不同来源养分对稻田施肥周期内田面水氮含量的影响

施肥导致的水体氮流失是重要的面源污染源。开展不同养分来源下,基肥和追肥下不同施肥模式下稻田田面水中的铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、总氮(TN)及可溶性生物量氮(DON)的含量监测研究。结果显示:稻田田面水NH_4~+-N、TN浓度随尿素用量增加而增加,无论是单施尿素还是增施猪粪或继续增施秸秆,NH_4~+-N及TN浓度峰值均出现在施肥后4~5 d,基肥施用后的前10 d,田面水以NH_4~+-N为主,基施尿素的NH_4~+-N及TN峰值分别达47.6、54.5 mg/L。NO_3~--N浓度变化不如NH_4~+-N明显,且流失风险较小;DON在施肥后10 d增至峰值后缓慢下降,但占总氮比较高。提高尿素用量或增施猪粪用量,田面水NH_4~+-N、TN及DON都呈增加趋势,增施秸秆虽然提高田面水的NH_4~+-N和TN,但NO_3~--N和DON含量呈下降趋势。以上结果表明,施肥后的10 d内NH_4~+-N是重点需要关注的氮形态,增施猪粪增加氮流失风险,尿素配合猪粪和秸秆施用,可降低田面水的NO_3~--N和DON含量。     

针叶蕨藻对养殖废水中氮盐的净化

为了阐明大型海藻针叶蕨藻对海水养殖废水的净化效果,设置针叶蕨藻密度为20,60 120 mg·L~(-1)实验组和无针叶蕨藻的对照组,每组3个重复,分析海水养殖废水中NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N的浓度变化。研究结果表明,各实验组水质处理效果均较好;实验进行8 d后,20 mg·L~(-1)处理组NH_4~+-N去除率为99.91%,NO_3~--N去除率为25.80%,;60 mg·L~(-1)处理组NH_4~+-N去除率99.96%,NO_3~--N去除率为25.39%;120 mg·L~(-1)处理组NH_4~+-N去除率为99.94%,NO_3~--N去除率为64.15%。不同处理组NO_2~--N浓度基本无变化。在NH_4~+-N去除速率方面不同处理组间存在极显著差异(P0.01)。     

同步硝化反硝化菌（Alcaligenes faecalis WT14）养殖污水脱氮效果研究

为探究溶氧(Dissolved orygen,DO)控制对异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌脱氮效力的影响,本文从绿狐尾藻人工湿地底泥基质中分离出高效HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14,通过室内和反应器装置试验,较系统地研究了WT14的HN-AD性能和不同DO条件对其NH_4~+-N、NO_3~--N去除能力的影响,并建立两级DO控制固定床反应器,通过DO控制分析了菌株WT14对养殖废水的处理效果。氮平衡试验表明,菌株WT14具有高效的同步硝化-反硝化能力,92.10%的NH_4~+-N以气态形式被去除,4.16%的NH_4~+-N被菌株WT14同化为胞内氮,同时NH_4~+-N的存在会促进NO_3~--N的还原。DO控制试验表明,菌株WT14的NH_4~+-N和NO_3~--N去除能力与DO浓度显著相关,低DO条件会抑制其NH_4~+-N去除能力,但是会促进NO_3~--N去除能力,且符合Boltzmann模型,其脱氨脱硝活性的半数DO抑制浓度分别为2.53 mg·L~(-1)和5.40 mg·L~(-1),最大NH_4~-N去除率和NO_3~--N去除率分别为94.0%和98.4%。在两级好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、90.5%和97.5%,存在NO_3~--N和NO_2~--N的积累,而在连续好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))-微氧(DO 0.50±0.10mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、97.6%和98.2%,且无NO_3~--N和NO_2~--N的积累。研究表明,两级DO控制中连续好氧-微氧显著促进了同步异养硝化-好氧反硝化菌WT14对NO_3~--N和NO_2~--N的还原,且不影响NH_4~+-N和COD的去除,提高了TN去除率。     

“空心菜-水芹”轮作对养殖池塘水质和底质环境的影响

通过测定TOC、COD、Chl、TN、NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N、TP、PO_4~(3-)-P等水质指标和底泥中TOC、TN、TP指标,探究"空心菜-水芹"轮作模式对不同养殖品种和养殖数量情况下养殖池塘水质和底质环境的影响。结果表明,在轮作模式前期,空心菜(Ipomoea aquatica)种植能显著降低甘露青鱼(Mylopharyngodon piceus)养殖场TOC、Chl、TN、NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N、PO_4~(3-)-P等水质指标,能显著降低苏州经济鱼亲本塘TOC、COD、Chl、NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N、TP等水质指标。轮作后期水芹(Oenanthe stolonifera)种植能降低甘露青鱼养殖场TOC、NO_3~--N、TP等水质指标,降低苏州经济鱼亲本塘TOC、COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、TP等水质指标。轮作前、后期均能降低底质TOC、TN和TP含量。"空心菜-水芹"轮作模式能显著降低养殖池塘水体中TOC、NH_4~+-N、NO_3~--N、TP指标和底泥中TOC、TN、TP指标。     

不同用量的呼吸环和陶瓷环处理养殖废水中氨氮的效果

采用挂膜法在曝气式生物滤池中比较分析不同用量的呼吸环和陶瓷环处理养殖废水时NH_4~+-N,NO_2~--N的质量浓度变化,并构建浓度变化模型公式。结果表明,不同生物滤料、不同用量的NH_4~+-N质量浓度均随处理时间延长而逐渐下降,NO_2~--N质量浓度先上升至峰值然后下降。14%红色呼吸环、10%红色呼吸环NH_4~+-N和NO_2~--N处理效果最优,处理的第21~23天NH_4~+-N达最低值(0.056±0.014)mg·L~(-1),去除率为97.37%;处理的第10天NO_2~--N达到峰值(1.722±0.014)mg·L~(-1),第24~26天达最低值(0.024±0.009)mg·L~(-1)。不同比例不同生物滤料NH_4~+-N去除效果满足模型公式y=a/(1+be~(cx))+d,NO_2~--N去除效果满足模型公式y=x~ae~((b/x+cx))+d。     

自然降雨条件下淮北平原农田氮素流失特征研究

[目的]研究自然降雨过程中农田氮素径流流失特征。[方法]基于淮北平原区1次典型的自然降雨,分析降雨强度、径流量及排水中TN、PN、NH_4~+-N和NO_3~--N的质量浓度变化。[结果]自然降雨条件下,降雨强度和径流量变化趋势基本一致,但产流时间较降雨时间以及径流量较降雨强度的变化均有一定滞后效应;随着径流量增大,排水中TN、PN和NH_4~+-N的质量浓度快速增大,且达到峰值的时间较径流峰值时间提前,峰值过后三者质量浓度快速下降,降雨停止后随着径流减少TN趋于稳定,PN和NH_4~+-N继续降低,NO_3~--N质量浓度与径流量呈反向变化特征;随着雨强和径流量的变化3种形态氮素比例动态变化,且降雨时颗粒态氮大于溶解态氮,降雨停止后PN和可溶态NH_4~+-N减少,可溶态NO_3~--N增加;相关性分析表明,降雨强度与径流量、NH_4~+-N、PN和TN呈正相关关系,与NO_3~--N呈负相关关系;整个径流过程TN、PN、NH_4+~-N和NO_3~--N质量浓度均值分别为11.50、6.58、2.11和2.88 mg/L,均超出了地表水Ⅴ类水的标准。[结论]自然降雨径流过程中农田排水给周围水体带来较大的环境风险,该研究为该区域氮素流失特征研究及面源污染控制提供理论基础。     

洱海北部表流人工湿地氮截留的长效性及影响因子

以洱海北部正常运行10 a的罗时江河口湿地为研究对象,通过开展为期1 a的现场定点监测及文献调研,探讨洱海流域运行1、5、10 a的人工湿地氮截留动态变化及影响因子。结果表明:罗时江河口湿地上覆水无机氮浓度呈现显著干、湿季节分异,干季无机氮浓度显著高于湿季(P0.05);从空间分异看,湿地进水口TN、NH_4~+-N和NO_3~--N浓度平均值分别为3.34、0.75、0.77 mg·L~(-1),出水口浓度分别为2.01、0.42、0.45 mg·L~(-1),表明正常运行10 a的罗时江河口湿地仍具备氮截留能力。正常运行1、5、10 a后的人工湿地对TN、NH_4~+-N和NO_3~--N的平均截留效率呈下降趋势,但差异未达到显著水平(P0.05)。运行10 a后的罗时江河口湿地对TN、NH_4~+-N和NO_3~--N的平均截留效率分别为37.2%、34.6%和29.2%。冗余分析和Pearson相关分析结果显示,上覆水中DO、ρ(NH_4~+-N)、COD/TN及温度是罗时江湿地氮截留的重要影响因子。研究表明,处于氧化环境的上覆水有利于硝化过程,但不利于反硝化过程,后续湿地恢复、建设、管理中应重点优化湿地中的反硝化过程,以提升氮截留效果。     

封闭型内陆湖泊夏季氮素赋存特征——以达里诺尔湖为例

氮素是影响湖泊初级生产力的主要因素之一。近年来,受气候干旱及上游用水量增加等因素的影响,大多数封闭性内陆湖都面临着湖面萎缩、湖水因营养盐浓度增加而逐渐恶化的问题。本文以内蒙古高原境内封闭型内陆湖泊——达里诺尔湖为例,于2017年夏季采集湖水、间隙水、沉积物、入湖河流等样品。对湖泊氮素赋存特征、迁移趋势做出分析,并且对入湖河流携带的氮素对湖泊水质的影响展开讨论。结果表明:氨氮(NH_4~+-N)是上覆水中占比例最高的形态氮。总氮(TN)、硝酸盐氮(NO_3~--N)、亚硝酸盐氮(NO_2~--N)含量随水深从浅到深基本保持不变。只有B6、E2、E5样点的NH_4~+-N在水深1.5 m向下处含量有所波动。表层沉积物TN均值2 809.97 mg·kg~(-1),可交换态氮占TN含量6.74%;河水中占比例最高的形态氮是NO_3~--N,四条入湖河流中,TN、NH_4~+-N含量最高的是沙里河,NO_3~--N含量最高的是亮子河;每年由入湖河流携带入湖的TN量为120 t。总体来看,达里诺尔湖氮素赋存特征为:NH_4~+-N是上覆水的主导形态氮,TN及各形态氮含量在不同深度水层掺混均匀,无明显的分层现象。沉积物TN含量较高且氮素迁移能力较强。TN、NO_3~--N、NO_2~--N表现为由沉积物到上覆水的释放状态,而NH_4~+-N则以上覆水到沉积物的吸附状态为主。河流的输入对湖水TN含量有稀释作用,但会增加湖水NO_3~--N的负荷。     

硝铵态氮不同配比对葡萄新梢生长和叶片光合特性的影响

【目的】研究硝态氮与铵态氮不同配比对赤霞珠葡萄新梢生长和叶片光合特性的影响,以期为葡萄园合理施用氮肥提供一定的理论依据。【方法】以欧亚种(Vitis vinifera)酿酒葡萄赤霞珠(Cabernet Sauvignon)为供试材料,采用盆栽试验,在根系施用不同配比的硝态氮和铵态氮(NO_3~--N/NH_4~+-N分别为100:0,75:25,50:50和0:100,供氮(N)总量保持一致,均为9.45g/株),分析硝铵态氮不同配比对葡萄新梢生长和叶片光合特性的影响。【结果】与NO_3~--N/NH_4~+-N分别为100:0,0:100处理相比,NO_3~--N/NH_4~+-N分别为75:25,50:50的处理总体上均明显提高了赤霞珠葡萄的新梢长度、节间长度、节间粗度和叶面积平均增长量,增加了叶片中叶绿素、游离氨基酸和可溶性蛋白质的含量。无论是在坐果期还是果实转色期,与NO_3~--N/NH_4~+-N分别为100:0和0:100处理相比,NO_3~--N/NH_4~+-N分别为75:25和50:50的处理使叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大光合效率(Fv/Fm)、实际光合效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭(qP)提高,非光化学淬灭(NPQ)降低。NO_3~--N/NH_4~+-N分别为75:25和50:50处理葡萄叶片的净光合速率(P_n)、胞间CO_2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)总体显著高于NO_3~--N/NH_4~+-N分别为100:0和0:100处理。【结论】NO_3~--N与NH_4~+-N配施能促进赤霞珠葡萄新梢和叶片的生长,提高葡萄叶片光合特性,其中NO_3~--N/NH_4~+-N为75:25处理的效果较优。     

文昌市沙壤区人工林土壤养分特性比较

在文昌市沙壤区选取5种人工林,对其不同土壤层(0~20、20~40、40~60和60~100 cm)的pH、有机质、全N、全P、全K、NH_4~+-N、NO_3~--N、有效P和速效K等主要土壤养分组成因子进行分析,并评价和比较了5种人工林土壤综合肥力。结果表明,土壤有机质、全N和速效养分(NH_4~+-N、NO_3~--N、有效P、速效K)含量随土层深度由上往下呈明显减少趋势;各林分土壤速效K含量均处于极低水平;木麻黄林的土壤有机质、全N、NO_3~--N和速效K含量在5种人工林中最低,但其全K和有效P含量最高;土壤有机质含量、全N、NO_3~--N、NH_4~+-N之间均呈极显著正相关;5种人工林土壤综合肥力大小依次为:桉树林次生林椰子林相思林木麻黄林。     

密云水库上游流域地下水中氮素污染特征及影响因素

为分析密云水库上游流域地下水中氮素的污染情况,于2014年7月和2015年1月进行了地下水样品的采集,应用域法和地质统计学方法等多元统计方法识别流域地下水中不同形态氮的时空分布特征,并解析土地利用类型、地下水埋深以及地表水对地下水中氮素的影响。结果表明:区域地下水的氮素污染不容乐观,29.73%的样品中硝态氮含量超标(10 mg·L-1≤NO_3~-≤20mg·L~(-1)),27.03%的样品出现严重超标(NO_3~--N≥20 mg·L~(-1))。从空间来看,地下水氮素具有空间自相关性,其中氨氮空间变异的随机性较大,硝态氮最小,硝态氮的污染主要发生在城镇人口密集区域;从时间来看,硝态氮污染呈逐年升高趋势,硝态氮的超标样品百分比从2008年的2.30%增长为2015年的25.71%,且年内变化表现为丰水期高于枯水期。各种土地利用类型中,城镇的氮污染最严重;硝态氮、亚硝态氮的含量随地下水埋深增加呈减小趋势;地下水氮污染浓度与流向有一定的联系,从上游至下游呈升高的趋势。     

大沟蓄排工程对水体中氮磷浓度变化的影响

为研究大沟蓄排水对农田地表水和地下水水体污染的缓解和控制作用,选取车辙沟不同断面的氮磷含量进行观测,分析了不同降雨量和施肥量对氮磷变化的影响,开展了不同指标的相关性分析,比较了2个观测年份氮磷含量的变化情况。结果表明：（1）地表水中TN浓度整体随降雨量的增大而升高;降雨充足时地下水中TN及NO₃^--N对施肥响应较为明显。（2）地表水pH变化与氮素含量有一定联系,TN、NO₃^--N和NO₂^--N间的相关性非常好;地下水中pH、水温与氮磷的相关性较弱,NH₄⁺-N与NO₃^--N的转化难度较大,但与TP线性关系较强。（3）大沟蓄水工程能有效减缓在施肥过程中地表水磷素的流失,对降低汛期地下水中TN浓度也有积极的影响,另外一定程度上造成地下水中磷素的升高,在推广区的不同农业耕作灌溉时期要注意对总磷排放的控制。     

宁夏灌区不同类型农田土壤氮素累积与迁移特征

在宁夏灌区选择设施菜田(n=4)和水旱轮作大田(n=4),通过田间多点取样观测和室内分析的方法,研究了2种类型农田土壤氮素累积与分布特点,以及其迁移对浅层地下水的影响。结果表明,设施菜田0~150 cm土壤剖面溶解性总氮(TSN)、硝态氮(NO₃^--N)和溶解性有机氮(SON)含量都显著高于大田,前者分别是后者的1.5~5.6、1.5~3.4倍和1.6~9.8倍。设施菜田土壤氮素主要累积在0~5 cm和5~20 cm土层,而大田主要在40~100 cm土体。设施菜田和大田土壤溶解性总氮占全氮比例分别在5.4%~11.5%和2.2%~4.9%之间,前者的淋失风险较高。设施菜田各形态氮素累积量表现为SON>NO₃^--N>NH₄⁺-N,大田为NO₃^--N>SON>NH₄⁺-N。设施菜田浅层地下水中TSN、NO₃^--N和SON含量也都显著高于大田,前者平均含量分别是后者的9.5、13.8倍和7.0倍。因此,硝态氮和溶解性有机氮都是2种类型农田氮素累积的主要形态,也是浅层地下水污染的重要来源。     

养殖肥液不同灌溉强度下硝化-脲酶抑制剂-生物炭联合阻控氮淋溶的研究

为考察养殖肥液不同灌溉强度下，硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术（Nitrapyrin+NBPT+Biochar）对氮素淋失的抑制效果，本研究采用土柱模拟淋溶试验，测定淋溶液中铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）的浓度以及土壤中NH₄⁺-N、NO₃^--N的含量，探究养殖肥液不同灌溉强度下Nitrapyrin+NBPT+Biochar技术对氮素淋失的影响。结果表明：硝化-脲酶抑制剂-生物炭阻控技术使淋溶液中NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN浓度降低了25.3%、53.6%、38.2%，累积淋失量减少了34.5%、61.0%、38.6%。该技术在灌溉强度增加30.0%、60.0%和100.0%后，仍使NO₃^--N淋失量减少了59.3%、55.1%、46.6%，TN淋失量减少了31.7%、27.1%、15.4%，土壤NH₄⁺-N增加86.5%、60.0%、44.5%。该研究中养殖肥液灌溉强度越大土壤氮素淋失风险越大，但是硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术明显抑制了氮素淋失，并且在增加一定灌水量范围内仍然有效果。     

复合微生物菌剂对不同阶段猪粪降解效果的研究

养殖场猪粪的不当处理会给环境造成严重污染,研究其降解变化,可以为养殖场粪便利用提供科学依据。采用恒温培养试验,研究在保育和育肥两个阶段时分别接种复合微生物菌剂(包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、光合菌)对新鲜猪粪发酵中的有机质、全磷、全氮、硝态氮及铵态氮的影响。结果表明,复合菌剂处理与对照相比,提高了有机质的降解速度和TN、NH_4~+-N转化量。保育阶段,T2、T3处理TN下降了20.3%,NH_4~+-N下降了66.7%,T1处理TN和NH_4~+-N分别下降17.8%和55.7%,对照组分别下降了17.3%和50.7%。育肥阶段,接种菌剂的处理NH_4~+-N较培养初期下降了66.7%,对照为50.9%。试验末期,随着铵态氮降低,硝态氮有升高的趋势,大于5 g的复合菌剂添加量对猪粪降解效果不显著(P0.05),保育期和育肥期猪粪中有机质、全磷、全氮和硝态氮及铵态氮变化趋势一致。研究表明,复合菌剂对猪粪的TN、NH_4~+-N降低作用明显,但是添加量超过一定范围影响不显著(P0.05),试验末期的NO3--N增强效应,需要进一步研究。推算结果表明,复合菌剂处理的猪粪TN降低20.3%,肥料化利用,氮素循环利用趋于平衡。     

牛粪化肥配施对稻田下渗水氮素流失和水稻氮素积累的影响

采用田间小区试验研究了牛粪与化肥不同比例配施[100%化肥(100%CF)、70%化肥+30%牛粪(70%CF+30%MF)、50%化肥+50%牛粪(50%CF+50%MF)、30%化肥+70%牛粪(30%CF+70%MF)]的稻田土壤中20、40、60 cm处下渗水中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO3--N)的时空变化、氮素下渗流失量和水稻氮素积累特征。结果表明:不同处理的TN、NH_4~+-N和NO3--N流失量以水稻分蘖期较大,氮素流失以NH_4~+-N为主,占TN流失的64.3%～76.7%,后期氮素流失较少;50%CF+50%MF在60 cm处下渗水TN时间间隔加权平均浓度高于上层,其他处理的TN均表现为随土层深度增加而减小。不同处理的氮素流失量中以50%CF+50%MF最高,为23.12 kg·hm-2,显著高于其他处理。水稻产量随牛粪配施量增加而降低,但不同处理之间无显著差异;30%CF+70%MF处理显著降低水稻地上部植株氮素累积量,不利于水稻对氮素的吸收利用。因此,综合考虑水稻产量和氮素流失情况,70%CF+30%MF是值得推荐的最优配比。     

不同施肥水平对长期麦豆轮作体系土壤氮素及产量的影响

探索施肥对长期轮作下土壤氮素变化及产量的影响,对优化氮素管理具有重要作用。通过优化施肥方案,对关中地区冬小麦-夏大豆长期轮作模式下作物产量及土壤全氮、硝态氮、铵态氮、微生物生物量氮含量动态变化进行定位研究。结果表明：土壤全氮、硝态氮、铵态氮含量秋冬季较高,春夏季较低,微生物生物量氮变化趋势与之相反。土壤中氮素各组分含量均表现为表层土高于下层土,土壤全氮、硝态氮、铵态氮平均含量及铵态氮层化比、土壤硝态氮与铵态氮比值随着化肥施用量的增加而增加,硝态氮层化比随施肥量的增加而减少。与不施肥相比,优化施肥促进微生物生物量氮含量的提升,而常规施肥导致微生物生物量氮含量下降。试验连续运行9 a后,施肥导致土壤pH和水分含量下降,对小麦、大豆产量有显著影响,与不施肥处理相比,小麦、大豆平均增产50.20%、45.29%。麦豆长期轮作种植模式下优化施肥在基本保证作物产量的同时,降低土壤中全氮、硝态氮、铵态氮含量,增加微生物生物量氮含量,减少化肥施用量。