时期及三者交互作用均对根际土壤的p H、有机质、碱解氮、NH、全氮、全磷、速效钾、速效磷产生显著影响;M时期,氮处理、品种、时期及三者交互作用均对根际土壤的含水量、p H、有机质及NO产生显著影响。2)整个生育期结束后,N2处理下,DQ根际土壤的有机质、p H、速效钾、铵态氮、硝态氮、全氮、全钾均显著高于HF;N1处理下,DQ根际土壤的p H、碱解氮、全氮、全磷、硝态氮均显著高于HF;CK处理下,DQ根际土壤的含水量、有机质、硝态氮、全氮、全磷均显著比HF高。在三个不同氮浓度的处理下,耐低氮品种根际土壤养分含量大部分均比不耐低氮品种高。(2)不同氮处理及苦荞品种对根际土壤氮转化酶活性产生显著影响。1)除S时期的脲酶和蛋白酶,品种对其他不同时期土壤氮转化酶活性均产生了极显著差异;氮处理均对土壤氮转化酶活性产生了极显著差异;除了S时期的脲酶、M时期的铵氧化酶及蛋白酶,品种和氮处理及时期三者之间的交互作用也对土壤氮转化酶活性产生显著影响。2)整个生育期结束后,三个氮处理下,DQ根际土壤的脲酶、铵氧化酶活性均比HF高,但在三个处理下,HF根际土壤的蛋白酶活性均比DQ高。(3)不同氮处理及苦荞品种对根际土壤微生物产生显著影响。1)AOA群落α-多样性中Ace指数受到品种、氮处理与品种交互作用的显著影响。在整个生育期结束后,两个品种OTUs个数、Chao1在N2处理下显著高于CK;在N1处理下,DQ的Shannon、Simpson指数均大于HF;N2处理下,DQ的Shannon指数大于HF,而HF的Simpson指数大于DQ。AOB群落α-多样性中Shannon指数和Simpson指数受到不同氮处理的显著影响。在N1处理下,DQ的Simpson指数大于HF。2)AOA属水平上群落和AOB属水平上群落在不同生育期其种群结构特征也具有差异。AOA属水平上群落在三个时期均为Candidatus-Nitrosocaldus相对丰度较高,且在生育期内三个氮处理下均为DQ大于HF;AOB属水平上群落只在成熟期,Nitrosomonas相对丰度较高。在CK及N2处理下,HF该菌种所占比重高于DQ,在N1处理下,DQ该菌种所占比重高于HF。(4)苦荞根际土壤环境因子与氨氧化微生物及酶活性相互影响。1)土壤理化性质与AOA、AOB多样性具有显著的相关性。2)通过对土壤理化性质及酶活性进行蒙特卡洛检验及排序表明,全磷、蛋白酶、铵氧化酶是AOA-amo A基因群落关键的驱动因子;全钾、NH、有机质、全磷是AOB-amo A基因群落关键的驱动因子。3)相关分析表明,酶活性与理化性质也具有显著的相关性。其中,脲酶活性、蛋白酶活性和铵氧化酶活性均与NH呈正相关,NH成为影响氮转化酶活性的主要影响因子。综上所述,在低氮胁迫下,耐氮品种在收获后土壤中养分含量较不耐氮品种的更高,可以减少下一季作物的肥料用量;随着生育期的推进,低氮胁迫下根际土壤酶活性不断增加,且与氮敏感的苦荞相比,耐氮苦荞中土壤酶对低氮响应较为敏感,这可能反过来影响农业生态系统中的微生物群落的多样性、底物的分解过程及养分的循环,进而影响氮的有效性。因此,耐氮品种(即迪庆品种)在当地贫瘠的土壤中对氮素的利用效率及适应胁迫性较不耐氮品种(黑丰一号)更好,且80mg/kg的施氮量最接近当地的氮肥浓度,以上均为黄土高原养分贫瘠地区提供理论参考。

关键词：耐低氮苦荞氮转化酶活性氨氧化古菌氨氧化细菌黄土高原

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