灌溉对大麦/玉米带田土壤硝态氮累积和淋失的影响

以甘肃省河西走廊灌区为试验地点，分别在0、150、300 kg/hm²氮水平和816、1632 m³/hm²灌水量下，对3次灌水前、后大麦/玉米带田0～200 cm土壤NO^-₃-N含量变化和灌水后135 cm处渗漏液NO^-₃-N浓度进行了测定。结果表明：灌水明显影响土壤硝态氮累积量，随灌水次数增加，土壤硝态氮累积量降低，而且在高灌水条件下土壤硝态氮累积量变化比低灌水量时大。从渗漏液硝态氮浓度来看，大麦带和玉米带都是以第1次灌水最高，浓度分别为8.04～17.21和3.30～14.57 mg/L。3次灌水土壤硝态氮淋失量，玉米带以N 150 kg/hm²和灌水量1632 m³/hm²最高，平均为4.31 kg/hm²；大麦带以N 150 kg/hm²及灌水量1632 m³/hm²和N 150 kg/hm²及灌水量816 m³/hm²比较高，平均为6.82 kg/hm²。     

长期不同施肥模式对日光温室土壤硝态氮时空分布及累积的影响

通过连续7 年的定位试验, 研究了日光温室生产中不同施肥模式(常规模式、无公害模式和有机模式)对土壤NO₃^--N 时空分布及累积的影响。结果表明, 随着种植年限的增加, 3 种施肥模式土壤剖面各层次NO₃^--N含量均呈上升趋势, 年增加量顺序为常规施肥模式＞无公害施肥模式＞有机施肥模式。受氮素输入量(施肥)的影响, NO₃^--N 主要分布在0~40 cm 土层, 0~60 cm 土层NO₃^--N 含量总体呈作物生长前期低、中期高、后期低的趋势; 与上层土壤相比, 100 cm 以下土层NO₃^--N 含量有不同程度的增加。0～200 cm 土体NO₃^--N 平均累积量有机施肥模式比无公害施肥模式低33.8%, 比常规施肥模式低45.9%; 无公害施肥模式比常规施肥模式低18.3%。3 种施肥模式下, NO₃^--N 都有向2 m 以下土体淋洗的趋势。与施用化学肥料相比, 施用有机肥能明显降低土壤剖面NO₃^--N 含量, 控制其累积峰的下移, 但不合理施用有机肥也会产生NO₃^--N 淋洗而污染环境。     

基于GIS和BP神经网络的农区地下水硝态氮含量分布特征分析

针对于非点源污染机理模型在实际运用中的限制，将人工神经网络引入地下水非点源污染格局的模拟和预报中，建立了基于GIS的BP神经网络模型用以模拟分析农区浅层地下水NO^-₃-N含量及其空间分布特征。结果表明，以农田氮盈余、地下水埋深、30～60cm土层砂粒含量和土壤有机质4个因素为输入因子，以地下水NO^-₃-N为输出因子，通过网络训练以及观测点缓冲区半径的设定与调整，BP神经网络模型有效地模拟了山东省桓台县地下水NO^-₃-N含量及其空间分布特征，并且有较高的精度。该研究可为华北平原农区地下水质管理提供分析工具与决策依据，是对非点源污染机理模型的有益补充。     

黄淮海平原典型集约农区地下水硝酸盐污染初探

对黄淮海平原典型集约农区N肥污染地下水的初步调查表明,该区地下水硝酸盐(NO^-₃)污染较严重,高产农区和高产田块污染程度明显高于中低产区和中低产田块;菜地污染程度较粮田严重;随着施N时间的推移和施用量的增加,地下水中硝态氮具有明显的积累趋势,潜在污染不容忽视;地下水NO^-₃含量与N肥施用量呈明显正相关关系。     

长期种植苜蓿对土壤氮素营养的作用

13年长期施肥和轮作试验结果表明，连续种植苜蓿时N肥、P肥、有机肥的配合施用(NPM)较单施P肥对提高土壤硝态氮(NO^-₃-N)含量水平有较好效果；而无论施肥与否，种植苜蓿对土壤深层NO^-₃-N均造成不同程度的亏缺。苜蓿(NPM)连作较小麦(NPM)连作土壤NO^-₃-N利用率高；种植苜蓿对土壤铵态氮(NH⁺₄-N)分布影响与NO^-₃-N不同，深层土壤CK、NPM配施处理NH⁺₄-N含量明显高于施P和裸地处理，不同作物种植系统中以苜蓿连作土壤剖面中NH⁺₄-N含量最高。与其他轮作相比，苜蓿连作在提高土壤剖面供N能力方面有较好作用。     

施肥时机对土壤水氮运移转化规律的影响

为揭示不同施肥时机（全过程、前1/2和后1/2入渗水量施肥）下土壤水氮运移转化规律,以砂壤土和黏壤土质地的一维垂直肥液（尿素）入渗试验为基础,重点分析不同施肥时机下土壤水氮分布与再分布过程中的运移转化规律,并量化比较其对土壤中氮素含量的影响。结果表明,施肥时机对土壤累积入渗量和湿润体中水分分布影响微小,但对不同形态氮素运移转化影响显著;砂壤土和黏壤土入渗结束时刻,全过程和后1/2入渗水量施肥时,其尿素态氮、铵态氮（NH₄⁺—N）和硝态氮（NO₃^-—N）含量均随土层深度增大而减小;前1/2入渗水量施肥时,尿素态氮和NO₃^-—N含量在湿润体边缘累积,NH₄⁺—N呈先增大后减小趋势,且主要分布在5—25 cm土层;再分布阶段,全过程和后1/2入渗水量施肥时,砂壤土和黏壤土中尿素态氮分别在再分布3天和5天时基本水解完成,同时NH₄⁺—N含量达到峰值,NO₃^-—N含量再分布10天内未出现下降趋势;前1/2入渗水量施肥时,尿素态氮再分布10天时基本水解完成,NH₄⁺—N含量再分布5~10天达到峰值,NO₃^-—N含量则呈先增加后减小趋势;后1/2入渗水量和全过程施肥条件下,砂壤土和黏壤土再分布10天时0—40 cm土层中NH₄⁺—N和NO₃^-—N含量均大于前1/2入渗水量施肥,说明其氮素潜在利用效率高,故推荐畦（沟）灌合理施肥时机为后1/2入渗水量或全过程施肥。研究结果可为农田畦（沟）灌施肥系统的设计和管理提供理论基础和技术支撑。     

不同施肥条件下农田硝态氮迁移的试验研究

NO^-₃-N的淋失是旱地农田氮素损失的重要途径之一，也是引起地下水污染的一个主要原因。在黄土高原地区，夏玉米生长正逢雨季，是NO^-₃-N淋失的主要时期。该研究基于阻水层理论和黄土高原地区传统的垄作习惯，在手工模拟机具成垄压实施肥的基础上研究了该施肥法与传统的平地施肥、垄沟施肥(成垄不压实)条件下土壤NO^-₃-N的迁移动态，结果表明，在供水量相同条件下，由于平地和垄沟条件下水分分布的差异，导致平地土壤中的NO^-₃-N较垄沟耕作易于迁移。在生育前期，由于作物根系对NO^-₃-N的吸收和拦截，成垄压实与成垄不压实施肥对阻止NO^-₃-N随水下移差异不大；生育后期，当作物需肥量减小时，成垄压实施肥能够阻止NO^-₃-N向深层土壤迁移累积。玉米收获后，3种施肥方式下土壤NO^-₃-N迁移深度为平地(>60 cm)>垄沟施肥(>45 cm)>成垄压实施肥(＜35 cm)。     

山西褐土区设施蔬菜地不同棚龄土壤氮、磷残留特征

设施蔬菜地因其高度集约化的栽培条件和管理方式对土壤养分状况影响极大,但随着种植年限的增加,土壤中氮、磷残留趋势并不清楚。基于此,采取野外调查采样与实验室分析相结合的方法,对山西省晋中市太谷县范村镇象谷村不同种植年限(10、20、30年)温室大棚土壤主要肥力指标进行综合分析,了解褐土区设施蔬菜地土壤主要养分氮、磷残留和迁移特征。结果表明:不同种植年限大棚土壤氮、磷均出现表层(0～20 cm)累积的现象。随着土层深度的增加,不同年限大棚土壤NO^3--N残留量均有降低的趋势,各棚龄土壤0～100 cm土层的硝态氮(NO^3--N)残留量均显著高于100～200、200～300、300～400 cm土层土体的残留量,10、20、30年棚龄土壤0～100 cm土层的NO^3--N残留量分别为100～200、200～300、300～400 cm 土层土体内NO^3--N残留量的34.9%、43.4%、40.9%,且20年的残留量占比最高;不同棚龄相应各层土体NO^3--N残留量均高于大田。随着棚龄增加,土壤0～20 cm土层的有效磷(Olsen-P)含量表现为先升高后降低的趋势,不同棚龄Olsen-P含量(0～40 cm土层)是大田3.8～5.6倍,均以20年棚龄的含量最高。10年棚龄20～40 cm土层和20年棚龄40～60 cm土层的Olsen-P含量均已接近大田表层值(24.66 mg/kg),不同棚龄土壤Olsen-P含量从40 cm土层开始均急剧下降。0～400 cm土层土体内全氮与NO^3--N含量呈显著线性相关,0～100 cm土层土体全磷和Olsen-P含量之间呈乘幂相关关系,由各自的决定系数可知,土壤中50%左右的NO^3--N和Olsen-P含量受全氮量和全磷量的影响。此外,褐土区磷淋溶阈值为45.1 mg/kg,超过此值该区域土壤存在磷淋溶风险。总之,大棚内短期投入大量肥料的生产方式导致土壤中特别是0～20 cm表层土壤氮和磷的大量残留,而长期水肥的高投入又引起有效态氮和磷的淋溶,进而在土壤深层次残留。     

设施土壤的肥力特征及酶活性

本文初步研究了设施土壤中的6种肥力因子和2种土壤酶活性,发现温室土壤的全氮量、NH₄⁺量-N量、NO₃^--N速效磷(P)量、速效钾(K)量和脲酶活性比露地土壤高1~3倍,土壤有机质量含提高7.5 g/kg,过氧化氢酶活性与露地接近(50H₂O₂ meq/100g土),硝态氮含量有继续增加趋势;大棚土壤的肥力因子也比露地明显提高。     

基于稳定同位素和贝叶斯模型的引黄灌区地下水硝酸盐污染源解析

地下水硝酸盐（NO₃^-）污染已经成为全球严重的水环境问题之一,由于饮用水中高含量NO₃^-会转化成亚硝酸盐而增加各种疾病和癌症风险,其来源的确定对于NO₃^-污染的预防和控制非常重要。本文以黄河下游第二大灌区——潘庄灌区为例,首次采用NO₃^-的氮氧稳定同位素结合贝叶斯模型追溯地下水NO₃^-的来源并量化各种来源的贡献比例。结果表明,地下水NO₃^-含量分布在0.1~197.0 mg·L^-1,平均值为34.2 mg·L^-1。与《生活饮用水卫生标准》中规定的地下水NO₃^-最大含量[20 mg（N）·L^-1,相当于NO₃^-含量90 mg·L^-1]相比,有10%的样品NO₃^-含量超标。井深<30 m、30~60 m和>60 m的地下水NO₃^-平均含量分别为25.9 mg·L^-1、39.7 mg·L^-1和20.1 mg·L^-1。空间上,宁津县、武城县、平原县和禹城市有大片区域地下水NO₃^-含量较高。地下水NO₃^-的δ¹⁵N组成范围为0.72‰~23.93‰,平均值为11.62‰;δ¹⁸O组成范围为0.49‰~22.50‰,平均值为8.46‰。同位素结果表明粪便和污水、农业化肥是地下水中NO₃^-的主要污染来源。这反映了人类活动是引起地下水NO₃^-污染的主要原因。贝叶斯模型结果显示,粪便和污水对潘庄灌区地下水中NO₃^-平均贡献率高达56.2%,化肥的平均贡献率为19.3%,大气降水和土壤的平均贡献率分别为6.2%和12.3%。由于污水、粪便和化肥是地下水中NO₃^-的主要来源,为保护和改善研究区地下水水质,建议加强污水管道建设,强化畜禽粪便的管理以及提高化肥利用效率。     

施肥对日光温室黄瓜和土壤硝酸盐含量的影响

通过田间试验研究了不同施肥对日光温室黄瓜NO2--N和NO3--N含量和土壤NO3--N以及黄瓜产量的影响。结果表明,在黄土高原黄绵土上,施N400kg.hm2和P2O5250kg.hm2,黄瓜生长期间,NO3--N含量变化与黄瓜的生长发育阶段关系密切,黄瓜结瓜前020和2040cm土层NO3--N含量较高,随黄瓜生长速度加快和结瓜盛期的到来,土壤NO3--N含量降低;黄瓜收获后,NO3--N含量又有增加。不同施肥种类比较,施用化肥40160cm土层NO3--N的累积和淋洗量最大,施用沼肥其累积和淋洗量小于施用化肥,而施用有机肥(牛粪)NO3--N的累积和淋洗量小于施用沼肥。采用叶面喷施尿素和有机钾肥,可以减少化肥和有机肥用量,从而降低土壤剖面0200cmNO3--N的累积。使用沼肥、叶面肥的黄瓜产量都明显高于不施肥和NP化肥处理。     

大田蔬菜地春季硝态氮淋溶特征研究

春季,对上海浦东新区大田蔬菜地试验田按照不同施肥(常规、减量、无肥)处理水平、不同土壤深度(30 cm、50 cm、70 cm、120 cm),利用现场采样与室内实验结合的方法,对硝态氮淋溶进行了研究。实验结果表明,降雨量和氮肥施用对土壤硝态氮淋失有显著性影响。施肥试验区施肥后各土层硝态氮浓度均很高,4月份淋溶浓度普遍高于3月份。常规施肥区不同深度的硝态氮含量明显高于不施肥区,减量施肥区含量则介于二者之间。施肥区部分氮素硝态氮随降雨在土壤中不断向下淋溶,尤其在施肥初期较多的氮素由土壤表层不断淋失到土壤深层,在接近地下水位120 cm的剖面处产生渗漏液的硝态氮浓度超过国家限量标准(20mg L-1)。     

坡耕地反坡水平阶对土壤水N、P垂直再分配的影响

 采用野外监测和室内实验分析相结合的方法,对昆明市松华坝水库水源区坡耕地反坡水平阶土壤水N、P垂直再分配进行研究,结果表明:1)土壤水总氮TN、氨态氮NH+4+-N、硝态氮NO3--N和总磷TP在20～40cm土层自然坡面和反坡水平阶2种处理差异性均显著,40～60 cm土层TN和NH+4+-N浓度和土壤TN质量分数相关系数为0.94(P<0.05)和0.97(P<0.01),土壤水TP浓度分别和土壤TP、AP质量分数相关系数为0.90(P<0.05)和0.98(P<0.01);40～60cm土层土壤水TN浓度和土壤TN质量分数相关系数为0.92(P<0.05),土壤水TP浓度和土壤AP质量分数相关系数为0.96(P<0.01);60～80cm土层土壤水NO3--N浓度分别和土壤TN、AN质量分数相关系数为0.90(P<0.05)和0.92(P<0.05),土壤水TP浓度和土壤AP质量分数相关系数为0.93(P<0.05);80～100cm土层土壤水NO3--N浓度和土壤AN质量分数相关系数为0.94(P<0.05);在0～100cm土层,反坡水平阶处理能有效地将坡耕地地表径流转化为土内径流,造成土壤水N、P质量分数不同程度的增高趋势;土壤水N、P在土壤剖面的运动是引起土壤N、P累积的动力。     

武汉市城郊区集约化露天菜地生产系统硝态氮淋溶迁移规律研究

以武汉市及其周边区域的典型露天菜地为研究对象,对菜地土壤、土壤溶液及菜地附近井水中硝态氮（NO3--N）含量进行了周年监测分析。结果表明:菜地土壤100 cm内各土层NO3--N平均含量为11.2 mg/kg,其中0~20 cm土壤剖面NO3--N含量为21.1 mg/kg;60 cm深度处土壤溶液中NO3--N含量为27.5 mg/L;井水中NO3--N含量为19.6~39.8 mg/L,其含量达到了饮用水安全标准的2~4倍。由此说明:武汉城郊菜地土壤NO3--N淋失量较大,已造成地下水NO3--N污染;且硝酸盐淋失量随着氮肥施用量和水分输入量的增加而增大,同时与种植蔬菜的种类有一定相关关系;由于土壤理化性质不同,土壤硝酸盐含量在正常范围内并且尚能够安全种植作物时,地下水可能已受到严重的污染,这种情况在砂性土壤中表现更为明显。本文的研究为科学评价露天菜地土壤和地下水NO3--N污染提供了科学理论依据。     

重庆市主要土壤类型硝态氮淋失及其影响因素

采用SRC(Soil-Resin-Core)装置,研究了重庆市主要土壤类型硝态氮淋失的差异以及硝态氮淋失与硝态氮含量、有效氮含量、降雨和气温等4个方面的关系。结果表明:酸性紫色土的硝态氮淋失量最大,而黄壤与碱性紫色土的硝态氮淋失量较小。酸性紫色土硝态氮含量、有效氮含量与硝态氮淋失量之间显著相关,而黄壤和碱性紫色土的硝态氮含量、有效氮含量与硝态氮淋失量之间没有显著的相关性。降雨量、气温也是引起硝态氮淋失的原因。农田施肥对地下水的污染受施肥量、施肥次数、降雨量和气温等综合作用的影响,可采取控制氮肥用量,减少施用人粪尿,避免在降雨量大的时期追肥的措施。     

高肥力稻田分次施氮对氮素淋失的影响

通过自行设计的渗漏计研究在控水灌溉条件下稻田不同氮肥处理氮素淋失的动态规律,结果表明:在水稻整个生育期间,渗漏水中铵态氮、硝态氮保持较低的浓度,均小于1mg/L,但对硝态氮而言,仍是氮素淋失的主要类型。从总的趋势来看,渗漏水中氮素浓度随施肥量增加而增加。每次施肥后,不同处理渗漏水中的NO3--N浓度均表现为短期内迅速上升、后期逐渐下降的趋势,其中NH4 -N浓度与NO3--N消长规律相似,但表现出峰值超前的特征。各小区渗漏计中NH4 -N、NO3--N及TN累积渗漏量与施肥量之间存在显著相关性,R2分别达到0.933*,0.984**和0.982**。另外从环境和经济角度考虑,建议在土壤质地粘重、基础肥力较高的水稻土施肥量控制在75～150kg/hm2为宜,控制氮素淋失主要时期为施肥后一周内,特别在基肥施后尤为关键。     

设施蔬菜土壤剖面氮磷钾积累及对地下水的影响

针对设施栽培中传统施肥灌溉带来的养分浪费和环境污染问题,采集河北省定州市设施蔬菜、农田土样及相应的地下水样品,分析了不同设施蔬菜种植年限土壤剖面中速效养分的累积规律及地下水受硝酸盐污染的程度。结果表明:0～200cm和0～400cm设施土壤的速效养分累积均高于对照农田。低龄棚硝态氮、速效磷、速效钾及水溶性磷含量分别为377.2mg·kg-1、448.8mg·kg-1、1405.6mg·kg-1、30.6mg·kg-1,分别是对照农田的4.7倍、4.6倍、1.4倍和11.5倍;老龄棚硝态氮、速效磷、速效钾及水溶性磷含量分别为629.1mg·kg-1、555.0mg·kg-1、2567.1mg·kg-1、35.2mg·kg-1,分别为对照农田的6.4倍、16.3倍、2.7倍和12.0倍。设施土壤速效养分深层累积比例随棚龄增加而增加。设施蔬菜栽培区表层地下水(地下饮用水,20m)受硝态氮污染严重,超标率和严重超标率为39.3%和7.1%;而深层地下水(农田和大棚灌溉水,40m)硝态氮含量7.4mg·L-1和9.6mg·L-1,超标率分别为25.0%和37.5%,无严重超标水样。     

华北地区施用有机肥对土壤氮组分及农田氮流失的影响

为研究有机肥施入土壤后引起的土壤氮组分含量变化对农田氮流失的影响,采用小区试验,并结合田间原位模拟降雨试验,分析施用的有机肥中氮组分的量、土壤氮含量、农田氮素流失浓度及流失量三者间的关系。结果表明:有机肥中酸解氨基酸氮、酸解铵态氮含量占全氮比例分别为28.6%～40.6%,21.3%～33.2%,平均为35.4%、26.4%,是有机肥氮的主要组分;随着单位面积施入农田的有机肥中酸解氨基酸氮、酸解铵态氮(均为可矿化氮)的量增加,0～20 cm土层土壤可矿化氮含量也增加,二者呈极显著正相关;随着耕层土壤中可矿化氮含量增加,农田渗漏液中总氮、水溶性总氮、硝态氮浓度增高,二者呈显著或极显著正相关;随着施用有机肥中可矿化氮的量增多,径流液中总氮、水溶性总氮流失量增加,渗漏液中总氮、水溶性总氮、硝态氮浓度及流失量增高,分别呈显著和极显著正相关。因此,农田中高量施入有机肥,可造成土壤可矿化氮含量增加,农田氮素流失风险也随之增大。     

不同栽培年限日光温室土壤磷素累积特性研究

测定了陕西关中地区不同栽培年限日光温室土壤不同形态磷素的含量,以评价土壤磷素累积特性。结果表明:与农田土壤相比,日光温室栽培土壤全磷、有效磷、水溶性磷含量显著增加,土壤表层Olsen-P和水溶性磷平均含量分别达227 mg kg-1和8.45 mg kg-1;0～20 cm土层土壤全磷、Olsen-P和水溶性磷含量平均分别为农田的1.78倍,8.00倍和3.70倍,20～40 cm土层的分别为农田的0.62倍,3.24倍和2.53倍;且随日光温室栽培年限的增加,不同形态磷的累积量呈逐年递增的趋势。日光温室土壤全磷、有效磷、水溶性磷三者关系呈显著线性相关关系,有效磷与水溶性磷达极显著正相关。表明研究地区日光温室栽培下土壤磷素过量累积带来的淋溶风险值得关注。