中文摘要：

作物对肥料氮的利用效率偏低一直是农业生产中急需解决的问题，而且通过同位素示踪技术发现，即使精细管理，仍有一部分肥料氮不知去向。通过对比肥料利用率的两种计算方法-差值法和同位素法，人们发现了加入氮的交互作用（ANI），但是其与肥料利用率的关系却很少有人关注。该项目以春小麦为研究对象，以"加入氮交互作用"为切入点，以野外微区试验为平台，以15N示踪技术为主要技术手段，揭示氮在作物－施肥－微生物固持－ANI反应－氮肥利用率等一系列过程中的行为和转化特征，探明ANI产生的原因和机制，揭示无机氮施入对作物吸收土壤氮的促进或抑制机理，阐述"加入氮正、负交互作用"对土壤微生物活性、微生物固持氮量及衰减过程的影响，明确差减法和15N示踪法所得氮肥当季利用率与微生物固持氮量和标记氮肥残效之间的关系，提出量化ANI方法，构建新的估算氮肥当季利用率替代方法，为农田生态系统养分管理提供依据。

结论摘要：

作为全球氮肥消费量最大的国家，我国农田氮平衡问题受到了广泛关注。普遍认为中国农田施氮过量问题突出，并产生了严重的环境污染。为更好更全面了解农田氮的去向和转化，在前人研究的基础上，本研究利用同位素示踪技术，探讨土壤氮、肥料氮、微生物量氮和固定态铵之间的关系，旨在说明土壤中广泛存在着肥料氮与土壤氮之间的交互作用，为合理估测氮肥对环境影响提供新的思路。研究显示，与(NH4)2SO4配施秸秆粉相比，单施KNO3作为氮肥更有利于小麦对肥料氮的吸收，也更有利于小麦获得高产。导致小麦籽实对两种肥料不同响应的原因是由于它们在土壤中的转化过程不同，单纯施用KNO3，成功显示了影响作物吸收土壤氮的另一个过程，即肥料氮对作物吸收土壤氮的抑制，表现出随着施肥量的增加小麦吸收土壤氮减少；而当(NH4)2SO4配施秸秆粉时，试验呈现的又是另一现象，即肥料氮对作物吸收土壤氮产生促进，随着施肥量的增加小麦吸收的土壤氮也增加，造成两种完全相反的结果。究其原因是由于肥料氮对土壤氮库的稀释作用或者说是作物吸收养分过程中肥料氮和土壤氮的库替换作用造成的，当单纯施用KNO3，由于微生物固持作用很弱，且粘土矿物又不能固定硝态氮，微生物固持和粘土矿物固定的底物均是土壤矿化或微生物周转释放出的铵态氮，导致土壤微生物、粘土矿物和小麦三者竞争土壤氮，因此小麦吸收土壤氮过程被抑制，相应吸收肥料氮过程被加强，表现出随施肥量增加小麦吸收土壤氮减少的趋势，即负ANI过程；相反，当施用(NH4)2SO4配施秸秆粉时，由于充足的能量和丰富的营养，土壤微生物固持作用被强化，微生物大量固持肥料氮，同时，由于施入的是铵态氮，粘土矿物固定作用也增强，导致土壤微生物、粘土矿物和小麦三者竞争肥料氮，因此小麦吸收肥料氮过程被抑制，相应吸收土壤氮过程被加强，表现出随施肥量增加小麦吸收土壤氮增加的态势，即正ANI过程。上述结果给予我们的启示是，微生物固持及粘土矿物固定相关作用和肥料氮对土壤氮库的稀释作用是两个作用相反且交织在一起的过程，其相互抵消、平衡后的最终结果可以是正ANI，也可以是负ANI，决定于两者影响力的强弱。因此，无论是同位素示踪法还是传统差值法估测氮肥利用率，均不可能获得可信的结果，至于利用何种方法准确估测氮肥利用率，有待于进一步研究。