华北平原农田裂缝对硝态氮淋溶的影响

土壤干缩开裂是常见的自然现象。目前关于土壤干缩开裂的研究主要集中于裂缝的最终形态特征,并且以室内试验为主。本研究通过室外大田试验,结合动态计算机图像分析及水氮运移模拟软件WHCNS,研究土壤干缩开裂的动力学过程、特征及其对农田水氮运移的影响。利用原位熔化石蜡浇筑得到了裂缝三维结构形态,借助三维激光扫描仪量化裂缝的几何特征,发现每平米裂缝平均长度为4.58m,裂缝上表面平均宽度为5.72 mm,平均深度为9.06 cm。基于三维扫描仪提取得到的裂缝几何参数,通过WHCNS仿真模拟,发现相较于无裂隙情况,裂隙的存在分别增加了传统施肥和优化施肥情况下97.40%和256.43%的硝态氮淋失量;与优化施肥模式相比,传统施肥模式更容易造成硝态氮的淋失风险。在模拟灌溉模式对硝态氮淋洗情况的影响时,其差异不明显;强降雨的设置同样增加了硝态氮的淋失风险,导致硝态氮的年均淋洗量增加83.61%。裂缝的存在严重影响农田作物对肥料的吸收和利用,通过优化施肥量、更改灌溉模式以及避免强降雨前施肥都可以减少肥料的损失。     

不同水氮用量对日光温室黄瓜季硝态氮淋失的影响

于2010年3～7月,在河北省辛集市马庄农场研究了不同水氮用量对黄瓜季硝态氮淋失的影响,结果表明,通过调节不同生育阶段灌水量使黄瓜全生育期土壤含水量保持在18.7%～22.1%,不仅可以满足黄瓜生长发育对土壤水分的要求,而且可以减少用水量30%。不同处理中以节水灌溉、习惯施氮处理（W2N1）土壤硝态氮含量最高,习惯灌水、减量施氮处理（W1N2）最低。全生育期内,土体95cm深度硝态氮淋失量与土壤含水量、土壤硝态氮含量均呈正相关,其中以初瓜期和盛瓜期相关性系数最高。与农民习惯水氮处理（W1N1）相比,节水减氮处理（W2N2）在节水30%减施氮25%的情况下,可以显著降低黄瓜季土壤硝态氮淋失量,整个生育期降低淋失量35.0%。3年连续试验结果表明,节水减氮处理（W2N2）与习惯水氮处理（W1N1）间黄瓜产量结果差异不显著,说明河北省温室大棚蔬菜生产,目前农民习惯施氮和灌水量有很大的节水节肥空间,根据蔬菜不同生育期需肥量和土壤含水量来合理分配水、氮可取得明显的节水节氮效果。     

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。     

漓江水陆交错带硝态氮淋失规律的模拟研究

以广西桂林市潜经村漓江水陆交错带为研究区域,按照不同淹没程度将水陆交错带分为重度淹没带(T_1)、中度淹没带(T_2)、轻度淹没带(T_3),运用室内土柱模拟试验,研究不同淹没带、不同尿素施肥量、不同价态阳离子对硝态氮(NO_3~--N)淋失的影响。结果表明:(1)在正常施肥条件下,重度淹没带NO_3~--N淋失量最大(117.5kg/hm~2),显著高于中度淹没带(108.0kg/hm~2)和轻度淹没带(102.7kg/hm~2)淋失量。(2)随着施肥量增加NO_3~--N淋失量显著增加,当施肥量分别是140kg/hm~2,180kg/hm~2,220kg/hm~2时,NO_3~--N淋失比值为1∶1.35∶1.94。(3)土壤中阳离子Na~+、Ca~(2+)的存在可显著减少11.38%~18.31%的NO_3~--N淋失量,但不同价态阳离子之间对NO_3~--N淋失量的影响差异不显著。(4)随着淹没程度减小土壤容重逐渐降低,土壤粘粒含量逐渐增加,有机质则呈先减小后增加的趋势。在低、正常施肥处理下,NO_3~--N淋失量与土壤容重呈显著正相关,与土壤粘粒含量呈显著负相关;在高施肥处理下,NO_3~--N淋失量与土壤有机质含量呈显著负相关。     

不同施N量对土壤中硝态氮积累的影响

５种不同施Ｎ量的土壤中，硝态氮的积累变化为一指数曲线，随着施Ｎ量的增加，硝成氮积累增加，但Ｔ１／２相同。     

桓台县高产农田土壤硝态氮淋失动态研究

试验研究高产农田生态系统条件下N肥施用量和秸秆还田对土体硝态氮（NO3^--N）的时空分布动态结果表明，NO3^- -N含量在空间上随土壤深度而降低，这一相关关系可用Y=aX^b函数表达。小麦-玉米2季秸秆还田同单季小麦秸秆还田对NO3^- -N的动态影响较小，但相同施N量下未进行玉米秸秆还田0-40cm土层土壤中NO3^- -N含量偏高，土体NO3^- -N有淋失较强的趋势。土体NO3^- -N含量年度内波动大小与施N量密切相关，0-40cm土层土壤内NO3^- -N含量起伏最大，60cm土层以下相对稳定。各土层内NO3^- -N含量与施N量相关密切，这一相关关系影响到2m土层深度。土体中NO3^- -N含量周年内出现2次峰值和1次低谷，峰值出现在玉米和小麦收获后，低谷发生在小麦苗期-开花期土体养分大量吸收时期。9月下旬2m土层土壤NO3^- -N含量可高达10mg/kg，而且有淋失出2m土体的趋势。     

宁夏黄灌区稻秆还田对硝态氮流失量的影响

为控制稻田土壤硝态氮流失,对宁夏黄灌区稻田设置不同量秸秆还田处理常规施肥不还田（CK）、常规施肥条件下稻秆分别半量（T1）与全量（T2）还田,采用树脂芯法测定了稻秆还田10、20、30cm土层硝态氮淋失量。结果表明,稻秆还田可以有效减少30cm处硝态氮淋失量,减少比例在5.5左右。从生育期内来看,前期流失量大于后期,但在后期120cm土层渗滤液中硝态氮含量在10mg.L-1以下,对地下水污染没有威胁。稻秆还田条件下,前期土壤硝态氮含量较低,减少了硝态氮淋失的可能性,后期N素得到释放而促进了水稻的生殖生长,产量得到增加。因此,稻秆还田可以作为源头控制稻田硝态氮流失的较好措施加以推广。     

稻田土壤上控释氮肥的氮素利用率与硝态氮的淋溶损失

在稻田土壤上对水稻的高量施用氮肥常常造成硝态氮(NO3--N)淋溶损失和肥料氮利用率低下的问题。本研究采用土壤渗漏器、微区和田间小区试验,研究了15N标记控释氮肥在稻田土壤上的氮素利用率和硝态氮的淋溶损失。在两年早稻种植期间,一次性全量作基肥施用控释氮肥与尿素分二次施用的相比,两年的早稻产量分别平均提高7.7%和11.6%。在N90 kg hm-2用量下,由差值法测得的肥料氮利用率,按平均计,控释氮肥的N利用率(平均76.3%)比尿素分次施用的(平均37.4%)高出38.9%1。5N同位素法测得的控释氮肥的N利用率(平均67.1%)比尿素分次施用的(平均31.2%)高出35.9%。在早稻种植季节,施用尿素和控释氮肥的NO3--N淋失量分别为9.19 kg hm-2和6.7 kg hm-2,占施尿素N和控释氮肥氮的10.2%和7.4%。控释氮肥的氮淋失量比尿素分2次施用的降低27.1%。本研究结果表明,在稻田土壤上施用控释氮肥能减少氮的淋失量,提高氮素利用率和水稻产量。     

地下水位波动对不同施氮量农田土壤硝态氮运移影响

明确地下水位波动对农田土壤剖面和地下水NO_3~--N运移的影响,可为减少土壤氮素淋失、降低地下水硝酸盐污染风险提供依据。本研究采用大型土柱温室种植甘蓝,研究2种水位波动(水位不变、水位每隔10 d波动20 cm)和3种施氮量[0 kg(N)·hm~(-2)、225 kg(N)·hm~(-2)、450 kg(N)·hm~(-2)]对土壤含水量、土壤溶液NO_3~--N浓度、地下水NO_3~--N浓度和作物产量的影响。结果表明,水位波动和施氮肥对NO_3~--N运移的影响与土壤剖面深度有关。0～20cm包气带土壤NO_3~--N含量受施氮量影响,过量施氮肥[450kg(N)·hm~(-2)]导致该剖面NO_3~--N累积。20～60cm水位波动带土壤NO_3~--N含量受施氮量和水位波动的共同作用:施氮量增加提高NO_3~--N含量;水位波动降低剖面土壤NO_3~--N含量,水位上升和下降均促进土壤NO_3~--N随着水流运动向下层迁移;剖面土壤硝态氮含量高,增加NO_3~--N进入地下水的风险。60～80 cm淹水区剖面土壤NO_3~--N含量较低。作物产量受水位波动影响不显著。在地下水位埋深较浅的农业区进行氮素污染防控时,不可忽视水位波动对NO_3~--N运移的影响。     

长期施肥条件下华北平原农田硝态氮淋失风险的研究

利用河北辛集潮土(21年)和北京昌平褐潮土(9年)两个长期定位施肥试验研究了华北平原冬小麦夏玉米轮作体系下农田氮素平衡和硝态氮淋失风险。结果表明,单施氮肥的增产效果有限,昌平试验点甚至出现减产现象;而适量有机肥与氮磷或氮磷钾配施可显著提高作物产量,降低氮素盈余。单施氮肥时,辛集和昌平土壤硝态氮峰值分别达20.7和30.0.mg/kg,出现在160200.cm和90120.cm土层;硝态氮累积量高且大部分集中在根区外土壤,硝态氮淋失风险大。氮磷或氮磷钾肥配施时,硝态氮峰值出现深度上移3040cm,根区和根区外土壤硝态氮累积量均大幅降低,淋失风险明显减弱;在氮磷或氮磷钾肥基础上适量施用有机肥时,硝态氮峰值出现深度进一步上移至根区土壤,深层土壤硝态氮累积量显著下降,淋失风险低。过量施用有机肥或过量施用氮肥时,深层土壤硝态氮累积量大幅增加,甚至超过单施氮肥处理,淋失风险大大增强。研究结果表明,氮磷钾肥与有机肥配合施用是提高作物产量、控制农田硝态氮淋失的重要途径。     

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。     

不同施肥处理对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

采用田间试验,研究了不施肥(CK)、常规施肥(CF)、90%常规施肥(90%CF)、80%常规施肥(80%CF)、控释复合肥(CRF)和有机—无机肥配施(MF)6种施肥处理对稻田氮素径流和渗漏损失的影响。结果表明:水稻田面水总氮(TN)和铵态氮(NH+4—N)浓度在施肥后第2天达到峰值,之后快速下降,第7天后降至峰值的15%以下并趋于稳定,控制稻田氮素流失最关键的时间为施肥后1周。减量施肥可以有效降低田面水和渗漏水的氮素浓度。不同施肥处理(CK除外)TN径流损失量和氮素流失率分别为8.81~15.78kg/hm2和施N量的2.58%~4.96%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理TN径流流失量分别较CF处理低22.05%,34.16%,44.17%和33.52%;TN渗漏损失量和氮素淋失率分别为18.86~40.39kg/hm2和施N量的3.55%~11.77%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理的TN渗漏损失量分别较CF处理低24.57%,26.52%,53.29%和26.97%。减氮20%不仅能有效减少稻田氮素径流和渗漏损失,还能有效保障水稻产量,提高氮素利用率。     

不同种植方式下农田渗漏水硝态氮含量的动态变化特征研究

该文选取江阴市沿江平原地区的3种典型农业种植区:即大棚葡萄集约化种植基地、蔬菜集约化种植基地和常规种植农田为研究对象,通过田间现场采样分析的试验方法研究了不同种植方式下农田渗漏水硝态氮含量的动态变化特征。结果表明,大棚葡萄集约化种植区渗漏水硝态氮含量随着时间的变化波动较大,硝态氮平均含量达到31.94mg/L,其中硝态氮含量峰值高达45.90mg/L,这主要是由于大棚葡萄集约化种植条件下长期过量施肥导致土壤氮素累积水平过高,过量灌溉又加大了土壤氮素的淋失强度;而蔬菜集约化种植区和常规种植区渗漏水硝态氮平均含量分别仅为4.02,3.54mg/L,显著低于大棚葡萄集约化种植区,其中常规种植区渗漏水硝态氮平均含量最低,这与常规种植区施肥强度较低有关。大棚葡萄集约化种植条件下过量灌溉和施肥加剧了土壤氮素的渗漏损失,是引起农田地下水环境硝态氮污染的主要原因。研究结果可为优化田间管理措施、减轻农田氮素淋失以及防治农业非点源污染提供科学依据。     

不同施氮措施对保护地黄瓜养分利用效率及土壤氮素淋失影响

不同施氮措施条件下，对保护地黄瓜生育期内氮素吸收利用效率、氮素淋洗损失进行了研究，同时也研究了不同处理对黄瓜产量及品质的影响。试验结果表明，传统施肥处理（2100kg／hm^2）与推荐施肥处理（900kg／hm^2）之间氮素吸收量没有显著差异，传统施肥处理中大量的氮肥没有用于促进黄瓜对养分的吸收利用，其氮肥利用率、农学利用率以及生理利用率都很低，每千克纯氮增产只有2．06kg，91．65％的氮素以各种途径被损失掉，其中土壤硝态氮淋洗是主要形式。同时研究发现，传统施肥处理过量氮肥施用阻碍其它营养元素的吸收，降低N，P，K养分的利用率。从产量和品质看，减少氮的用量，黄瓜产量会降低，但推荐施肥与传统施肥处理差异不明显，而推荐施肥能提高果实中Vc含量、有效酸度（pH），改善黄瓜的口感。     

不同土壤耕作法对作物产量及土壤硝态氮淋失的影响

针对华北平原小麦—玉米两熟区不同土壤耕法下玉米产量及玉米生育期土壤硝态氮迁移进行研究,结果表明,翻耕模式下玉米产量最高,免耕下最低。在0~180 cm土体中,收获期与苗期相比,翻耕硝态氮含量平均减少了66.6%;旋耕平均减少了21.7%;免耕则平均减少了20.9%。累积峰出现的深度与硝态氮淋失有直接关系。对比3种模式,翻耕累积峰最深,硝态氮淋失威胁最大;免耕无明显累积峰。在施肥、灌溉等影响硝态氮淋失的可控因子以外,从耕作模式上研究硝态氮淋失是今后研究的方向。     

Nitrogen Loss from Paddy Field with Different Water and Nitrogen Managements in Taihu Lake Region of China

High rates of nitrogen (N) fertilizer were applied to a paddy field in the Taihu Lake region of China to maximize crop production. Excessive N input has resulted in serious agricultural nonpoint pollution. Water and N management are two important approaches to regulating N loss from paddy fields. This study aimed to determine N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching from a paddy field during the rice-growing season in Taihu Lake region. Field experiments with two water and two N managements were conducted. The N exported to the environment through ammonia volatilization, runoff, and leaching from the paddy field was 37.2 kg N ha^?1 to 102 kg N ha^?1, with ammonia volatilization accounting for 69.6% to 83.5% of N loss. Ammonium and dissolved organic N significantly contributed to N loss through runoff and leaching. Controlled irrigation and site-specific N management (CS) significantly decreased N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching. Compared with the N and irrigation water inputs in traditional water and N management, those generated by controlled irrigation and site-specific N management were reduced by 34.6% to 43.0% and 59.2% to 63.3%, respectively. Moreover, the reduction in N and water input in the CS paddy field enabled the maintenance of high rice yield; it significantly increased N use efficiency by 15.1% to 34.9% and decreased the N exported to the environment by ammonia volatilization, runoff, and leaching by 53.1% to 56.1%. Therefore, the joint application of controlled irrigation and site-specific N management efficiently reduces agricultural nonpoint pollution through N loss from paddy fields.     

氮肥与双氰胺配施对棚室黄瓜生长及土壤氮素淋失的影响

以传统水氦管理为对照,进行优化水氮管理条件下氮肥与双氰胺配施对大棚黄瓜氮肥利用效率、氮素淋洗损失及黄瓜产量与品质的影响研究.结果表明,与传统水氮管理相比,优化水氮管理虽然减少了氮肥用量及灌水量,但黄瓜产量与传统处理无显著差异,黄瓜硝酸盐含量显著低于传统处理的硝酸盐含量.随追肥及灌水次数增加,优化水氮管理0-60 cm土层硝态氮呈增加趋势,60 cm以下各土层不同时期变幅较小,W2N2+DCD、W2N3+DCD、W2N4+DCD的变化范围分别为6.09～33.36 mg/kg,19.03～29.28mg/kg,14.98～25.46 mg/kg,表明氮肥中添加DCD有效抑制了N03--N向下层土壤的淋洗.初瓜期、盛瓜期、末瓜期各处理0-180 cm土层硝态氮积累量大小顺序为W1N1>W2N3+DCD>W2N2+DCD>W2N4+DCD>W1N0.施用氮肥及DCD处理的表层土壤铵态氮含量显著高于W1N1的铵态氮含量.W2N4+DCD比传统水氮处理氮肥用量减少56.88%.灌水量减少33.30%,初瓜期、盛瓜期、末瓜期比传统水氮处理硝态氯累积量分别减少62.93%,74.42%,69.35%,极大降低土壤氮素的淋洗风险,综合来看其经济效益与环境效益最佳.     

减量施氮及秸秆深埋对春玉米地土壤电导率和硝态氮淋溶的影响

通过在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站半覆膜种植春玉米大田试验,研究了减氮及秸秆深埋对土壤电导率、土壤硝态氮淋溶和玉米产量的影响,旨在为提高氮肥利用效率和保护环境提供理论依据。试验设5个处理3个重复,处理包括不施氮(CK)、常规施氮(CON1,N 250kg/hm2)、常规施氮加秸秆(CON2,N 250kg/hm2+秸秆)、减量施氮(CR1,N 200kg/hm2)和减量施氮加秸秆(CR2,N 200kg/hm2+秸秆)。测量了春玉米各生育期土层剖面土壤电导率、收获期土壤硝态氮含量和春玉米产量。结果表明:土壤电导率在分蘖期、拔节期40—150cm土层出现峰值,在抽穗期、成熟期40—200cm土层出现峰值,峰值范围下移。在0—150cm土层范围内,土壤电导率整体呈现CON2CON1,CR2CR1。在0—150cm土层范围内,常规施氮土壤电导率高于减量施氮。与常规施氮相比,减量施氮减少了土壤剖面硝态氮含量,同时,采取秸秆深埋措施也能减少土壤剖面硝态氮含量,并延缓硝态氮的淋溶下移。与常规施氮相比,减量20%施氮增产9.59%。施氮条件下,秸秆深埋时,有利于提高作物产量,提高氮肥增产潜力。秸秆深埋有利于提高土壤电导率,减少土壤硝态氮含量,阻控土壤硝态氮向下淋溶,提高玉米产量。     

施氮水平与模拟降雨pH值对玉米冠层NO3--N淋失的影响

为探明降雨特别是酸雨对玉米冠层氮素淋失的影响,以盆栽试验春玉米为指示作物,采用自制人工降雨器进行模拟降雨,研究施氮与不施氮（对照）条件下玉米冠层NO3--N淋失动态、数量及随生育期和降雨酸度的变化规律。结果表明,中性和弱酸性降雨淋洗,NO3--N淋失量主要由冠层氮素含量决定,而强酸雨淋洗,NO3--N淋失量受降雨pH值和冠层氮素含量共同影响。各生育期玉米冠层NO3--N淋失量随降雨pH值降低变化规律不一,生育前期降雨pH值对冠层NO3--N淋失影响较生育后期显著,在研究降雨酸度对玉米冠层NO3--N淋失的影响时,必须考虑生育期。相同pH值模拟降雨条件下,玉米冠层NO3--N淋失量随生育期推进逐渐降低：11叶期>吐丝期>灌浆期,生育前期显著高于中后期。玉米冠层NO3--N淋失量不仅与介质施氮有关,同时受降雨pH值影响,2因素在不同生育期对NO3--N淋失贡献大小有所不同,但总体看,植物体氮素丰富程度是影响冠层NO3--N淋失的主要因素。各生育期玉米冠层均存在一定数量的NO3--N淋失,尤以生育前期为甚,说明在研究农田生态系统氮素流量和冠层氮素损失时,冠层氮素淋失应予以考虑。     

不同种植模式和坡度对片麻岩山坡地氮素流失的影响

通过室外人工模拟降雨的方法,研究了在不同坡度(5°,15°,25°,35°)与不同欧李种植模式(1,2,3行)下对片麻岩山坡地土壤坡面氮素流失和产流的影响。结果表明:(1)产流时间随着坡度增大而提前,平均产流时间从种植模式3行到1行推迟了59.23%,2行到1行推迟了32.28%;不同种植模式下产流强度及波动幅度均为1行>2行>3行;(2)降雨过程中,不同种植模式下氮素流失量和流失浓度表现为1行>2行>3行,不同坡度下,氮素流失量和流失浓度为5°<15°<25°>35°,临界坡度为25°;(3)相同坡度,种植模式由2行到3行时硝态氮流失量减幅最大,5°,15°,25°,35°分别减少了16.78%,44.71%,41.33%,41.89%;(4)氮素流失过程中硝态氮流失量占比40.35%,铵态氮流失量占比10.13%,流失形式以硝态氮为主;(5)相同种植模式,2种氮素流失量和流失浓度与坡度存在二次函数关系,相同坡度,与种植模式存在线性关系,相关系数(R^2)范围分别为0.531~0.999,0.102~0.999;(6)种植模式与硝态氮流失量和铵态氮流失量均呈线性负相关关系,是影响氮素流失的主要因子。在片麻岩山坡地,利用多行交错方式种植欧李可显著降低氮素流失。