目錄
上篇 土壤氮轉(zhuǎn)化研究的新認(rèn)識(shí)
第1章 土壤氮循環(huán)過(guò)程概述 3
1.1 氮的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程 3
1.2 土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程 5
1.2.1 生物固氮過(guò)程 7
1.2.2 無(wú)機(jī)氮同化過(guò)程 8
1.2.3 有機(jī)氮礦化過(guò)程 9
1.2.4 硝化過(guò)程 10
1.2.5 反硝化過(guò)程 12
1.2.6 厭氧氨氧化過(guò)程 14
1.2.7 鐵氨氧化過(guò)程 15
1.2.8 硝態(tài)氮異化還原為銨過(guò)程 17
1.2.9 無(wú)機(jī)氮非生物固定過(guò)程 18
1.3 土壤各形態(tài)氮的行為特性 19
1.4 土壤氮轉(zhuǎn)化速率研究方法存在的問(wèn)題 20
第2章 土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率的地帶性規(guī)律及氮素保持機(jī)制 22
2.1 土壤氮轉(zhuǎn)化特點(diǎn)的地帶性規(guī)律 22
2.1.1 硝化速率的地帶性規(guī)律 22
2.1.2 反硝化潛力和產(chǎn)物比例的地帶性規(guī)律 27
2.1.3 硝態(tài)氮同化和DNRA速率的地帶性規(guī)律 33
2.1.4 土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率組合特點(diǎn)的地帶性規(guī)律 34
2.2 與氣候契合的土壤氮素保持機(jī)制 38
2.3 土壤N2O產(chǎn)生途徑的地區(qū)差異 41
第3章 農(nóng)業(yè)利用對(duì)土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響及其作用機(jī)制 44
3.1 農(nóng)業(yè)利用對(duì)土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響 44
3.1.1 農(nóng)業(yè)利用對(duì)紅壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程及氮素保持機(jī)制的影響 44
3.1.2 農(nóng)業(yè)利用對(duì)溫帶土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響 46
3.2 農(nóng)業(yè)利用對(duì)紅壤N2O 產(chǎn)生途徑的影響 48
3.3 長(zhǎng)期肥料管理措施對(duì)旱地土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響及機(jī)制 49
3.3.1 長(zhǎng)期肥料管理措施對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響 49
3.3.2 長(zhǎng)期肥料管理措施對(duì)土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率的影響 50
3.3.3 作物產(chǎn)量和氮損失與氮轉(zhuǎn)化速率的關(guān)系 53
3.4 長(zhǎng)期肥料管理措施對(duì)旱地土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響——Meta分析 56
3.4.1 長(zhǎng)期肥料管理措施對(duì)土壤性質(zhì)和作物產(chǎn)量的影響 56
3.4.2 長(zhǎng)期肥料管理措施對(duì)土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率的影響 58
3.4.3 長(zhǎng)期肥料管理措施對(duì)土壤有效氮供應(yīng)途徑的影響 62
第4章 土壤-作物氮形態(tài)契合程度與氮肥利用率的關(guān)系 65
4.1 土壤-作物氮形態(tài)契合關(guān)系對(duì)作物氮肥吸收率的影響 65
4.1.1 供試土壤的氮轉(zhuǎn)化特點(diǎn) 65
4.1.2 土壤-作物氮形態(tài)契合有利于提高作物氮肥吸收率 67
4.2 土壤-作物氮形態(tài)契合關(guān)系對(duì)產(chǎn)量、氮利用率及氮損失的影響 69
4.2.1 供試土壤氮轉(zhuǎn)化特點(diǎn)與無(wú)機(jī)氮?jiǎng)討B(tài) 70
4.2.2 土壤-作物氮形態(tài)契合提高作物產(chǎn)量、生物量和總吸氮量 71
4.2.3 土壤-作物氮形態(tài)契合對(duì)農(nóng)業(yè)增效減排的重要意義 73
4.3 水稻土氮轉(zhuǎn)化的區(qū)域特點(diǎn)及其對(duì)水稻生產(chǎn)的影響 76
4.3.1 水稻土pH 的區(qū)域分布特征 77
4.3.2 水稻氮利用率的區(qū)域分布特征 78
4.3.3 水稻土氮轉(zhuǎn)化的區(qū)域分布特征 79
4.3.4 水稻氮利用率和氮損失與水稻土氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率的關(guān)系 81
4.4 土壤-作物氮形態(tài)契合原理對(duì)氮素調(diào)控的指導(dǎo)意義 83
4.4.1 土壤氮轉(zhuǎn)化特點(diǎn)對(duì)氮穩(wěn)定劑調(diào)控土壤氮形態(tài)的影響 83
4.4.2 土壤氮轉(zhuǎn)化特點(diǎn)對(duì)氮穩(wěn)定劑影響水稻產(chǎn)量的調(diào)控作用 84
4.4.3 土壤-作物氮形態(tài)契合原理對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義 86
第5章 植物對(duì)異養(yǎng)硝化的驅(qū)動(dòng)作用及其生態(tài)意義 87
5.1 植物活動(dòng)對(duì)土壤有機(jī)氮異養(yǎng)硝化的驅(qū)動(dòng)作用 88
5.2 植物激發(fā)土壤有機(jī)氮異養(yǎng)硝化的生態(tài)意義 91
第6章 植物-土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋?zhàn)饔?95
6.1 小麥與土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋?zhàn)饔?95
6.1.1 短期種植小麥對(duì)土壤性質(zhì)的影響 96
6.1.2 種植小麥對(duì)土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率的影響 96
6.1.3 小麥氮吸收速率 98
6.1.4 小麥氮吸收與土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋關(guān)系 98
6.2 玉米與土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋?zhàn)饔?101
6.2.1 短期種植玉米對(duì)土壤性質(zhì)的影響 101
6.2.2 種植玉米對(duì)土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率的影響 101
6.2.3 玉米氮吸收速率 103
6.2.4 玉米氮吸收與土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋關(guān)系 104
6.3 水稻與土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋?zhàn)饔?106
6.3.1 短期種植水稻對(duì)土壤性質(zhì)的影響 106
6.3.2 種植水稻對(duì)土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率的影響 106
6.3.3 水稻氮吸收速率與氮利用率 109
6.3.4 水稻氮吸收與土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋關(guān)系 111
6.4 植物-土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程互饋?zhàn)饔玫陌l(fā)生機(jī)理 113
6.4.1 土壤pH對(duì)玉米-土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程互饋?zhàn)饔玫挠绊?113
6.4.2 土壤氮供應(yīng)能力對(duì)玉米-土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程互饋?zhàn)饔玫挠绊?115
6.4.3 光合產(chǎn)物輸入對(duì)玉米-土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程互饋?zhàn)饔玫挠绊?120
6.4.4 玉米基因型對(duì)玉米-土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程互饋?zhàn)饔玫挠绊?124
6.5 作物-土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程互饋?zhàn)饔脤?duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義 131
6.5.1 選擇氮肥品種 133
6.5.2 優(yōu)化施肥時(shí)間 134
6.5.3 制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃和新品種引種政策 134
6.5.4 判斷氮素調(diào)控措施的優(yōu)劣 134
6.5.5 挖掘土壤供氮能力 134
6.5.6 培育氮高效作物良種 135
下篇 土壤氮轉(zhuǎn)化研究的新方法
第7章 土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率研究方法 139
7.1 15N同位素稀釋法基本原理與初級(jí)轉(zhuǎn)化速率計(jì)算方法 139
7.2 氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率的數(shù)值模型分析方法 141
7.2.1 FLUAZ模型 141
7.2.2 Ntrace模型 143
7.2.3 NtracePlant模型的重要意義 144
7.3 15N穩(wěn)定同位素成對(duì)標(biāo)記方法 146
7.3.1 15N成對(duì)標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 146
7.3.2 土壤樣品準(zhǔn)備 148
7.3.3 標(biāo)記方法 148
7.3.4 氮加入量、15N豐度和標(biāo)記物種類 150
7.3.5 初始取樣時(shí)間 153
7.3.6 土壤和植物樣品處理與儲(chǔ)存 154
7.3.7 無(wú)機(jī)氮樣品前處理技術(shù) 155
7.3.8 同位素示蹤實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源與減小誤差的關(guān)鍵技術(shù) 157
7.3.9 Ntrace模型運(yùn)算前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理工作 158
7.3.10 Ntrace模型輸出數(shù)據(jù) 158
第8章 土壤N2O溯源方法 161
8.1 土壤N2O庫(kù)源解析方法 162
8.1.1 *和*兩庫(kù)源解析方法 162
8.1.2 *和土壤有機(jī)氮三庫(kù)源解析方法 162
8.2 NtraceGas模型分析方法 163
8.3 N2O同位素異位體法 164
8.3.1 同位素異位體方法N2O溯源的基本原理 164
8.3.2 基于同位素混合模型定量土壤N2O產(chǎn)生途徑 165
第9章 土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率的地帶性規(guī)律研究方法 169
9.1 地帶性森林土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率研究方法 169
9.1.1 供試土壤 169
9.1.2 15N成對(duì)標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 169
9.1.3 土壤理化性質(zhì)分析方法 170
9.2 土壤N2O三庫(kù)源解析研究方法 171
9.2.1 供試土壤 171
9.2.2 15N成對(duì)標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 171
9.2.3 土壤理化性質(zhì)分析方法 171
9.2.4 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 171
9.3 土壤氮轉(zhuǎn)化特點(diǎn)對(duì)溪流氮形態(tài)組成的調(diào)控作用研究方法 172
9.3.1 溪流選取與水樣采集方法 172
9.3.2 土壤氮初級(jí)轉(zhuǎn)化速率和土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)獲取方法 173
9.4 土壤反硝化潛力和氣態(tài)產(chǎn)物比例研究方法 173
9.4.1 選擇反硝化潛力測(cè)定方法 173
9.4.2 反硝化潛力測(cè)定方法 181
9.4.3 土壤反硝化潛力和氣態(tài)產(chǎn)物比例的地帶性規(guī)律研究方法 181
第10章 農(nóng)業(yè)利用對(duì)土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響研究方法 183
10.1 農(nóng)業(yè)利用對(duì)紅壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程及氮素保持機(jī)制的影響研究方法 183
10.1.1 土壤樣品 183
10.1.2 15N成對(duì)標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 183
10.1.3 土壤理化性質(zhì)分析方法 183
10.1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 184
10.2 農(nóng)業(yè)利用對(duì)溫帶土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響研究方法 184
10.2.1 土壤樣品 184
10.2.2 15N成對(duì)標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 185
10.2.3 土壤理化性質(zhì)分析方法 185
10.2.4 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 185
10.3 農(nóng)業(yè)利用對(duì)紅壤N2O 產(chǎn)生途徑的影響研究方法 185
10.3.1 土壤樣品 185
10.3.2 N2O排放及溯源實(shí)驗(yàn)方法 185
10.3.3 N2O濃度及其同位素特征值的分析方法 186
10.3.4 N2O溯源計(jì)算方法 186
10.4 長(zhǎng)期肥料管理措施對(duì)旱地土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響研究方法 186
10.4.1 長(zhǎng)期肥料管理定位試驗(yàn)介紹 186
10.4.2 15N成對(duì)標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 187
10.4.3 N2O排放量、氮淋溶損失量測(cè)定方法 187
10.4.4 土壤理化性質(zhì)分析方法 188
10.4.5 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 188
10.5 長(zhǎng)期肥料管理措施影響土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的Meta分析方法 188
第11章 土壤-作物氮形態(tài)契合程度與氮利用率的關(guān)系研究方法 189
11.1 土壤-作物氮形態(tài)契合關(guān)系對(duì)作物氮肥吸收率的影響研究方法 189
11.1.1 土壤與作物 189
11.1.2 盆栽實(shí)驗(yàn) 189
11.1.3 15N成對(duì)標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 190
11.1.4 土壤理化性質(zhì)分析方法 190
11.1.5 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 190
11.2 土壤-作物氮形態(tài)契合關(guān)系對(duì)產(chǎn)量、NUE的影響研究方法 191
11.2.1 研究區(qū)簡(jiǎn)介 191
11.2.2 小區(qū)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 191
11.2.3 15N成對(duì)標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 192
11.2.4 土壤理化性質(zhì)分析方法 192
11.2.5 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 193
11.3 水稻土氮轉(zhuǎn)化特點(diǎn)及其對(duì)水稻生產(chǎn)的影響研究方法 193
11.3.1 土壤樣品 193
11.3.2 15N成對(duì)標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 193
11.3.3 盆栽實(shí)驗(yàn) 194
11.3.4 土壤理化性質(zhì)分析方法 194
11.3.5 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 194
11.4 土壤-作物氮形態(tài)契合原理對(duì)氮素調(diào)控措施的指導(dǎo)意義研究方法
195
11.4.1 研究區(qū)簡(jiǎn)介 195
11.4.2 小區(qū)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 195
11.4.3 土壤理化性質(zhì)分析方法 196
11.4.4 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 196
第12章 植物-土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋?zhàn)饔醚芯糠椒?197
12.1 小麥與土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋?zhàn)饔醚芯糠椒?197
12.1.1 供試土壤 197
12.1.2 小麥15N成對(duì)標(biāo)記盆栽實(shí)驗(yàn) 197
12.1.3 土壤理化性質(zhì)分析方法 198
12.1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 198
12.2 玉米與土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋?zhàn)饔醚芯糠椒?198
12.2.1 供試土壤 198
12.2.2 玉米15N 成對(duì)標(biāo)記盆栽實(shí)驗(yàn) 199
12.2.3 土壤理化性質(zhì)分析方法 199
12.2.4 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 200
12.3 水稻與土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程的互饋?zhàn)饔醚芯糠椒?200
12.3.1 供試土壤 200
12.3.2 水稻15N 成對(duì)標(biāo)記盆栽實(shí)驗(yàn) 200
12.3.3 土壤理化性質(zhì)分析方法 201
12.3.4 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 201
12.4 植物-土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程互饋?zhàn)饔玫陌l(fā)生機(jī)理研究方法 201
12.4.1 土壤樣品 201
12.4.2 15N成對(duì)標(biāo)記盆栽實(shí)驗(yàn) 202
12.4.3 土壤理化性質(zhì)分析方法 203
12.4.4 數(shù)據(jù)計(jì)算方法 204
主要參考文獻(xiàn) 205