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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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基于生物多样性保护的兴安落叶松与白桦最佳混交比例要要要以阿尔山林区为例
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中国能源消费碳排放的时空特征 舒娱琴 渊源怨缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土丘陵沟壑区坡面尺度土壤水分空间变异及影响因子 姚雪玲袁傅伯杰袁吕一河 渊源怨远员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
新疆艾比湖流域土壤有机质的空间分布特征及其影响因素 王合玲袁张辉国袁秦摇 璐袁等 渊源怨远怨冤噎噎噎噎噎噎
雅鲁藏布江山南宽谷风沙化土地土壤养分和粒度特征 李海东袁沈渭寿袁邹长新袁等 渊源怨愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
一株溶藻细菌对海洋原甲藻的溶藻效应 史荣君袁黄洪辉袁齐占会袁等 渊源怨怨猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
砷形态对黑藻和竹叶眼子菜有机酸含量的影响 钟正燕袁王宏镔袁王海娟袁等 渊缘园园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
七项河流附着硅藻指数在东江的适用性评估 邓培雁袁雷远达袁刘摇 威袁等 渊缘园员源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
杭州湾滨海湿地不同植被类型沉积物磷形态变化特征 梁摇 威袁邵学新袁吴摇 明袁等 渊缘园圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
剪形臂尾轮虫形态的时空变化及其与生态因子间的关系 葛雅丽袁席贻龙袁马摇 杰袁等 渊缘园猿源冤噎噎噎噎噎噎噎
太湖流域河流水质状况对景观背景的响应 周摇 文袁刘茂松袁徐摇 驰袁等 渊缘园源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
荒漠植物白刺属 源 个物种的生殖分配比较 李清河袁辛智鸣袁高婷婷袁等 渊缘园缘源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
臭氧浓度升高对香樟叶片光合色素及抗过氧化的影响及其氮素响应 牛俊峰袁张巍巍袁李摇 丽袁等 渊缘园远圆冤噎噎
不同密度下凤仙花重要形态性状与花朵数的关系 田旭平袁常摇 洁袁李娟娟袁等 渊缘园苑员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
五种高速公路边坡绿化植物的生理特性及抗旱性综合评价 谭雪红袁高艳鹏袁郭小平袁等 渊缘园苑远冤噎噎噎噎噎噎
散孔材与环孔材树种枝干尧叶水力学特性的比较研究 左力翔袁李俊辉袁李秧秧袁等 渊缘园愿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
北京城区行道树国槐叶面尘分布及重金属污染特征 戴斯迪袁马克明袁宝摇 乐 渊缘园怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
南亚热带米老排人工林碳贮量及其分配特征 刘摇 恩袁 刘世荣 渊缘员园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
植物生活史型定量划分及其权重配置方法要要要以四棱豆生活史型划分为例 赵则海 渊缘员员园冤噎噎噎噎噎噎噎
半干旱区湿地鄄干草原交错带边界判定及其变化 王摇 晓袁张克斌袁杨晓晖袁等 渊缘员圆员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运的影响 吴光磊袁郭立月袁崔正勇袁等 渊缘员圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎
氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性及无机氮含量的影响 熊淑萍袁车芳芳袁马新明袁等 渊缘员猿愿冤噎噎噎
基于数字相机的冬小麦物候和碳交换监测 周摇 磊袁何洪林袁孙晓敏袁等 渊缘员源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土高原半湿润区气候变化对冬小麦生长发育及产量的影响 姚玉璧袁王润元袁杨金虎袁等 渊缘员缘源冤噎噎噎噎噎
基于土地破坏的矿区生态风险评价院理论与方法 常摇 青袁邱摇 瑶袁谢苗苗袁等 渊缘员远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于生态位的山地农村居民点适宜度评价 秦天天袁齐摇 伟袁李云强袁等 渊缘员苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
氯虫苯甲酰胺对黑肩绿盲蝽实验种群的影响 杨摇 洪袁王摇 召袁金道超 渊缘员愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎远 种植物次生物质对斜纹夜蛾解毒酶活性的影响 王瑞龙袁孙玉林袁梁笑婷袁等 渊缘员怨员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
云南元江芒果园桔小实蝇成虫日活动规律及空间分布格局 叶文丰袁李摇 林袁孙来亮袁等 渊缘员怨怨冤噎噎噎噎噎噎
重庆市蝴蝶多样性环境健康指示作用和环境监测评价体系构建 邓合黎袁马摇 琦袁李爱民 渊缘圆园愿冤噎噎噎噎噎
专论与综述
生态系统服务竞争与协同研究进展 李摇 鹏袁姜鲁光袁封志明袁等 渊缘圆员怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
中国沿海无柄蔓足类研究进展 严摇 涛袁黎祖福袁胡煜峰袁等 渊缘圆猿园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
冰雪灾害对森林的影响 郭淑红袁薛摇 立 渊缘圆源圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同干扰因素对森林和湿地温室气体通量影响的研究进展 杨摇 平袁仝摇 川 渊缘圆缘源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
采石场废弃地的生态重建研究进展 杨振意袁薛摇 立袁许建新 渊缘圆远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
基于地统计学和 悦云陨样地的浙江省森林碳空间分布研究 张摇 峰袁杜摇 群袁葛宏立袁等 渊缘圆苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿源源鄢扎澡鄢孕鄢 预 苑园郾 园园鄢员缘员园鄢猿远鄢圆园员圆鄄园愿
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封面图说院 秋色藏野驴群要要要秋天已经降临在海拔 源圆园园 多米的黄河源区袁红色的西伯利亚蓼渊生于盐碱荒地或砂质含盐碱土
壤冤铺满大地袁间有的高原苔草也泛出了金黄袁行走在上面的藏野驴们顾不上欣赏这美丽的秋色袁只是抓紧时间在严
冬到来之前取食袁添肥增膘以求渡过青藏高原即将到来的漫长冬天遥
彩图提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援 糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援 糟燥皂
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第 32 卷第 16 期
2012 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 16
Aug. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:行业(农业)科研专项(201103001);河南省现代农业产业技术体系鄄小麦产业体系(S2010鄄01鄄G04)
收稿日期:2011鄄11鄄06; 摇 摇 修订日期:2012鄄05鄄31
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: xiaochun. w@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201111061681
熊淑萍,车芳芳,马新明,王小纯,安帅,李燕强. 氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性及无机氮含量的影响. 生态学报,2012,32(16):
5138鄄5145.
Xiong S P, Che F F, Ma X M, Wang X C, An S, Li Y Q. Effects of nitrogen form on the activity of nitrogen bacteria group and inorganic nitrogen in
rhizosphere soil of winter wheat. Acta Ecologica Sinica,2012,32(16):5138鄄5145.
氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性
及无机氮含量的影响
熊淑萍1,2,车芳芳1,2,马新明1,2,王小纯2,3,*,安摇 帅2,3,李燕强1,2
(1. 河南农业大学农学院,郑州摇 450002; 2. 河南省粮食作物生理生态与遗传改良重点实验室,郑州摇 450002;
3. 河南农业大学生命科学学院,郑州摇 450002)
摘要:采用大田盆栽方法研究了硝态氮肥、铵态氮肥、酰胺态氮肥 3 种氮肥形态对冬小麦品种豫麦 50 生育中后期(拔节期、开花
期、花后 14 d、花后 28 d)根际土壤氮转化相关微生物活性、酶活性和根际土壤 NH+4 离子、NO-3 离子含量的影响。 结果表明:随
着生育期的推进,除脲酶外,氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌和蛋白酶活性变化的均为“倒 V冶型变化特征,以花后
14 d活性最强;而脲酶活性在拔节期最强,并且其活性远大于其它微生物及酶。 氮肥形态对根际土壤氮素生理群及无机氮的影
响不同。 酰胺态氮肥促进了根际氨化细菌、反硝化细菌、脲酶、蛋白酶的活性,而硝化细菌、亚硝化细菌在硝态氮肥条件下活性
较强。 除拔节期外,土壤中 NH+4 离子在铵态氮肥处理下含量较高,NO-3 离子在酰氨态氮肥处理下含量较高。 因此,酰胺态氮能
够促进小麦根际土壤有机氮的分解,硝态氮肥可以促进土壤中氨的转化,以利于小麦根系的吸收与利用。 氮肥形态主要是通过
影响土壤中氮素生理类群及酶的活性,从而影响土壤中无机氮的含量。
关键词:氮肥形态;小麦根际;氮素生理群;土壤无机氮
Effects of nitrogen form on the activity of nitrogen bacteria group and inorganic
nitrogen in rhizosphere soil of winter wheat
XIONG Shuping1,2, CHE Fangfang1,2, MA Xinming1,2, WANG Xiaochun2,3,*, AN Shuai2,3, LI Yanqiang1,2
1 College of Agronomy, He忆nan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China
2 Key Laboratory of Physiology, Ecology and Genetic Improvement of Food Crops in Henan Province, Zhengzhou 450002, China
3 College of Life Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China
Abstract: Fertilization with different forms of nitrogen is an important measure to regulate nitrogen metabolism of wheat
(Triticum aestivum L. ) . Soil microorganisms and enzymes play significant roles in nutrient transformation and
decomposition. Their activities may affect how different forms of nitrogen fertilizer influence nitrogen metabolism in wheat.
To understand the effects of nitrogen form on soil nitrogen bacteria group and soil enzyme activity, pot experiments using the
wheat cultivar ‘Yumai 50爷 were carried out in a sandy loam at the Experimental Farm of Henan Agricultural University in
2009 and 2010. The soil contained 14. 29 g / kg organic matter, 1. 50 g / kg total N, 16. 9 mg / kg Olsen鄄P and 195. 95 mg /
kg NH4OAc鄄K. Each pot (30 cm diameter, 38 cm tall) was filled with 20 kg of sieved dry soil. Nitrogen forms were NH
-
2 鄄
N as CO(NH2) 2 鄄N, NH
+
4 鄄N as NH4HCO3, and NO
-
3 鄄N as NaNO3 . The nitrification inhibitor dicyandiamide was applied to
each pot. Prior to sowing, each pot received 3. 06 g N, 2. 9 g P2O5, and 3. 3 g K2O; an additional 2. 04 g N was also
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applied to each pot during the wheat elongation stage. Seven plants from each pot were selected when the plants had five
leaves. The experiment was arranged in a completely randomized design with 15 replications, and all pots were managed in
the same way. Rhizosphere soil samples from a depth of 5—20 cm for each treatment were taken
at elongation stage (March 25), anthesis (April 30), 14 days after anthesis (May 14), and 28 days after anthesis
(May 28). Soil samples were put into sterile bags and transported to the lab as quickly as possible. Part of each soil sample
was sieved through a 1 mm screen for analysis of (1) the activities of amination, nitrobacteria, nitrite bacteria, and
denitrifying bacteria and ( 2 ) inorganic nitrogen ( NH+4 鄄N and NO
-
3 鄄N) contents, and part was air鄄dried for ( 3 )
determination of soil enzyme (urease and protease) activities. This study showed that the activity of nitrogen bacteria group
and enzymes in rhizosphere soils planted with wheat responded differently to nitrogen form. Overall, amination,
nitrobacteria, nitrite bacteria, denitrifying bacteria, and protease activities graphed as inverted “V冶鄄shapes that peaked 14
days after anthesis. Urease activity peaked at the jointing stage and was much higher than the activities of amination,
nitrobacteria, nitrite bacteria, denitrifying bacteria, and proteases in all studied stages. The different nitrogen forms had
different effects on soil nitrogen bacteria group, soil enzyme activity, and inorganic nitrogen. When CO(NH2 ) 2 鄄N was
applied to Yumai 50, the activities of urease, protease, and amination in the rhizosphere soil increased substantially. The
content of NH+4 鄄N in the soil was highest when NH4HCO3 was applied, and the content of NO
-
3 鄄N in the soil was highest
when CO(NH2) 2 鄄N was provided. Therefore, CO(NH2) 2 鄄N could promote decomposition and the use of organic nitrogen,
and the conversion of ammonia in the soil was promoted under NaNO3 . Nitrogen form affected the content of organic nitrogen
in the soil by affecting nitrogen bacteria and the activities of enzymes in the rhizosphere.
Key Words: nitrogen form; wheat rhizosphere; nitrogen bacteria group; inorganic nitrogen in soil
土壤氮素转化过程是全球生态系统氮素循环中最重要的组成部分,微生物在土壤氮素形态转化过程中起
主导作用。 土壤微生物氮素生理类群主要有土壤自生固氮菌、氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌及反硝化细
菌,它们直接参与有机氮的矿化、无机氮的固定以及生物固氮、氨化、硝化、反硝化等一系列土壤氮素形态转化
过程[1],并因其种群比例和活性的变化,影响土壤供应无机氮的能力,从而对作物的生长发育起到调控作
用[2鄄3],成为是衡量土壤质量、维持土壤肥力和作物生产力的一个重要指标[4鄄5],因此,研究土壤微生物和酶活
性及含氮化合物的形态转化过程对于认识和调控土壤氮素循环、提高作物产量、降低氮素损失及其对环境的
有害影响具有重要的意义。
施氮可以提高土壤微生物群落的丰富度和功能多样性[6]。 改进施肥方法如增施有机肥[7]、有机无机肥
料配施[8鄄10]和施用包膜控释尿素[11],有利于提高土壤微生物数量或酶活性。 不同形态氮素对土壤微生物数
量的影响差异显著,马宗斌等[12]研究表明,施用硝态氮,对小麦根际土壤真菌、细菌和放线菌数量均具有明显
的促进作用,严君等[13]认为大豆根际土壤中真菌和放线菌数量在蛋白态氮处理下显著增加,而细菌在酰胺态
氮处理下数量最多。 也有研究认为,微生物更易利用铵态氮[14]。 可见,前人研究主要集中于氮素与土壤微生
物数量关系上,而微生物的活性特别是不同微生物在土壤氮素转化过程中的作用强度未给关注,尚不能很好
的反映不同形态氮肥在具体转化过程中的作用机制。 因此,本文以豫麦 50 为材料,研究施用酰胺态氮、铵态
氮和硝态氮肥对小麦根际土壤氮素生理群活性及硝态氮和铵态氮含量的影响,揭示不同形态氮肥对小麦根际
土壤氮素吸收利用及转化的影响,旨在为减少氮素损失、提高氮肥利用率、建立合理的施肥制度提供理论
依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 试验处理与设计
2009—2010 年冬小麦生长季,在河南农业大学科教园区进行大田盆栽试验。 盆钵直径 30cm,深 38cm。
供试小麦品种为豫麦 50,用土取自园区 0—30 cm 耕层,土壤为黄潮土,基础养分含量为: 有机质 14. 29 g / kg、
9315摇 16 期 摇 摇 摇 熊淑萍摇 等:氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性及无机氮含量的影响 摇
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全氮 1. 50 g / kg、碱解氮 57. 17 mg / kg、有效磷 16. 9 mg / kg、速效钾 195. 95 mg / kg、pH值为 7. 94。
每盆装干土 20 kg,装土前过筛,设 3 个氮肥形态处理,分别为 N1:硝态氮肥(分析纯 NaNO3)、N2:铵态氮
肥(分析纯 NH4HCO3)、N3:酰胺态氮肥(分析纯尿素)。 每盆施纯氮 5. 1g,K2O 3. 3g 和 P2O52. 9g,磷、钾肥于
播种期一次性施入,氮肥按 6:4 的比例分别于播种期和拔节期施入,混肥前每盆施入总氮量 10%的硝化抑制
剂双氰胺(DCD),以保证氮肥形态的相对稳定。 施用的肥料和土壤在装盆前充分混匀,每盆上层均覆 5cm未
混肥土壤,以尽量避免氮素的挥发损失,将所有盆埋于大田,盆内土壤与盆外大田齐平。 每个处理 15 盆,共计
45 盆。 10 月 18 日播种,每盆播种 14 粒,5 叶期定苗,每盆定 7 株。 根据天气状况和小麦的需水规律,采用称
重法定量灌水,使各处理间灌水量完全一致。
1. 2摇 测定项目与方法
1. 2. 1摇 土样采集
各处理分别在小麦拔节期(03鄄25)、开花期(04鄄30)、花后 14 d(05鄄14)和花后 28 d(05鄄28),于晴天 10:00
左右,每处理各取 3 盆将 5—20cm根系带土样挖出,用根际土壤采集方法取土[15],土样混匀后装入无菌纸袋,
立即带回实验室。 将新鲜土样研磨过 1mm筛,一部分测定土壤微生物活性与无机氮含量,另一部分经自然风
干后测定土壤酶活性。
1. 2. 2摇 根际土壤微生物活性
土壤氨化细菌活性采用土壤培养法[15]。 28益温度下培养 10d,奈氏试剂法测定 NH+4 鄄N 含量,以 1g 干土
每天 NH+4 鄄N的增加量表示土壤氨化细菌活性(滋g·g-1·d-1)。
硝化细菌活性和亚硝化细菌活性均采用培养基接种土壤悬液法[15],28毅C温度下培养 15d,采用格利斯试
剂比色法测定亚硝酸根的含量。 其中,亚硝化细菌活性测定以土壤悬液加入灭菌后的亚硝酸细菌培养基中,
用 NO-2增加量表示亚硝化细菌的活性(滋g·g-1·d-1)。 硝化细菌活性测定以土壤悬液加入灭菌后的硝酸细菌培
养基中,用 NO-2减少量表示硝化细菌的活性(滋g·g-1·d-1)。
反硝化作用强度采用硝酸盐消失法[15]。 在真空干燥器中抽真空,28毅C温度培养 2d,采用酚二磺比色法,
测定 NO-3 鄄N的含量。 用 NO-3 鄄N减少量表示反硝化细菌活性(滋g·g-1·d-1)。
1. 2. 3摇 根际土壤脲酶和蛋白酶活性
用苯酚钠比色法测定脲酶活性,以 24h后 1g土壤中 NH+4 鄄N的 滋g数表示脲酶活性(滋g·g-1·d-1)。
用茚三酮比色法测定蛋白酶活性,以24h后1g土壤中氨基酸变化的滋g数表示蛋白酶活性(滋g·g-1·d-1)[16]。
1. 2. 4摇 根际土壤 NH+4 离子、NO-3 离子含量
用德国 BRAN+LUEBBE公司产 AA3 流动分析仪(AA3 Digital Colorimeter)测定土壤 NH+4 离子、NO-3 离子
含量(mg / kg)。
1. 3摇 数据处理
利用 Excel 2003 计算平均值,及绘图。 用 SPSS 13. 0 软件统计分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤氮转化微生物活性的影响
2. 1. 1摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤氨化细菌活性的影响
从图 1 可以看出,根际土壤氨化细菌的活性从拔节期开始升高,于花后 14 d 达到最大值,之后下降,各时
期均以酰胺态氮肥处理活性最高,并且在各取样时期与其它 2 个处理差异显著,拔节期酰胺态氮肥处理与硝
态氮肥、铵态氮肥差异显著,开花期差异极显著,花后 14d与铵态氮肥差异显著,与硝态氮肥处理差异不显著,
花后 28d三者之间无显著差异。
2. 1. 2摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤硝化细菌活性的影响
从图 2 可以看出,硝化细菌活性随生育时期的推进变动较大,拔节期活性很弱,之后上升迅速,于花后 14
d达到最大值,然后下降,且不同生育时期之间差异极显著。 不同氮肥形态之间比较,除花后 28d 外,均以硝
0415 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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态氮肥处理硝化细菌活性最高,其中,拔节期、花后 14 d显著高于铵态氮肥处理,与酰胺态氮肥处理差异不显
著,开花期与其它 2 处理差异均显著。 花后 28d硝态氮肥处理活性极显著低于铵态氮肥与酰胺态氮肥处理。
摇 图 1摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤氨化细菌活性的影响
Fig. 1 摇 Effects of different nitrogen forms on ammonifier
activity in rhizosphere soil of winter wheat
N1:硝态氮肥,N2:铵态氮肥,N3:酰胺态氮肥
摇 图 2摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤硝化细菌活性的影响
Fig. 2 摇 Effects of different nitrogenforms on nitrobacteria
activity in rhizosphere soil of winter wheat
2. 1. 3摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤亚硝化细菌活性的影响
图 3 表明,开花期之前根际土壤亚硝化细菌活性极低,之后迅速升高,在花后 14 d达到最大值,花后 28 d
活性下降。 不同氮肥形态处理之间相比,根际土壤亚硝化细菌在花后 14 d 和花后 28 d 均以硝态氮肥处理活
性最高,并与其它 2 个处理差异极显著。
2. 1. 4摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤反硝化细菌活性的影响
由图 4 看出,从拔节期到开花期,反硝化细菌活性迅速增加,并于花后 14 d 达到最大值,之后略有下降,
不同生育时期之间差异极显著。 不同氮肥形态处理之间比较,在拔节期和开花期以铵态氮肥处理下反硝化细
菌活性较高,但三者差异不显著,之后均以酰胺态氮肥处理活性最强,并在花后 14 d 与硝态氮肥和铵态氮肥
处理差异显著,在花后 28 d(05鄄28)差异极显著,表现为酰胺态氮肥>硝态氮肥>铵态氮肥。
摇 图 3摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤亚硝化细菌活性的影响
Fig. 3 摇 Effects of differentforms of nitrogen fertilizers on
nitrite bacteria activity
摇 图 4摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤反硝化细菌活性的影响
Fig. 4摇 Effects of different nitrogen forms on denitrifying bacteria
activity in rhizosphere soil of winter wheat in rhizosphere soil of
winter wheat
1415摇 16 期 摇 摇 摇 熊淑萍摇 等:氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性及无机氮含量的影响 摇
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2. 2摇 氮肥形态对小麦根际土壤酶活性的影响
2. 2. 1摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤脲酶活性的影响
摇 摇 由图 5 可以看出,根际土壤脲酶活性拔节期最高,开花期次之,在花后 14 d最低,花后 28 d又有回升。 不
同氮肥形态之间脲酶活性在开花期三者差异显著,表现为硝态氮肥> >铵态氮肥。 拔节期和花后 14 d 差异不
显著。 在花后 28 d则以酰胺态氮肥处理活性最高,显著高于铵态氮肥处理,与硝态氮肥差异不显著。 除开花
期外,脲酶活性均表现为酰胺态氮肥>硝态氮肥>铵态氮肥。
2. 2. 2摇 不同氮肥形态对专用小麦根际土壤蛋白酶活性的影响
由图 6 可以看出,蛋白酶的活性从拔节期开始逐渐升高,在花后 14 d 达到最大值,之后下降。 不同生育
期蛋白酶活性差异显著。 除花后 28d外,根际土壤蛋白酶活性在不同氮肥形态处理下表现为酰胺态氮肥>硝
态氮肥>铵态氮肥,拔节期和开花期酰胺态氮肥处理与其它 2 处理差异均显著,在花后 14 d 3 种氮肥形态处理
间差异不显著。
摇 图 5摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤脲酶活性的影响
Fig. 5 摇 Effects of different nitrogen forms on urease activity in
rhizosphere soil of winter wheat
摇 图 6摇 不同氮肥形态对小麦根际土壤蛋白酶活性的影响
Fig. 6摇 Effects of different nitrogen forms on protease activity
in rhizosphere soil of winter wheat
2. 3摇 不同氮肥形态对整个生育期根际土壤氮转化微生物及酶活性影响的比较
不同氮肥形态处理对小麦根际土壤氮素生理群及酶活性影响不同(表 1)。 氨化细菌、脲酶、蛋白酶的活
性表现为:酰胺态氮肥>硝态氮肥>铵态氮肥,酰胺态氮肥处理与铵态氮肥处理差异显著。 硝化细菌的活性表
现为:硝态氮肥>酰胺态氮肥>铵态氮肥;亚硝化细菌活性表现为:硝态氮肥>铵态氮肥>酰胺态氮肥;反硝化细
菌的活性 3 个氮肥形态间差异不显著。
表 1摇 氮肥形态对小麦根际土壤氮素转化微生物及酶活性的影响 / (生育期平均,滋g·g-1·d-1)
Table 1摇 Effects of nitrogen forms on nitrogen bacteria group and soil enzyme activity in rhizosphere soil / (average of the four stages)
氮肥形态
N鄄forms
氨化细菌
Ammonifier
硝化细菌
Nitrobacteria
亚硝化细菌
Nitrite bacteria
反硝化细菌
Denitrifying bacteria
脲酶
Urease
蛋白酶
Protease
N1 3. 76 ab 201. 36 a 48. 49 a 20. 31 a 1250. 11 a 37. 32 ab
N2 3. 39 b 180. 01 b 33. 22 b 21. 10 a 1095. 04 b 35. 33 b
N3 4. 23 a 198. 42 a 32. 13 b 21. 41 a 1261. 37 a 39. 84 a
摇 摇 同一栏中 a,b,c分别表示处理间差异达 0. 05 显著水平
2. 4摇 不同氮肥形态对根际土壤无机氮的影响
由表 2 可以看出,从拔节期到花后 28 d,根际土壤中 NH+4 离子含量呈下降趋势。 不同形态氮肥之间比
较,铵态氮肥处理土壤中 NH+4 离子含量显著高于硝态氮肥和酰胺态氮肥处理,并表现为铵态氮肥>酰胺态氮
肥>硝态氮肥。
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在各个生育时期,根际土壤 NO-3 离子含量表现为先升高然后再降低的趋势,在开花期最大。 不同形态氮
肥处理之间比较,除拔节期外,根际土壤 NO-3 离子含量均表现为酰胺态氮肥>铵态氮肥>硝态氮肥,在开花期
和花后 28 d,酰胺态氮肥处理下其含量显著高于其它 2 个处理。
不同氮肥形态对土壤中无机氮(NH+4 离子+NO-3 鄄N离子)总量的影响,除拔节期以铵态氮肥含量处理最高
外,其它时期均以酰胺态氮肥处理下含量最高。
表 2摇 氮素形态对小麦根际土壤铵态氮和硝态氮含量的影响 / (mg / kg)
Table 2摇 Effects of nitrogen forms on the content of NH+4 鄄N and NO-3 鄄N in soil
土壤无机氮
Inorganic nitrogen in soil
氮肥形态
nitrogen forms
取样日期 Sampling date
03鄄25(拔节期) 04鄄30(开花期) 05鄄14(灌浆期) 05鄄28(灌浆期)
铵态氮 N1 3. 7b 3. 1b 1. 9bc 0. 3b
NH+4 鄄N N2 6. 4a 4. 0a 2. 8a 0. 6a
N3 4. 0b 3. 3b 2. 4ab 0. 2b
硝态氮 N1 28. 0a 63. 5b 18. 3a 11. 5b
NO-3 鄄N N2 34. 7a 69. 5b 19. 6a 12. 7b
N3 31. 9a 76. 4a 20. 1a 18. 4a
铵态氮+硝态氮 N1 31. 7b 66. 6c 20. 2b 11. 8b
NH+4 鄄N+NO-3 鄄N N2 41. 1a 73. 5b 22. 4a 13. 3b
N3 35. 9b 79. 7a 22. 5a 18. 6a
摇 摇 同一栏中 a,b,c分别表示处理间差异达 0. 05 显著水平
3摇 结语与讨论
3. 1摇 氮肥形态与小麦根际土壤氮素转化微生物及酶活性
根际是一个很特别的微区域,由于植物根系的影响,使其周围的微域在物理、化学和生物特性方面与本体
土壤不同。 已有研究表明不同作物的根际有其特定的微生物群落,就是同一作物在不同生育期和营养状态
下,其根际微生物也呈现一定的动态变化[17]。 施用一定量的氮肥可增加土壤中细菌的数量,而过多的氮肥有
可能抑制细菌数量的增长[18],短期施用无机氮肥对土壤酶活性和微生物生物量只产生有限的影响,但长期施
用无机氮肥可减少土壤微生物的活性[19],其机制是抑制酶活力和积累毒性化合物。 而另一些研究表明,长期
施用无机氮肥和磷肥可增加土壤微生物生物量碳和氮[20]。 Ndayeyamiye 等[21]报道,施用有机肥或有机、无机
肥配施可提高土壤细菌、真菌和放线菌数量,也能显著增加氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌及自生固氮菌数
量,施用氮肥对微生物生物量的影响很小,但对土壤微生物活性的影响较大[22]。 本试验研究结果表明,氮肥
形态对小麦根际土壤不同氮素转化细菌及酶活性影响不同,这种影响又因生育时期的变化而变化。 除脲酶
外,根际土壤微生物和蛋白酶活性变化的均为“倒 V冶型变化特征,并在花后 14d达到最高值,说明土壤微生物
及酶的活跃期在灌浆盛期(花后 14 d)。 原因可能在于:(1)大多数氮素转化微生物在一定范围内与温度呈正
相关,这个时期土壤温度不断升高,有利于微生物的活动。 (2)植株氮需求的负反馈。 这一时期是植株氮需
求较高的时期,对土壤可供吸收利用的氮需求较多,从而促进了微生物的活性。 本文研究也证明了这一点,这
个时期土壤中 NO-3 离子含量也达到最高(76. 4mg / kg)。 (3)这个时期根系生长代谢旺盛为微生物提供了环
境。 根系能分泌出大量的营养物质和激素类物质促进微生物的生长[3],拔节期之前根系少,活性低,相关微
生物活性也低;开花期和花后 14d,营养生长及生殖生长达到高峰,根系活力高,此时微生物活性达最高;花后
28d时根系大面积衰亡,活性减低。 与其它微生物与酶活性相反,脲酶活性则表现为正“V冶型变化趋势,以拔
节期最高,花后 14d最低,之后在花后 28d又有所上升。 其原因可能与脲酶作用的底物变化有关,拔节期土壤
中高的有机质及氮肥含量激发了脲酶活性[23],之后随着土壤中底物含量的减少,脲酶活性相应降低,在接近
成熟的花后 28d,又由于土壤通透性得到显著改善, 土壤与大气的气体交换量增加,促进了土壤中根系分泌物
和脱落物等积累的有机物质分解, 土壤脲酶活性又有所提高[23]。
施用不同形态氮肥必然会影响土壤温度、土壤 pH 值、土壤水分含量等土壤环境,影响植物根系、土壤动
3415摇 16 期 摇 摇 摇 熊淑萍摇 等:氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性及无机氮含量的影响 摇
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物、土壤微生物等,从而影响到来源于这三者的土壤酶的活性[13]。 在花后 14d,氨化细菌、反硝化细菌、脲酶、
蛋白酶活性以酰胺态氮肥处理最高,硝化细菌、亚硝化细菌以硝态氮肥处理最高,其中,脲酶研究结果与前人
一致[12]。 说明,酰胺态氮肥有利于有机氮转化为 NH+4 鄄N,而硝态氮肥对氨转变为 NO-3 具有促进作用。 试验
结果也表明,铵态氮肥处理下,各种氮转化微生物和酶活性均最低,而土壤中 NH+4 含量则较其它处理高,这说
明铵态氮肥处理下 NH+4 浓度增加,可能对微生物及酶产生一定的毒害效应,从而抑制了氮转化微生物和酶活
性[19]。 在氮转化过程中具体微生物及酶的活性表达对氮肥形态响应的不同,除了氮肥形态对微生物生境的
影响之外,其影响机制还需要从分子生态学的层次上做进一步研究。
3. 2摇 氮肥形态与根际土壤无机氮
土壤中交换性铵和硝态氮,既是作物可直接吸收的速效氮,又是各种氮素损失过程的共同的氮源[24]。 土
壤中铵态氮和硝态氮含量多少取决于土壤有机质含量、土壤温度、土壤水分和施肥等情况,施用化学氮肥是土
壤铵的一个重要来源,含铵的化学氮肥施入土壤后,可直接增加土壤的铵态氮;旱地土壤中铵态氮会很快转化
为硝态氮,因此,铵态氮数量较少且相对稳定。 土壤的硝态氮主要的来源是铵态氮的硝化,旱地硝化作用的速
率远大于矿化速率,释放的铵态氮或施入的铵态氮肥会很快氧化为硝态氮,故以硝态氮为主[25]。 本试验结果
表明,除拔节期外,整个生育时期,在酰胺态氮肥处理下,根际土壤无机氮含量最高。 其中,土壤中 NH+4 和
NO-3 含量在拔节期(春季追肥后)以相应形态氮肥处理下最高,并且各个时期 NO-3 离子含量远大于 NH+4 离子
含量,这与前人研究结果一致[26]。 拔节期之后 NH+4 离子含量以铵态氮肥处理最高,而 NO-3 离子含量在酰胺
态肥处理较高,这与同一时期土壤微生物和酶的活性有关,说明,除肥料刚施入土壤这一阶段外,氮肥形态主
要是通过土壤中氮素生理类群及酶的活性影响土壤中无机氮的含量。
3. 3摇 小麦根际土壤氮素转化微生物及酶活性差异与氮素损失
氨化细菌及土壤脲酶、蛋白酶将有机氮转化为 NH+4, 硝化细菌和亚硝化细菌则将氨转变为 NO-3。 有研究
表明,土壤中脲酶活性强弱直接影响土壤氨挥发损失[27]。 本试验表明,不同氮肥形态处理下小麦根际土壤氮
素转化微生物活性及酶活性相比,脲酶活性远远大于其它微生物及酶的活性,并且以拔节期最高(1928. 69—
1998. 65滋g·g-1·d-1),以酰胺态氮肥处理下最为显著,而在酰胺态氮肥处理下,硝化细菌和来硝化细菌活性又
较其它处理低,生成氨的速率要远大于其转化速率,可见,就施用不同形态氮肥来看,在试验区域环境条件下,
酰胺态氮肥虽然加快了的含氮化合物的分解,但也存在着高的氮素损失的风险。
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叶生态学报曳为半月刊袁大 员远 开本袁圆愿园 页袁国内定价 苑园 元 辕册袁全年定价 员远愿园 元遥
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