本试验于2022年在山东省茌平区山东农业大学棉花试验田进行,供试品种为聊棉15号,在秸秆还田条件下设置纯氮0(N0)、150(N150)、180(N180)、210(N210)、240(N240)、270(N270)kg hm~(-2)六个施氮水平,随机区组设计,4次重复。以尿素(含纯N 46.0%)为氮肥,基追比为1:1,磷钾肥用量分别为P_2O_590 kg hm~(-2)、K_2O 105 kg hm~(-2),其余管理同一般棉田。通过研究鲁西北棉区棉花秸秆还田条件下施氮量对土壤氮素转化过程中转化速率、酶活性和相关微生物功能基因丰度,以及棉花产量和氮素利用率的影响,探究土壤氮素转化过程和棉花地上部氮素吸收利用的关系,进而得到最佳施氮量,为鲁西北棉区的减肥促产提供理论依据和技术支持。主要研究结果如下:1.施氮量对土壤理化性质的影响秸秆还田条件下,与N0相比,施氮显著增加了N180、N210、N240和N270土壤大团聚体(>2 mm)和小团聚体(0.25～2 mm)的比例及土壤总孔隙度,且都随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,其中,N210增加量最大。施氮处理显著降低了N210、N240微团聚体(0.053～0.25 mm)和粉黏粒(<0.053 mm)的比例及土壤容重,且都随施氮量的增加呈先降低后升高的趋势,其中,N210降低量最大。与N0相比,N240、N270显著增加了土壤有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮含量。2.施氮量对土壤氮素转化速率的影响整体来看,加入NH_4NO_3溶液后,随培养时间的推进,六个处理的铵态氮含量都逐渐降低,硝态氮含量都逐渐升高,且施氮量越高,降低或升高的越迅速。在净氨化速率方面,N0、N180、N210、N240、N270在1 d内达到峰值,N150在1 d～2 d达到峰值,在净硝化速率方面,N180、N210、N240、N270在1 d内达到峰值,N0和N150在1 d～2d时达到峰值。达到峰值后随着培养时间的推进,各施氮处理的净氨化速率和净硝化速率都呈逐渐降低趋势。平均净矿化速率在六个处理间没有显著性差异,整体呈现施氮量越高,净矿化速率越低的趋势。此外,根据培养时间范围来看,2 h～1 d净氨化速率和净硝化速率随施氮量增加具有升高趋势;1 d～2 d,净氨化速率随施氮量增加具有升高趋势,但净硝化速率随施氮量增加具有先升高后降低趋势,在N180时达到最大值;培养2 d～4 d和培养4 d～7 d综合来看,低施氮处理净氨化速率和净硝化速率高于高施氮处理,且随着培养时间的推进差距越来越大,最终表现为施氮量越高净氨化速率和净硝化速率越低。在一定程度上说明高施氮处理中微生物活性高于低施氮处理。3.施氮量对土壤氮转化过程中的酶和相关功能基因丰度的影响土壤生物固氮作用中,与N0相比,施氮都显著降低了土壤固氮酶活性,N180、N210、N240、N270显著降低了nif H基因丰度,且CD47-mediated endocytosis施氮量越大降低效果越显著。土壤硝化过程中,与N0相比,施氮处理都显著增加了羟胺还原酶活性,且随施氮量增加效果越显著;N180、N210、N240、www.selleck.cn/products/MK-1775N270显著增加了AOB基因丰度,其中,N210增加量最大,增加了236.53%。土壤反硝化过程中,与N0相比,施氮处理都显著增加了硝酸还原酶的活性,随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,其中,N210增加量最大,增加了234.97%;N180、N210、N240显著降低了亚硝酸还原酶的活性,其中,N240降低量最大,降低了45.JNJ-42756493溶解度73%,N210次之;N180、N240、N270显著增加了nos Z基因丰度,分别增加了17.92%、21.75%、19.37%。4.施氮量对棉株地上部干物质积累分配及氮素积累的影响秸秆还田条件下,随着生育进程的推进,六个处理棉花地上部营养器官、生殖器官、总干物质积累量及氮素积累量都呈上升趋势。与N0相比,N180、N210、N240、N270显著增加了地上部总干物质最终积累量和生殖器官干物质最终积累量,均在N270增加量最大,增加量分别为77.58%和66.38%;N210、N240、N270显著增加了地上部营养器官干物质最终积累量,其中,N270增加量最大,增加了90.25%。随着生育进程,生殖器官干物质分配比例逐渐上升,但最终营养和生殖器官干物质占比在六个处理间都没有显著性差异。与N0相比,N210、N240、N270显著增加了地上部氮素最终积累量,其中,N270增加量最大,增加了85.32%。5.施氮量对棉花产量及构成因素的影响秸秆还田条件下,与N0相比,施氮处理都显著增加了棉花单位面积铃数、单铃重和皮棉产量,且随着施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,均在施氮量210 kg hm~(-2)时增加量最大,增加量分别为37.43%、11.54%和52.52%。施氮未对衣分产生显著影响。6.施氮对棉花氮素利用效率的影响秸秆还田条件下,氮肥农学利用率、氮肥贡献率、氮肥生理利用率都随着施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,均为施氮量210 kg hm~(-2)时有最大值,氮肥偏生产力随施氮量的增加逐呈降低趋势,N240、N270显著低于N150。