PAM调控土壤养分元素迁移与流失试验研究

[目的]研究聚丙烯酰胺(PAM)对氮磷钾素在砂土中的迁移和淋溶损失的影响,为探索PAM对控制养分元素的迁移、淋溶损失,提高水肥利用率的作用机制提供理论依据。[方法]采用室内土柱模拟淋溶试验,共设置5个不同质量分数水平(0,0.02%,0.05%,0.1%和0.2%)的阴离子型聚丙烯酰胺处理组,观察PAM对氮磷钾淋溶和迁移的影响。[结果]PAM能降低土壤淋溶液中的氮浓度,各PAM处理组与对照组相比,土壤淋溶液中氮浓度降低了28.8%~45.5%,同时能抑制土壤中的氮向下迁移;PAM促进了土壤对氮的吸附与固定,各处理组土壤中的氮含量与对照组相比增加了135.2%~285.7%;PAM能够降低土壤淋溶液中的钾浓度,各PAM处理组与对照组相比,土壤淋溶液中钾浓度降低了33.2%~51.8%,同时能抑制土壤中的钾向下迁移;PAM促进了土壤对钾的吸附与固定,各处理组土壤中的钾含量与对照组相比增加了42.5%~65.7%;PAM不能减少土壤溶液中磷的淋溶损失,对土壤吸附固定磷没有明显的作用,反而减弱了土壤对磷的吸附固定能力。[结论]土壤中施加PAM能有效减少氮、钾在土壤中的淋溶损失,增加土壤对氮、钾的保持固定作用,但对磷的作用效果并不理想。     

有机肥配施保水剂对紫色土水分入渗及氮素淋溶的影响

以有机肥、保水剂(聚丙烯酰胺PAM、高分子吸水树脂SAP和沃特)为供试材料,通过室内土柱模拟试验,研究有机肥配施保水剂对紫色黏土水分入渗及氮素淋溶的影响。结果表明:有机肥配施保水剂可有效增加土壤的保水保肥能力,是控制土壤水分和养分淋失的有效措施。单施有机肥和有机肥配施保水剂均降低了湿润锋运移深度和入渗速率。与对照相比,单施有机肥和有机肥配施保水剂处理的湿润锋运移深度降低了33.33%～46.49%,入渗速率降低了22.73%～31.82%,累计淋溶液体积降低了1.25%～6.78%。施用有机肥有一定增肥保肥能力,但随淋洗次数增加保肥能力逐渐降低,与对照相比,在持续淋溶条件下单施有机肥的硝态氮和全氮累计损失率分别升高了12.00%,17.51%。有机肥配施保水剂可有效减少氮素淋失量,降低氮素淋失率,提高土壤保肥能力。与施用有机肥相比,有机肥配施保水剂硝态氮损失率降低了35.49%～78.46%,全氮损失率降低了35.53%～71.85%,其中有机肥配施PAM处理保水保肥效果最好。     

添加生物炭对灌淤土土壤养分含量和氮素淋失的影响

灌淤土是宁夏引黄灌区的主要土种,当地大引大排的灌溉方式不仅造成土壤养分淋失,而且会引起水体污染。本文采用室内土柱模拟降雨淋滤方式,设置1500g灌淤土分别添加1%、2%、5%、10%生物炭4个处理,观测淋滤后土柱中的养分状况和淋溶液中氮素含量,以不加生物炭为对照,研究添加生物炭对土壤养分含量和氮素淋失的影响。结果表明:(1)添加生物炭后土壤pH、全盐以及全磷含量未发生变化,土壤中全氮、速效磷和速效钾含量随着生物炭添加量的增大而显著增加;(2)添加生物炭处理与对照相比均极显著降低了土壤淋溶液的硝态氮含量和淋溶损失量(P0.01),以2%生物炭添加处理效果最好,比对照减少了49%的淋溶损失。(3)铵态氮的淋失峰值随生物炭添加量的增大而延后,但仅添加生物炭10%的处理显著减少铵态氮的淋溶损失量(P0.05),比对照减少了18%,其它处理则显著增加了铵态氮的淋溶损失量(P0.05),这一效果是否与生物炭种类有关,还需进一步探讨。     

氮磷肥施用对保水剂钝化土壤重金属铅镉效果的影响

[目的]探讨氮磷肥施用对保水剂钝化土壤重金属铅镉效果的影响,为揭示土壤水肥保持和重金属污染治理的协调性机制,制定SAP应用技术规程等提供参考。[方法]采用土柱淋溶试验方法,比较添加氮肥和磷肥对SAP钝化土壤铅(Pb)、镉(Cd)效果的影响。[结果]在Pb,Cd复合污染土壤中SAP用量为1.0g/kg时,控氮释磷效果较好,相比无SAP的对照处理,Pb累积淋失量减少5.1%,Cd累积淋失量增加13.6%;氮磷肥添加试验表明,添加氮肥的SAP处理Pb累积淋失量增加76.7%,Cd累积淋失量增加47.6%,添加磷肥的SAP处理Pb累积淋失量减少26.0%,Cd累积淋失量减少20.5%;添加复合氮、磷肥的SAP处理Pb累积淋失量减少2.3%,Cd累积淋失量增加8.3%。[结论]保水剂具有控氮释磷效应,且对土壤中的Pb,Cd有一定钝化作用;氮肥降低SAP钝化Pb,Cd的效果,而磷肥增强SAP钝化Pb,Cd的效果;氮、磷肥复合对SAP钝化Pb的效果影响不显著,但会降低SAP钝化Cd的效果。     

不同生物炭添加量下植烟土壤养分的淋失

【目的】我国南方植烟土壤养分淋失严重尤其是氮、钾,不仅造成资源浪费和潜在环境威胁,还严重制约了烟叶的可持续生产。生物炭比表面积大、孔隙多、稳定性强,施入土壤后可增加对养分的吸附,延长肥效和减少养分损失。本文研究了添加不同水平生物炭对植烟土壤硝态氮、磷、钾养分淋失的影响,为充分发挥生物炭提高养分利用率的作用提供依据。【方法】采用土柱淋洗模拟方法,试验共设5个处理,包括不施肥对照(CK)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+10%生物炭(10%B)、氮磷钾肥+20%生物炭(20%B)、氮磷钾肥+40%生物炭(40%B),每个处理重复4次,随机排列。【结果】不同生物炭添加量下,土壤硝态氮、磷、钾的淋失量在培养期间呈先增加后减少的趋势。与NPK处理相比,添加生物炭处理在培养21天之后减少了硝态氮淋失量,在整个培养期间延缓和减少了磷的淋失量;与NPK处理相比,10%B、20%B和40%B处理硝态氮淋失总量分别显著降低13%、18%和25%,磷素淋失总量分别显著降低46%、61%和73%,10%B和20%B处理的钾素淋洗量略高,但差异未达显著水平,而40%B处理的钾素淋洗量则显著高于前3个处理,比NPK处理高47%。培养结束后,由于生物炭本身偏碱性,随着生物炭添加量的增加,土壤p H显著升高。表明添加生物炭条件下,土壤硝态氮淋失量的减少主要是生物炭的吸附作用所致;磷素淋失量的减少除了与生物炭的吸附作用有关外,也可能与土壤p H的升高有关;钾素淋失量的增加可能与生物炭本身携带的钾素有关。施用生物炭对土壤硝态氮、磷、钾养分淋失影响的机制还需进一步验证。【结论】施用生物炭能够有效减少植烟土壤硝态氮和磷素的淋溶损失,进而节约氮、磷肥料和提高养分利用效率,降低地下水污染风险,促进烟叶可持续优质生产,在一定范围内其施用量越高效果越好。生物炭的适宜添加量还需综合考虑氮磷钾3个元素的淋失而继续试验。     

洞庭湖区不同稻田土壤及施肥对养分淋溶损失的影响

在渗漏池模拟洞庭湖区三种主要水耕人为土的基础上,进行了为期2 a的施用化肥(CF)、控释氮肥(CRNF)和配施猪粪(OM)对N、P、K养分淋失影响的试验,以探明双季稻田养分淋溶损失现状和规律。结果表明,普通简育水耕人为土(THS)、底潜简育水耕人为土(EHS)、普通铁聚水耕人为土(TFS)双季稻田CF处理的氮素淋溶损失总量分别占施氮量的2.28%、0.66%和1.50%。其中,THS的渗漏水总氮(TN)浓度与TFS相近,但由于渗漏水量高而导致TN淋失显著增加,EHS的渗漏水量及其TN浓度均显著低于其他两种土壤;稻田淋溶损失的氮素形态中,铵态氮占39.7%,有机态氮占56.8%,硝态氮仅占3.5%。三种土壤的总钾(TK)淋溶损失分别占施钾量的14.0%、4.68%和11.5%,但渗漏水TK浓度高低顺序为:TFS>THS>EHS;各土壤的总磷(TP)淋失均很小且施磷与不施磷(CK)无差异。比较不同施肥处理的养分渗漏损失情况显示,CRNF处理的渗漏水TN浓度最高,三种土壤中均显著高于CK,CF和OM处理仅THS和TFS的TN淋失量显著高于CK;配施猪粪和单施氯化钾时,三种土壤的渗漏水TK浓度均显著高于CK。由于养分淋溶损失是一个长期累积的过程,而本试验仅连续2 a,施用不同氮、钾肥源的N、K素淋溶损失差异不显著。     

滴灌和施用秸秆降低日光温室番茄地氮素淋溶损失

以一年两季设施番茄为对象,利用渗漏池收集渗漏液,研究了设施菜地不同灌溉模式(滴灌、漫灌)和施用有机物料(单施鸡粪M、鸡粪配施玉米秸秆M+C、鸡粪配施小麦秸秆M+W)对土壤矿质态氮、可溶性有机氮淋溶损失的影响。结果表明,日光温室栽培条件下,氮素的淋溶损失主要发生于秋冬季,滴灌和漫灌模式下,该季可溶性总氮淋失量占全年淋失量的56.8%和71.1%。漫灌模式下,冬春季和秋冬季可溶性总氮淋失量分别为114.3和281.1kg/hm~2,占单季氮投入量的12.5%和29.3%。与漫灌相比,滴灌使全年番茄产量和氮素吸收量分别显著提高15.6%和21.4%,氮素利用率(氮素吸收量/氮素投入量)显著提高47.5%,同时使全年矿质态氮(铵态氮+硝态氮)和可溶性有机氮淋失量分别降低68.6和47.4 kg/hm~2,降幅分别为33.1%和39.6%。与单施鸡粪相比,鸡粪配施秸秆(玉米或小麦)对番茄产量无影响,但显著降低灌溉水渗漏量和氮素淋溶损失量,使全年灌溉水渗漏损失量平均降低24.3%,全年矿质态氮和可溶性有机氮淋失量分别平均降低26.6%和33.7%。综上,可溶性有机氮在氮素淋溶损失中不可忽视,滴灌模式通过降低渗漏液中氮的浓度,配施秸秆通过减少灌溉水的渗漏损失,进而降低可溶性氮的淋溶损失。     

沂蒙山区保水剂对径流态氮磷输出的影响北大核心CSCD

以沂蒙山区的棕壤为研究对象,采用模拟降雨的试验方法,基于复合肥和保水剂+复合肥2种处理,分析保水剂对氮、磷流失的保持效应。结果表明:(1)保水剂具有削减径流和抑制产沙的作用,其中保水作用更为明显;(2)径流态氮、磷的流失量随保水剂保水作用明显减少,保水剂+复合肥处理下NO-3-N、NH+4-N、TN、PO4-P和TP的流失量较复合肥处理下分别减少24.14%,22.04%,30.23%,51.86%和16.47%;(3)保水剂对磷素的强吸附改变了其流失机制,但未改变氮素的流失迁移机制;(4)保水剂减少氮、磷淋失的效益达到25%以上,且这种保肥效应主要是通过控制淋溶液减少而实现。     

水洗生物炭对2种类型土壤钾素淋失的影响

为了探究生物炭对潮土和砂土钾素淋失的调控效应,通过土柱淋溶模拟试验,以水洗生物炭为研究对象,比较生物炭水洗前后不同形态钾含量、表面形貌和含氧官能团变化,进而探究不同用量水洗生物炭对2种类型土壤钾素淋失的阻控效应。结果表明:水洗处理可使生物炭水溶性钾含量由13.9 g/kg降至0.06 g/kg,而对生物炭孔隙结构和表面含氧官能团影响较小。水洗生物炭对潮土和砂土水分淋失的影响受其施用量的影响,表现为低量促进、高量抑制的趋势,添加1%水洗生物炭显著增加了2种类型土壤水分淋失总量。生物炭对2种类型土壤钾素淋失的影响各异,添加2%和4%水洗生物炭对砂土钾素淋失表现出显著的阻控效应(P0.05),钾素淋失量分别较不加生物炭处理降低了21.2%和28.3%,而添加1%水洗生物炭却增加了潮土钾素淋失量(P0.05)。另外,生物炭可提升土壤阳离子交换量和表层土交换性钾含量,且提升幅度随生物炭施用量的增加而增加,并且对砂土的提升效果更明显。因此,从钾素淋失角度考虑,生物炭更适用于阳离子交换量较低、保肥能力差的砂质土壤上。     

化肥减施及节水对潮土冬小麦夏玉米轮作农田氮和磷流失的影响

农田氮和磷的流失威胁水环境质量及人体健康,化肥减施和节水是减少氮和磷流失的有效手段。在河南省北部农区,采用2014年建设的田间渗漏池和径流池,综合研究了2018年不同施肥及节水对小麦玉米轮作农田氮、磷流失及作物产量的影响。设置常规施肥(CON)、优化减肥(JF)和优化减肥加节水(JFJS)3个处理,不同处理总氮淋失量为42.0～81.9 kg·hm-2,硝态氮淋失量为21.5～72.4 kg·hm-2,总磷淋失量为0.05～0.06 kg·hm-2。硝态氮淋溶量占总氮淋溶的比率为51.1%～88.4%。总氮淋失系数为7.9%～10.4%;总磷淋失系数为0.02%～0.04%。JF比CON处理降低硝态氮淋失63.8%,JFJS比JF处理可进一步降低17.9%硝态氮淋失,不同处理磷的淋溶损失没有显著性差异。玉米季是氮素淋失的关键时期,占整个小麦玉米轮作周期的91.8%～94.6%。一个小麦玉米轮作周期总氮径流损失量为0.14～0.20 kg·hm-2,总磷径流损失量为0.02～0.03 kg·hm-2,氮磷径流损失系数分别为0.02%～0.04%和0.01%～0.02%。小麦玉米的产量均表现为JFJS>JF>CON,CON处理吸氮量最高,不同处理产量和吸氮量没有显著性差异。本研究明确了潮土区小麦玉米轮作农田氮磷淋溶是氮磷流失的主要途径及其流失系数,减少常规高量施肥能够显著降低氮素淋失,在减肥的基础上节水能达到更好的效果。     

冬小麦不同生育阶段水分利用对保水剂与氮肥的响应

为探明保水剂和氮肥及其配施后对冬小麦不同生育阶段水分利用的作用机理,通过大田试验,以不施保水剂和氮肥为对照,研究了保水剂(60 kg.hm 2)与氮肥[0、225 kg(N).hm 2、450 kg(N).hm 2]单施及其配施后对冬小麦不同生育阶段的土壤水分、干物质积累及水分利用的作用特征。结果表明:保水剂和氮肥的施用均提高了土壤剖面各层次的含水量及冬小麦干物质积累量、产量和水分利用效率。各处理中以单施450kg(N).hm 2氮肥、单施保水剂及保水剂与450 kg(N).hm 2氮肥配施处理土壤含水量较高。不施保水剂时,随施氮量的增加,冬小麦地上部干物质积累量显著提高。施用保水剂时,氮肥用量过高,干物质积累有所降低。拔节—收获期,保水剂与225 kg(N).hm 2氮肥配施处理冬小麦干物质积累量均较高,且到生育后期效果更明显。在播种—拔节期和孕穗—灌浆期,随氮肥用量的增加水分利用效率提高,且保水剂与氮肥配施处理增加幅度更大。而灌浆—收获期,高氮[450 kg(N).hm 2]和保水剂与225 kg(N).hm 2氮肥配施处理的水分利用效率提高幅度最大,分别较对照增加53.8%和57.8%。而最终产量与水分生产效率以60 kg.hm 2保水剂与225 kg(N).hm 2氮肥配施处理最高。说明氮肥用量适宜时,施用保水剂冬小麦产量和水分利用效率的提高幅度更大。     

保水剂对4种典型荒漠植物种子萌发的影响

[目的]研究不同保水剂用量对4种典型荒漠植物种子萌发的影响,筛选种子包衣保水剂的适宜用量,为荒漠区植被恢复和荒漠化防治提供科学依据。[方法]以红砂(Reaumuria soongarica)、柠条(Caragana korshinskii)、泡果白刺(Nitraria sphaerocarpa)、花棒(Hedysarum scoparium)4种典型荒漠植物为研究对象,采用1%,4%,7%,10%,13%的保水剂对4种种子进行处理,测定4种种子的发芽率、发芽势、发芽指数。[结果]随保水剂用量的增加柠条种子发芽率呈现下降趋势,花棒、泡果白刺和红砂呈现先增加后降低的趋势,当保水剂用量为4%时发芽率最高;不同量保水剂处理对柠条和红砂种子发芽势影响显著(p0.05)。随着保水剂用量的增加发芽势均呈现先增加后减小趋势,当保水剂用量为1%时柠条种子发芽势最高,4%时花棒、泡果白刺和红砂种子的发芽势最高;不同量保水剂处理对柠条、泡果白刺和红砂种子平均发芽速率和发芽指数影响显著(p0.05),泡果白刺和红砂种子随着保水剂用量的增加呈现先增加后降低的趋势,当保水剂用量为4%时平均发芽速率和发芽指数最高,当保水剂用量为1%时,柠条种子发芽指数最大。[结论]保水剂用量对种子萌发的影响因物种而各异,适量的保水剂对典型荒漠植物种子的萌发具有促进作用。     

引黄灌区灌淤土氮素淋失特征土柱模拟研究

采取土柱模拟实验的方法研究了不同施氮强度对宁夏引黄灌区灌淤土中氮素淋洗损失特征,以期为氮素淋失控制和合理施用提供科学依据。试验设5个氮水平,分别为对照处理(N0)、常规氮水平300 kg·hm-2(N300)、优化氮水平(N240)、2倍常规氮水平(N600)、2倍优化氮水平(N480)。试验结果表明:不同施氮水平淋洗液中NO3--N的浓度表现出先升高后降低的趋势,浓度峰值出现的时间随施氮水平增加逐渐后移,NO3--N是氮素淋洗损失的主要形态,而NH4+-N的淋失损失主要出现在淋洗前期,增加施氮量可以推迟各形态氮素峰值出现时间,增加淋失风险。N240,N300,N480和N600处理总氮累积淋失量分别为94.53、128.02、222.06 kg·hm-2和268.6 kg·hm-2,淋洗损失比例分别为39.38%、42.67%、46.26%和44.77%,当季施入稻田土壤的氮肥极易淋洗到100 cm深度以下,成为浅层地下水的潜在威胁。施入到灌淤土的氮素有39.38%~46.26%通过淋洗途径损失,各处理总氮累积量淋失规律服从对数方程Yt=a+blnt(R2=0.927~0.975)。     

改良绿地介质对海绵城市污染物削减的影响因素

[目的] 分析改良绿地介质对污染物削减的影响因素,以期为海绵城市的绿地建设提供科学参考。[方法] 通过室内模拟试验,探究绿地土壤〔土：砂：椰糠（4：4：2）+1% PAM〕在降雨重现期、淋溶时间以及深度因素综合影响下对污染物的截留特征。[结果] 不同污染物种类在改良介质中影响的主要因素会因污染物种类的不同而不同。其中深度因素对氮、化学需氧量（COD）的淋溶浓度贡献率较大,降雨重现期因素对磷淋溶浓度贡献率较大。氮、COD淋溶浓度随时间的变化的降低趋势可用幂函数或指数函数表示,磷淋溶浓度随时间变化呈现出先减小后增大的趋势。氮、COD整体淋溶浓度随降雨重现期和深度增加整体均表现出增加的趋势。而磷淋溶浓度随降雨重现期的增加表现出增加的趋势,随深度的增加表现出降低的趋势。整体来说,土：砂：椰糠（4：4：2）+1% PAM改良介质对磷削减能力较强,对氮、COD削减能力较弱。[结论] 土：砂：椰糠（4：4：2）+1% PAM改良介质能够有效截留雨水中磷污染物,可应用于海绵城市绿地建设。     

石墨烯溶胶配施化肥对土壤中养分流失的影响

通过土柱淋溶试验研究了石墨烯溶胶配施化肥后对土壤中养分流失的影响,以探究石墨烯溶胶的保肥作用。试验共设计5个石墨烯溶胶浓度,进行4次淋溶,测定每次淋溶液以及4次淋溶后的土壤的电导率、氮、磷、钾含量。结果表明:(1)石墨烯溶胶与化肥配施于土壤中后对淋溶液的电导率、氮、磷及钾的含量均有影响,且添加的石墨烯溶胶浓度越大影响越明显。添加石墨烯溶胶处理后的淋溶液中,硝态氮、总氮、磷的含量最大可分别降低88.2%,80.9%和84.7%。(2)4次淋溶后,添加石墨烯溶胶处理的土壤中氮、磷、钾的含量及电导率与对照相比均有增加,其中对总氮、总磷的持留效果最大可提高175.0%和59.3%,但对铵态氮的持留无明显效果。(3)石墨烯溶胶对淋洗液和土壤的pH影响不明显。石墨烯溶胶与肥料施入土壤中,可明显减少土壤中养分的淋溶损失,对土壤中的养分有明显的持留效果,具有保肥的作用。     

马铃薯淀粉渣对土壤保肥特性及玉米幼苗生长的影响

[目的]探究马铃薯淀粉渣对土壤保肥特性及玉米幼苗生长的影响,为马铃薯淀粉渣的利用提供依据。[方法]采用室内人工气候箱模拟自然环境和用淋洗管模拟田间淋洗的方法,测定沙壤土中施入0,1.00,5.00,10.00,20.00,30.00g/kg的马铃薯淀粉渣对土壤容重、土壤总孔隙度、土壤含水量;土壤淋洗出的硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾含量及玉米幼苗株高、茎粗和干鲜重等指标。[结果]马铃薯淀粉渣施用量为30g/kg时,土壤容重降幅达7.24%,土壤总孔隙度、土壤含水量升幅分别为10.15%,21.25%;土壤淋洗出的硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾含量降幅分别为97.13%,91.03%,63.85%和66.4%;玉米幼苗株高较对照降低8.90%,茎粗较对照增加25.53%,幼苗的干、鲜重分别比对照提高13.47%,15.79%。[结论]马铃薯淀粉渣施用量为30.00g/kg时,改善了土壤理化性状,增强了保肥能力,明显促进玉米幼苗干物质的积累。     

半干旱地区多因素保水措施对土壤水分及造林成活率的影响

以神府-东胜煤矿采煤沉陷区为试验地,通过正交试验,分析了覆盖材料、保水剂施用量、肥料配比的保水效果及对成活率的影响。结果表明,覆盖材料、保水剂施用量、肥料配比对长梗扁桃成活率、土壤含水量的影响极显著,其影响程度为:覆盖材料>保水剂施用量>肥料配比。在地膜覆盖-保水剂(60 g)-当地土:肥料(4:1)的保水措施下,土壤含水量最高达到17.11%,长柄扁桃成活率最高,为80.5%。无任何保水措施的处理土壤含水量为8.59%,成活率仅为30.13%。栽植长柄扁桃的多因素保水技术措施最佳组合为:地膜覆盖-保水剂60 g-当地土:肥料(4:1)。