优化施肥和缓释肥对水稻田面水氮磷动态变化的影响

通过小区试验探索优化氮肥分次施用及缓释肥对稻田氮磷形态和动态变化的影响,结果表明,田面水TN浓度在施肥后的第1天达到最大,NH4+-N峰值出现在施肥后的第2天,随氮素的转化,NO3--N浓度在第4天达到高峰。总体上NH4+-N是稻田田面水氮素的主要表现形态,而农田灌溉和降雨可显著提高NO3--N的比例。总磷浓度在基肥施用后的第2天达到高峰,在基肥施用后的第7天和灌溉或降雨农田被扰动后的第2～3天稻田田面水总磷浓度出现回升现象。农田灌水及天然降雨也可使田面水中可溶性磷呈现降低趋势,颗粒态磷的比例升高。水稻生育初期的径流水中总氮、总磷相对较高,远远超出地表水环境质量标准Ⅴ类水的标准限值(TN 2.0mg/L,湖、库TP 0.2mg/L)。平均4次产流中,相对于传统施肥,优化施肥氮肥分次施用及缓释肥处理产生的径流中总氮浓度可降低约22.98%～42.88%。     

灌排调控的稻田排水中氮素浓度变化规律

基于农田排水氮素浓度及湿地进出口断面总氮（TN）、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）浓度的监测,研究了灌溉排水措施以及沟塘湿地对农田排水中氮素浓度变化的影响。结果表明,控制灌溉的水稻全生育期稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规灌溉处理低12.08%、20.33%和13.51%;控制排水处理下稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规排水处理低2.21%、7.08%和20.92%;湿地出口水体中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别比入口降低了16.8%、14.4%和50.9%,湿地水体中TN、NH4+-N、NO3--N浓度随时间近似服从指数函数衰减趋势。控制灌溉、控制排水及沟渠塘湿地系统的调控措施对农田排水中氮素的净化效果比较显著。     

生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田稻季田面水及 渗漏液氮素动态变化的影响

采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合(N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、N-丙基硫代磷酰三胺(NPPT)和2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP))与施肥模式(一次性施肥和分次施肥)互作对黄泥田稻季田面水和渗漏液氮(N)素浓度动态变化特征的影响。结果表明,黄泥田稻季田面水和渗漏液中N素形态分别以NH4+-N和NO–3-N为主。基肥施用后,稻田田面水中NH4+-N和总氮(TN)浓度于第1天达到峰值后降低,第6天分别降为峰值的57.9%～69.1%、41.9%～59.0%(一次性施肥)和29.9%～60.7%、60.9%～69.7%(分次施肥);稻田渗漏液中NO–3-N和TN浓度于第1～3天达到峰值后降低,第6天分别降为峰值的51.4%～56.5%、56.6%～61.6%(一次性施肥)和45.3%～57.5%、51.1%～59.6%(分次施肥)。不同施肥模式下,硝化抑制剂CP会提高田面水NH4+-N浓度,而脲酶抑制剂NBPT/NPPT或配施CP有效抑制脲酶活性,降低田面水NH4+-N峰值;CP显著降低渗漏液NO–3-N浓度,且CP或配施NBPT/NPPT有效抑制硝化作用,降低渗漏液NO–3-N峰值。新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的稻田田面水和渗漏液N素浓度动态变化特征与NBPT相似。总之,生化抑制剂与适宜的氮肥运筹相结合更能有效延缓黄泥田中尿素水解,抑制硝化作用,减少N素径流和渗漏损失。     

农村污水加入对模拟稻田生态系统中氮、磷的影响

在温室内,以中性紫色水稻土为基质,水稻(Oryza sativa)为植被构建了模拟稻田生态系统用以处理农村污水,研究了外源污水(TN 15.0mg/L,其中NH4+-N 13.5mg/L,NO3--N 1.5mg/L;TP 2.0mg/L)加入4种系统后,土壤和田面水中各种形态氮、磷、pH等的动态变化。结果表明,外源污水加入后3d土壤中NH4+-N、NO3--N、pH均达到峰值,其中NH4+-N 29.4～46.5mg/kg,NO3--N 12.3～21.4mg/kg,pH 7.9～9.1,完全施肥处理显著高于减量施肥处理,垄作与平作之间差异不显著。7d后NH4+-N、NO3--N、pH显著降低,处理之间差异不显著。外源污水加入后3d,土壤中NH4+-N增加了5.76～9.70g/m2,显著高于田面水中NH4+-N的损失量1.15～1.34g/m2,田面水和土壤中NO3--N分别上升了0.64～0.91g/m2和2.02～4.12g/m2。表明田面水中NH4+-N的减少可能对土壤中NH4+-N的升高有一定的贡献,而田面水中NO3--N的增加量可能来自土壤。土壤中碱解氮和Olsen-P浓度均在污水加入后1d达到峰值,完全施肥处理显著高于减量施肥处理,垄作与平作之间差异不显著。土壤中TN和TP在试验期间有下降的趋势,但是差异不显著。相同施肥条件下,垄作较平作能够获得更高的生物产量,意味着能够带走更多的氮、磷。     

铵态氮/硝态氮对水稻铝吸收的影响及其机制研究

选用两个水稻品种武运粳7号（耐铝品种）和扬稻6号（铝敏感品种）作为实验材料,利用水培试验,通过长期和短期处理相结合的方式研究了NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响及其作用机制。结果表明,与NH4+-N相比,NO3--N促进了水稻对Al的吸收。而且随着NO3--N浓度的提高,水稻根中Al含量显著增加,随着NH4+-N浓度的提高,水稻根中Al含量显著降低。这些结果表明NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响具有浓度效应。当向Al溶液添加pH缓冲剂后,NH4+-N和NO3--N对根尖Al累积的影响变小,表明NH4+-N和NO3--N处理下溶液pH的变化可能是NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收影响不同的一个原因。     

控释尿素减量施用对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

通过长期定位试验研究了控释尿素不同施用量对双季稻田氮素的径流和渗漏损失的影响,以期为控释肥的推广和农业面源污染的减少提供科学依据。结果表明,施肥量是决定稻田氮素径流和渗漏损失的主要因子之一,控释尿素减量施用能显著降低稻田氮素径流与渗漏损失。施肥初期稻田氮素流失量最大,是控制双季稻田氮素流失的关键时期。NH4+-N与NO3--N径流损失量占稻田全氮径流损失量的50%左右,稻田渗漏损失以NO3--N为主,占全氮渗漏损失的70%以上。控释尿素各处理中以减氮30%处理效果最好,能显著减少稻田的氮素流失量。其与普通尿素相比,稻田TN、NH4+-N、NO3--N径流损失量分别减少30.56%,23.41%,18.64%;稻田TN、NH4+-N、NO3--N渗漏损失量分别减少28.53%,34.17%,29.51%。研究证明控释氮肥确实能够减缓氮素释放速度,显著降低水稻生长前期氮素流失量,且控释尿素减氮施用能显著减少氮素径流和渗漏损失,对农业面源污染的防控意义重大,适合大面积推广。     

不同NH_4~+/NO_3~-配比对红松幼苗生长的影响

对NH4+-N,NO3--N不同配比盆栽试验条件下红松幼苗生物量,NPK养分的吸收,培养基质中的NH4+-N、NO3--N浓度及pH作了比较研究。结果表明,红松幼苗在以NH4+-N为主的营养液中生长好。营养液中NO3--N比例增加则幼苗生长下降,过量的NO3--N可抑制幼苗根系生长。NH4+-N为主的营养液对红松幼苗NO3--N的供应无明显效果。营养液中NH4+-N比例增加,植株体内P浓度增加,K浓度下降。NH4+-N/NO3--N配比显著影响基质的pH值,NH4+-N比例增加,基质pH下降;NO3--N比例增加,基质pH升高。     

保护性耕作下麦稻轮作水稻田土壤的氮素动态变化

以翻耕、免耕、秸秆还田3种不同农作处理,探讨保护性耕作措施对淹水稻田土壤中60 cm埋深处渗漏液铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)含量动态变化的情况.结果表明:不同耕作处理的水稻田中,硝态氮的流失都大于铵态氮,施肥是引起土壤氮素渗漏的原因之一;免耕结合秸秆覆盖,使硝态氮在土壤中容易迁移下渗.     

太湖地区两种典型水稻土中氮、磷迁移转化的研究

研究了饱和状态下,铵态氮(NH4+-N)和速效磷(AP)在太湖地区两种主要水稻土-宜兴白土和常熟王庄黄泥土的原状土和扰动土中的迁移转化情况。结果表明,土壤的饱和导水率、粘粒含量对于铵态氮和速效磷的出流影响很大。在原状土土柱的出流中,白土滤液中NH4+-N、硝态氮(NO3--N)和速效磷浓度峰值出现的时间比黄泥土早,峰面比黄泥土窄,拖尾的时间比黄泥土短。速效磷在土壤中迁移及淋移都比NH4+-N弱,且黄泥土对磷的固定作用强于白土。在本试验NH4+-N的加入情况下,原状土土柱出流的NH4+-N如果进入地下水会造成地下水污染;NO3--N在黄泥土中的积累作用比白土强,出流的NO3--N含量较高;出流的NO2--N含量很低,不会造成地下水的NO2--N污染。土壤中的NH4+-N和速效磷可以通过大孔隙向下运移,并且随着深度的变化呈现降低的趋势。NO3--N在白土中的分布比较平缓。在扰动土的试验中,粘粒含量越低,饱和导水率越高,NO3--N的穿透曲线的峰值越高,峰面越窄。黄泥土的粘粒含量远高于白土,滞留作用较强,对NO3--N的穿透影响较大。本文结果可以为太湖地区地下水环境污染防治、农田水肥管理和防止水体富营养化提供依据。     

尿素涂层对土壤渗出液NO_3~--N和NH_4~+-N的影响

采用盆栽试验方法,研究尿素涂层后施用于水田土壤其渗出液NO3--N和NH4+-N含量的变化情况。研究结果表明:与未涂层尿素相比,施用尿素涂层可使氮素释放变得平缓,土壤渗出液中NH4+-N和NO3--N浓度明显降低,有利于水稻生长对氮素的吸收利用;在等氮量条件下,施用涂层尿素处理的土壤渗出液中的NH4+-N浓度明显低于未涂层尿素处理,且尿素用量越低这一差异越明显,而土壤渗出液中的NO3--N浓度施入土壤后前10天涂层尿素低于未涂层尿素处理,而至第18天则表现出高于未涂层尿素处理的趋势;涂层处理土壤渗出液NO3--N和NH4+-N之和大都小于未涂层处理。     

控灌条件下稻田田面水含氮量、土壤肥力及水氮互作效应试验研究

通过田间试验,研究了不同控制灌溉模式下不同氮素用量稻田田面水铵态氮、硝态氮的变化特征,综合评价了试验区稻田土壤肥力等级,并分析了水分与氮素用量对水稻产量和产量构成因素的互作效应。结果表明:在水稻整个生长过程中,过量施肥对土壤最后残留的氮含量影响较大;土壤肥力等级的高低、每次施氮后所取水样铵态氮与硝态氮浓度的均值同相应的施氮水平有较高的因果效应。施返青肥后田面水铵态氮浓度最高值在施氮后第3天出现,施穗肥后田面水铵态氮浓度最高值在施氮后第2天出现,田面水硝态氮浓度出现最高值的时间要滞后于铵态氮1天。氮肥对水稻产量及其构成因子均表现为正效应,且高施氮量的正效应大于中施氮量的。控水效应和土壤水分胁迫与氮素互作效应对产量及其构成因素的影响多数为负效应,表明进行水分胁迫会影响产量构成因素进而降低水稻的产量。     

生物炭施用对稻田氮磷肥流失的影响

针对宁夏引黄灌区稻田过量施肥导致土壤养分利用效率低的问题,通过田间小区试验,在优化施氮条件下(240kg·hm~(-2)),设4个生物炭水平(0、4500、9000、13500kg·hm~(-2)),研究施用外源生物炭对稻田氮磷流失和土壤养分含量的影响。结果表明:生物炭对稻田田面水氮素动态产生影响,表现为田面水中全氮、硝态氮含量随生物炭用量的增加而降低,铵态氮表现则相反;全氮和铵态氮的最大峰值出现在第1次追施氮肥后的第2天,最大值为34.86、8.28mg·L~(-1);硝态氮最大峰值3.31mg·L~(-1)出现在第2次追施氮肥后的第2天。随后均迅速下降,全氮含量在施氮肥后10d回到第1次追氮前的含量水平,并趋于稳定,铵态氮和硝态氮则在7d后。生物炭对田面水全磷未产生显著影响,全磷含量在第1次施氮肥后3d达到峰值,为3.69mg·L~(-1),之后迅速下降,6~7d后降至追氮前的含量水平,并趋于稳定。生物炭处理显著降低了稻田全氮流失量8.03%~13.36%,高量炭处理(13500kg·hm~(-2))显著提高了土壤全氮和有机质含量,提高幅度分别为41.2%和27.5%(P0.05)。说明生物炭对稻田磷流失、土壤全磷和速效磷含量无显著影响,对降低稻田氮素淋失表现出积极效果。     

秸秆还田下氮肥用量对稻田养分淋洗的影响

通过田间试验,研究秸秆还田配施氮肥对稻田土壤养分淋洗的影响。结果表明,随氮肥用量增加,田间渗漏水中NH4+-N、NO3--N、全氮浓度随之增加;与秸秆未还田相比,秸秆还田降低了田面水与渗漏水中NH4+-N、NO3--N的浓度;秸秆还田下各处理30cm土层渗漏水中全氮和NO3--N浓度最高,其浓度范围分别为1.09~12.76mg·L-1和0.76~3.74mg·L-1;全磷浓度范围为0.02~0.79mg·L-1,田面水中全磷浓度随施氮量增加而增加,30cm渗漏水中全磷浓度大于60cm渗漏水。氮肥用量180kg·hm-2时,施肥后5~10d内30cm、60cm渗漏水中的养分以NH4+-N为主,其后均以NO3--N为主。氮肥与秸秆配合施用,可降低田面水和渗漏水中的氮磷浓度,改善肥料利用效率。     

秸秆填埋对水稻土表层水三氮动态的影响

采用盆栽试验方法研究了秸秆填埋对水稻土表层水三氮动态变化的影响。结果表明,施肥后,表层水总氮、铵态氮浓度迅速增加;随时间的推移,表层水氮素浓度下降较快。全氮在施肥后第1d达到峰值,铵态氮在施肥后第2d达到高峰,施肥后7d氮素含量基本与施肥前水平一致。秸秆还田有效地降低了水稻土表层水氮素含量,秸秆深埋处理有利于土壤对氮素吸收,使氮素的流失几率降低（DS处理比N处理表层水全氮浓度平均低10.2%）,流失潜能趋势大大减小。结果显示,施肥后1周内是控制表层水氮素流失的关键时期。     

培养条件下微纳米增氧水添加对新疆砂壤土硝化作用的影响

为了提升氮素利用效率和生产能力，采用室内培养试验方法，研究不同土壤含水率（田间持水量的30%、60%、100%及175%）条件下增氧水处理对土壤硝化作用的影响，并分别利用硝化动力学方程和硝化作用强度定量评价NH4+-N和NO3--N含量的动态变化特征，比较NH4+-N初始消耗速率、NH4+-N最大消耗速率、达到最大消耗速率所用时间以及NO3--N平均生成速率的变化。结果表明：粉质砂壤土氮素转化以硝化作用为主；随着含水率的升高，土壤硝化作用强度呈现先增加后降低的趋势，并在田间持水量条件下达到最大。在不同含水率条件下增氧水处理对土壤硝化作用的影响具有显著差异（P<0.05）。与常规水处理相比，在田间持水量的60%条件下，增氧水处理对土壤硝化过程的促进作用更为明显，NH4+-N最大消耗速率提高了8.9%，最大消耗速率出现时间提前，NO3--N平均生成速率增加，硝化作用更强；而在田间持水量条件下，增氧水处理的土壤NH4+-N消耗没有显著差异，仅NO3--N平均生成速率增加；田间持水量的175%条件下，增氧水处理土壤NH4+-N最大消耗速率降低了21.5%，最大消耗速率出现时间滞后，但NO3--N平均生成速率没有显著变化。该研究提出了增氧水处理促进氮素转化作用的最适水分条件，为发展农业高效水肥利用技术提供了理论依据。     

有机肥施用对水田土壤溶液氮磷动态变化及环境的潜在影响

通过原状土柱模拟试验,开展了稻麦轮作条件下,有机肥施用对水稻田面水及渗漏水中N、P变化规律影响的研宄.结果表明,水稻施肥后的一定时期内田面水中可溶性总N(DTN)、NH_4~+-NO_3~--N与N肥施用量呈正相关,伴随着3次施肥呈现出3个峰值,田面水中DTN以NH_4~+-N为主.80 cm深处渗漏水的DTN、NH_4~+-N、NO_3~--N浓度均是施肥处理高于对照,但各处理间没有显示与施肥量的相关性.田面水中溶解性总P(DTP)在整个生育期内与猪粪用量呈显著正相关,当猪粪用量超过鲜重40 t/hm~2时,渗漏液中DTP含量显著高于其他处理.说明过量有机肥施入土壤后,P素不能被作物立即吸收,也不易被土壤固定,随渗漏液进入地下水,成为水体富营养化的诱因.     

加气灌溉与秸秆还田对水稻氮磷损失的影响

秸秆还田对于培育地力、提高作物品质与产量具有重要意义,然而在中国南方水稻种植区稻麦轮作耕作方式下,小麦秸秆还田后出现了水稻田面水质恶化的问题。该研究设置不同秸秆还田以及不同进气量的微纳米加气灌溉6个处理,开展水稻盆栽试验,观察分析水稻生育期内稻田水化学指标以及氮磷损失的变化规律。结果表明：水稻田面水与渗漏水中化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）浓度以及氮磷浓度的起伏变化主要受施肥因素影响;秸秆还田条件下水稻田面水COD浓度、总氮（Total Nitrogen,TN）浓度、铵态氮（NH4+-N）浓度、硝态氮（NO3--N）浓度均有所提升,总磷（Total Phosphorus,TP）浓度有所降低;水稻渗漏水COD浓度、NH4+-N浓度在秸秆还田后会有所升高,TN浓度、NO3--N浓度会有所降低;微纳米加气灌溉有利于降低秸秆还田后稻田水的COD浓度、TN浓度、NH4+-N浓度,其最优去除率可达19%、31%、45%。秸秆还田有利于提高稻田氮磷利用率,但是会增加氮素损失量,微纳米加气灌溉可以有效减少小麦秸秆还田后稻田的氮磷损失量,综合考虑改善稻田水COD浓度、减少氮磷损失以及保证水稻产量,推荐使用0.7 L/min进气量的微纳米气泡水对小麦秸秆还田后的水稻进行灌溉。该研究结果可为秸秆还田条件下稻麦轮作区水稻灌溉管理提供理论和技术指导。     

不同施氮水平对深层包气带土壤氮素淋溶累积的影响

为研究深层包气带土壤中氮素的迁移规律,采用田间小区试验,研究了不同施氮水平(142.5、285和427.5kg/hm2)对夏玉米种植期间0～500cm包气带土壤中氮素淋溶累积的影响。结果表明,不同施氮水平对NO3--N、NH4+-N和总氮有显著影响,施氮越多,NO3--N、NH4+-N和总氮在土壤中的淋溶累积也就越多,夏玉米生育期间土壤中氮素的淋溶累积含量随着夏玉米生长逐渐减少。在0～200cm土层中,收获后不同施肥水平土壤中NO3--N和总氮累积量随施氮量增加而增多,285kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最多,427.5kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最少,但相差不超过0.1kg/hm2,收获后土壤中氮素累积量有损失。夏玉米生育期间不同施氮水平对土壤NO3--N、NH4+-N和总氮的影响深度主要为0～145cm。粉砂壤土中氮素更易累积,砂质壤土中氮素较易随水分淋溶至下层。142.5kg/hm2施氮水平可有效减少NO3--N在土壤中的淋溶损失,降低土壤中NH4+-N和总氮的含量,对地下水构成的潜在污染风险最小。北京地区地下水埋深较深,NO3--N不易淋溶至地下水,但长期大量施用氮肥、田间土壤大孔隙的存在等会加速NO3--N向深层土壤迁移,对地下水水质构成威胁。     

淹水稻田氮的损失

A field microplot experiment was conducted during the tillering stage of paddy rice to investigate nitrogen(N) Iosses from flooded rice fields following fertilizer application. After application of ammonium bicarbonate, most of nitrogen in the flood water was present as NH₄-N and its concentration varied widely with time. Concentrations of both NO₃-N and NO₂-N in the floodwater were low due to the weakened nitrification. Under flooded anaerobic reducing conditions, soil solution concentrations of NO₃-N and NH₄-N were nothigh, ranging from 0.6 mg L^-1 to 4.8 mg L^-1, and decreased with soil depth. However, the ground water wasstill contaminated with NO₃-N and NH₄-N. Rainfall simulation tests showed that the N losses via runoff inrice fields were closely related to the time intervals between fertilizer applications and rainfall events. Whena large rain fell for a short period after fertilizer application, the N losses via runoff could be large, which could have a considerable effect on surface water quality. Both irrigation and N fertilizer application must be controlled and managed with great care to minimize N losses via runoff from agricultural land.