《土壤氮轉化特性對土壤氮去向的作用機理》是依託南京師範大學，由蔡祖聰擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：土壤氮轉化特性對土壤氮去向的作用機理
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：蔡祖聰
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在氮生物地球化學循環中，土壤具有“調配器”的作用。深入研究土壤氮轉化特性驅動的土壤氮“調配器”作用，對於認識氮生物地球化學循環的空間和時間差異，合理施用氮肥，制訂氮污染控制對策等具有重要的意義。本項目以濕潤亞熱帶地區為主要研究對象，以15N成對標記結合模型數值最佳化分析方法測定土壤氮初級轉化速率為基本手段，研究土壤氮轉化特性與土壤無機氮類型、去向及其擴散的形態的關係，探討土壤無機氮類型與作物氮形態喜好耦合程度對氮肥利用率、作物生長及生態環境效應的影響，硝化速率與水稻土反硝化氮損失的關係；採用分子生態技術分析土壤生物學性質，研究農業利用破壞土壤保氮機制的微生物學機理及生態環境效應。研究結果將有助於闡明氮生物地球化學循環時空變異的機理，深入認識亞熱帶土壤保氮機制及其關鍵影響因素，為根據土壤氮轉化特性及作物氮形態喜好進行氮肥管理提供科學依據。
結題摘要
本項目以15N成對標記結合數值最佳化模型測定土壤氮初級轉化速率為基本手段，通過實驗室培養、大田試驗、長期試驗小區觀測和野外調研採樣相結合的研究方法，研究了土壤氮轉化特性與土壤無機氮主導形態、去向及其擴散形態的關係，探討了土壤無機氮主導形態與作物氮形態喜好契合程度對氮利用率、作物生長及環境效應的影響；採用分子生物學技術分析土壤生物學性質，研究了土壤氮過程的微生物學機理，闡明了土壤氮轉化調控氮去向的原理。研究結果表明，土壤氮轉化過程決定無機氮主導形態，轉化特點與環境條件的契合程度調控氮的去向。初級自養硝化速率決定了自然生態系統溪流中硝態氮濃度及其占全氮的比例。農作物產量與氮初級礦化速率顯著正相關(p＜0.01)，而初級自養硝化速率與N2O排放量(p＜0.01)和NO3--N淋溶量(p＜0.001)均呈顯著正相關關係。發現水稻土硝化能力是決定水稻氮利用率和氮素損失的關鍵因素。明確了土壤無機氮主導形態與作物氮形態喜好的契合程度對作物氮吸收率具有重要影響，喜銨作物種植在硝化作用弱的土壤氮吸收利用明顯高於硝化作用強的土壤，施用硝化抑制劑具有一定的正效應，而喜硝作物則正相反。發現農業利用激發酸性土壤自養硝化過程的微生物機理因利用方式不同而異，水田土壤中硝化作用主要由氨氧化古菌(Group 1.1a-associated)驅動，而旱地土壤則主要由氨氧化細菌(Nitrosospira cluster 3)驅動。本項目獲得的這些研究成果具有重要生產實際指導意義：一，作物引種時不僅需要考慮氣候的適應性，還應當考慮作物喜好的氮形態與土壤中無機氮主導形態的契合程度。二者契合程度高，既可提高氮肥利用率，提高作物產量，又可以減少氮素的環境風險。二，提高氮肥利用率，減少氮損失的調控措施，必須是使土壤無機氮形態與作物喜好的氮形態契合程度更高的措施。本項目發表SCI論文36篇，項目成員中1人入選江蘇省中青年領軍人才培養計畫，培養博士研究生6名。組織召開了“Nitrogen Cycling and Its Environmental Impacts in East Asia”的國際學術研討會，向國內外同行介紹了本項目的研究成果。
