黄土高原半干旱区尾菜高量埋压抑制土壤氮淋溶的研究

为明确尾菜高量埋压带来的土壤氮淋溶风险,本研究设计了不同尾菜埋压厚度和表层覆土厚度的组合试验,分析不同土层水分和无机氮（NH₄⁺-N和NO₃^--N）时空变化特征。结果表明：埋压尾菜厚度0.2~0.6 m、表层覆土厚度0.1~0.3 m时,试验前10 d,表层土壤水分快速增加,较对照提高了40%~110%,尾菜向深层土壤补水深度最大为1.6 m;试验开始土壤无机氮以NH₄⁺-N增加为主,下移深度仅为0.6 m,试验第83天时,NO₃^--N快速积累,最大下移深度为0.8 m,土壤无机氮主要集中于耕作层,尾菜层上、下0.1 m土壤无机氮含量是当地高产玉米农田的1.0~3.5倍。当尾菜埋压厚度达到3.0 m、表层覆0.4 m黄土时,尾菜向深层土壤补水深度为5.0 m,NH₄⁺-N下移深度为1.5 m,试验第194天时NO₃^--N增加不显著,与对照无显著差异,尾菜层上、下0.1 m土壤无机氮含量是高产玉米农田的3.5~4.2倍。研究表明在黄土高原半干旱地区,采用覆土埋压法将尾菜高量还田可以显著增加土壤水分和无机氮固存量,尾菜厚度、表面覆土厚度与土壤水分、土壤无机氮累积量和NH₄⁺-N含量呈正相关,与土壤NO₃^--N含量呈负相关,无机氮并未随土壤水分向深层土壤淋溶。     

铵硝态氮单独供应对苗期淹水胁迫玉米氮磷钾累积的影响

【目的】研究不同供氮水平铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）对苗期淹水胁迫玉米氮、磷、钾含量及累积的影响,为采取氮营养调控途径优化玉米的氮、磷、钾营养特性及提高玉米的抗涝性提供理论依据。【方法】采用室内砂砾培养及模拟淹水胁迫的方法,研究2个玉米品种（“利民15”和“皖玉9号”）分别在苗期单独供应不同水平（3,7 mmol/L）NH₄⁺-N和NO₃^--N 时,根、茎、叶中氮、磷、钾含量及累积量对淹水胁迫的响应。【结果】在2种氮形态和供氮水平下,淹水胁迫分别对低供NH₄⁺-N处理（A3F）和高供NO₃^--N处理（N7F）苗期玉米生长的影响相对较小,且淹水胁迫对根系生长的抑制效应明显大于地上部。在NH₄⁺-N营养条件下,提高氮素供应水平对苗期淹水胁迫玉米氮、磷、钾的累积无显著影响,但根系氮含量显著增加而钾含量显著降低;在NO₃^--N营养条件下,提高氮素供应水平则可显著提高苗期淹水胁迫玉米对氮、磷、钾的累积与吸收。【结论】在模拟淹水胁迫条件下,提高NH₄⁺-N供应水平可明显增加苗期玉米根系含氮量并降低其根系含钾量,导致氮、钾比例失调,进而降低其耐淹性;但提高NO₃^--N供应水平则可明显增加苗期玉米对氮、磷和钾的累积与吸收,相对增强了玉米的耐淹性。     

不同施氮措施对柴达木枸杞园土壤无机氮的影响

通过施用不同量氮肥和硝化抑制剂，研究其对柴达木枸杞园土壤无机氮转化和枸杞产量的影响，并筛选出最佳的施氮措施。田间试验设置10个处理：除 CK 处理不施用任何肥料外，其余处理均施用1 667 kg/hm的商品有机肥和725 kg/hm的重过磷酸钙。N₆₆₇~N₀ 处理依次施氮667、534、400、267、133、0 kg/hm，Ni₄₀₀~Ni₁₃₃处理是在N₄₀₀~N₁₃₃处理的基础上，配施 Nitrapyrin 2、1.33、0.63 kg/hm 。结果表明：不同施氮处理土壤NO^-₃-N含量在 0~200 cm土层中均出现双峰，且 0~200 cm土层土壤NO^-₃-N平均含量较N₀处理增加34.65%~75.64%。施用氮肥增加0~40 cm土层中NH⁺₄-N含量，但对深层土壤无明显影响。Ni₄₀₀~Ni₁₃₃ 处理80~ 200 cm土层土壤NO^-₃-N含量较N₄₀₀~N₁₃₃ 处理降低12.13%~15.27%，但表层土壤 (0~20 cm) NH⁺₄-N含量增加338.5%~600%。Ni₂₆₇处理0~200 cm土壤硝态氮累积量较N₆₆₇处理降低 29.9%，但其枸杞产量较N₆₆₇处理增加 6.94%。适宜的氮肥用量以及增施 Nitrapyrin 可有效降低枸杞园土壤NO^-₃-N含量及累积量，同时使土壤中NH⁺₄-N含量保持在较高水平。综合经济效益和生态效益，施氮量为267~400 kg/hm且配施纯氮量0.5% 的Nitrapyrin为柴达木地区高肥力枸杞园的适宜施氮方案。     

两种典型温度下农村化粪池出水氮素在原地土壤中的迁移转化过程

为探究典型温度下（25℃和5℃）农村化粪池出水氮素在排污口原地土壤中的迁移转化过程,采集原地表层土壤及化粪池出水,构建室内模拟系统,分析化粪池出水经土壤渗滤前后氮素组成。结果表明,农村化粪池出水氮素以可溶性无机氮（DIN）为主,其中NH₄⁺-N占70%以上;两种温度条件下化粪池出水DIN差异不显著（P>0.05,n=12）,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N浓度均具有极显著性差异（P<0.01,n=12）,25℃时硝化作用明显,导致出水NH₄⁺-N低于5℃,NO₂^--N、NO₃^--N高于5℃;两种温度条件下原地土壤对化粪池出水DIN均有削减作用,其中NH₄⁺-N削减量均占DIN削减量60%以上;25℃和5℃条件下,NH₄⁺-N削减率分别为23.11%~47.37%和25.37%~43.47%;25℃时NH₄⁺-N削减主要通过氨挥发、反硝化、厌氧氨氧化等作用完成,而5℃时NH₄⁺-N削减主要通过土壤NH₄⁺-N吸附作用完成;25℃时土壤对NO₃^--N还存在蓄积作用。研究表明,两种温度下化粪池出水NO₂^--N和NO₃^--N在原地土壤中可发生反硝化或异化还原作用进而得到削减。     

生物炭用量对模拟土柱氮素淋失和田间土壤水分参数的影响

利用土柱模拟试验和田间试验,把由果树废枝干制备的生物炭以0,20,40,60 t·hm^-2和80 t·hm^-2的用量施入土壤,以探明不同用量的生物炭对土壤硝铵态氮素淋失和土壤水分的影响。结果表明,施用生物炭可降低土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N累积淋溶量,其中用量为80 t·hm^-2处理较对照分别降低了41%和18.6%（P＜0.05）;NO₃^--N淋溶主要集中在前三次,其淋溶量占总量的97.3%～98.8%,生物炭能增加NO₃^--N在土壤中的滞留时间,延缓淋失;在整个淋洗过程中,氮素主要以NO₃^--N的形式淋失,其累积淋溶量占NO₃^--N、NH₄⁺-N淋溶总量的97.3%～98.14%;施用生物炭种植春玉米后,土壤含水率和总孔隙度增加不显著。     

双氰胺减少铵态氮肥施用后潮土N2O排放的机制

为探讨双氰胺（DCD）减少铵态氮肥施用后氧化亚氮（N₂O）的排放机制,通过开展好氧培养试验,研究DCD配施铵态氮（NH₄⁺-N）或亚硝态氮（NO₂^--N）对潮土土壤N₂O排放的影响,同时添加不同浓度NO₂^--N模拟NO₂^--N累积对N₂O和CO₂排放的影响。结果表明： DCD仅对NH₄⁺-N氧化过程中N₂O排放有抑制作用,对NO₂^--N还原过程中产生的N₂O没有影响;培养前7 d,DCD显著抑制NH₄⁺-N的氧化过程,降低净硝化速率,而在添加NO₂^--N土壤中加入DCD后净硝化速率显著增加,培养30 d后,DCD对NH₄⁺-N和NO₂^--N氧化过程均没有影响;添加外源NO₂^--N明显促进了N₂O排放,其排放通量显著高于不施肥的对照处理; N₂O累积排放量同NO₂^--N浓度呈正相关,CO₂累积排放量同NO₂^--N浓度呈显著负相关。研究表明,DCD可以避免NO₂^--N大量累积而产生的毒害作用,但仅对氨氧化过程N₂O减排有效果,因此亟待研发适于抑制NO₂^--N产生N₂O的新型抑制剂。     

清液肥对滴灌棉田NH3挥发和N2O排放的影响

为研究清液肥对滴灌棉田氮素气态损失的影响，试验共设5个处理：不施氮肥（N0）、常规化肥施氮300 kg·hm^-2（TN300）和240 kg·hm^-2（TN240）、清液肥施氮300 kg·hm^-2（LN300）和240 kg·hm^-2（LN240）。结果表明：施用氮肥会显著增加滴灌棉田土壤NH₃挥发和N₂O排放，各施氮处理NH₃挥发总损失量较N0处理增加1.7~3.8倍，N₂O累积排放量较N0处理增加1.8~2.7倍。常规施氮水平下，LN300处理较TN300处理NH₃挥发损失降低42.4%，N₂O排放减少14.1%；同一减氮水平下，LN240处理NH₃挥发损失和N₂O排放分别减少29.5%和18.9%。等量氮肥投入下，施用清液肥可显著降低土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N含量，土壤脲酶活性和反硝化酶活性也显著降低。相关性分析表明土壤NH₃挥发总量和N₂O累积排放量与0~20 cm土壤NH₄⁺-N含量、NO₃^--N含量、土壤脲酶活性和硝酸还原酶呈显著正相关，与土壤亚硝酸还原酶和羟胺还原酶无显著性相关。与常规化肥施氮相比，TN240、LN300和LN240处理棉花籽棉产量较TN300处理分别增加12.6%、9.1%和24.5%，LN240处理棉花籽棉产量较TN240处理提高10.6%。综上，清液肥施氮240 kg·hm^-2可显著减少滴灌棉田氮素气态损失，提高棉花产量，是一种值得推荐的施肥措施。     

添加改性生物炭对黑土氮素吸附及淋溶特性的影响

【目的】探究金属离子改性生物炭对黑土氮素吸附和迁移特性的影响。【方法】以玉米秸秆为原材料，在450 ℃煅烧1.5 h条件下制备生物炭(BC)，分别用KCl、ZnCl₂、FeCl₃溶液对其进行金属离子负载改性(分别命名为K-BC、Zn-BC和Fe-BC)，并进行表征分析和氮素吸附试验，筛选出最佳改性生物炭；然后在黑土中添加质量分数0.3%的最佳改性生物炭(TB)，以黑土作为对照(CK)，探究这2个吸附体系的氮素吸附和迁移特性。【结果】Fe-BC对NO^-₃N和NH⁺₄-N的吸附量分别为24 632.79和5 253.68 mg/kg，确定Fe-BC为最佳金属离子改性生物炭。Fe-BC的比表面积和平均孔径较BC提升了9.35和6.67倍。CK和TB在pH为3时对NO^-₃-N的吸附量最大，CK在pH为9时对NH⁺₄-N的吸附量最大，TB在pH为5时对NH⁺₄-N的吸附量最大。相较于准二级动力学方程，Elovich方程均能更好地描述CK、TB对NO^-₃-N和NH⁺₄-N的吸附动力学特征；相较于Freundlich方程，Langmuir方程均能更好地描述CK、TB对NO^-₃-N和NH⁺₄-N的吸附等温线；CK、TB对NO^-₃-N的吸附反应是自发、放热且无序的，对NH⁺₄-N的吸附反应是自发、吸热且无序的。在氮素迁移试验中，TB对NO^-₃-N和NH⁺₄-N的累积淋失量分别比CK减少53.19%和30.54%。【结论】黑土中添加Fe-BC可以有效增加对NO^-₃-N和NH⁺₄-N的吸附量，降低黑土中NO^-₃-N和NH⁺₄-N的淋失量，从而有效减少黑土中氮素的流失。     

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。     

氮素形态对烤烟品质影响的研究

 1993～1997年在云南不同自然条件下进行不同比例的硝态氮、铵态氮试验。试验分5个处理:NO₃^--N100%,NO₃^--N75%+NH₄⁺-N25%,NO₃^--N50%+NH₄⁺-N50%,NO₃^--N25%+NH₄⁺-N75%,NH₄⁺-N100%.试验结果表明NO₃^--50%+NH₄⁺-N50%的配比适合云南的气候和土壤。此配比的烟叶香气质、香气量、烟叶含钾量均显着优于其它配比。本试验系统研究了K⁺,NH₄⁺,NO₃^-在土壤中的迁移与根系吸收和在叶片中变化积累的相关规律,揭示了NO₃^--N50%+NH₄⁺-N50%烟叶香气味最好和含钾量高的主要原因。     

猕猴桃园氮素投入特点及硝态氮累积和迁移特性研究

为指导果园科学施肥及合理评价施肥对环境的影响,2014年对该区域的陕西省周至县俞家河小流域氮素投入状况进行了调查,并采集猕猴桃园土壤样品进行测定,评价了猕猴桃园土壤硝态氮(NO_3~--N)累积及降雨对坡地猕猴桃园NO_3~--N迁移特性的影响。结果表明:该区域猕猴桃园氮素投入量过高,盈余量高达1195 kg·hm~(-2),0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积量高达827kg·hm~(-2),且52.1%的NO_3~--N累积在100~200 cm土层;对于坡地猕猴桃园,坡下部0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积量明显高于坡上部,在经过一个雨季后,0~200 cm土壤剖面NO_3~--N发生明显的向深层土壤淋溶现象且坡下部与坡上部0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积量差异增大。俞家河小流域猕猴桃园大量氮素盈余,造成土壤NO_3~--N过分累积,在集中降雨条件下,NO_3~--N出现明显的向深层土壤淋溶且可能存在顺坡向下迁移的趋势,不仅造成氮肥的损失,而且对地表及地下水环境构成潜在威胁。     

亚热带小流域浅层地下水不同形态氮含量的时空变异特征

为了定量研究流域尺度上氮素(N)形态的时空变异特征,以湖南省长沙县亚热带湘江源头小流域(134.4 km~2)为研究对象,2011年(1—12月)定位观测了小流域菜地、茶园、旱地、林地、两季稻田和一季稻田6种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)浓度的动态变化,运用空间分析技术分析了各观测指标的时空变异特征。结果表明:研究区浅层地下水NH_4~+-N、NO_3~--N和TN均具有强烈的空间自相关性(块金系数分别为0.76%、8.50%、4.41%),结构变异占主导地位,变程分别为540、580、570 m。小流域浅层地下水TN、NH_4~+-N和NO_3~--N月均浓度变化趋势不尽相同,TN和NO_3~--N月均浓度的动态变化相对比较平缓,而NH_4~+-N的变幅较大,TN和NH_4~+-N的峰值出现在2011年7月,NO_3~--N无明显高峰;TN、NO_3~--N和NH_4~+-N的平均浓度分别为2.97、1.12 mg N·L~(-1)和1.32 mg N·L~(-1)。研究区浅层地下水N的浓度分布特征与土地利用类型关系密切,茶园、稻田为浅层地下水N分布高浓度区,且茶园地下水N浓度最高,林地为N分布低浓度区。     

日光温室不同水肥措施下水氮迁移特性

为探索宁夏日光温室中不合理灌溉对番茄水分利用、氮素迁移特性的影响,通过田间试验方法,在不同灌溉方式(T1漫灌4.50t·hm~(-2)、T2滴灌3.15t·hm~(-2))及氮肥用量(T1常规量800kg·hm~(-2)、T2推荐量600kg·hm~(-2))处理下测定了土壤水分分布、番茄水分利用率和土壤剖面氮素淋溶特征。结果表明,在番茄的不同生育期,0~80cm土层深度滴灌+推荐施肥土壤含水率大于漫灌+习惯施肥,而80~200cm土层结果与之相反,可见,滴灌后水分主要保蓄在80cm以上土层,而漫灌方式水分渗出耕层土壤的量更多。滴灌+推荐施肥处理瞬时叶片水分利用率、番茄水分利用效率明显高于漫灌+习惯施肥,但两处理产量差异不明显。在当季蔬菜生长期间,不同处理30~50cm土层的硝态氮质量分数均最高,随着灌溉次数的增多,硝态氮逐渐向下迁移,漫灌+习惯施肥在100~200cm土层硝酸盐质量分数高于滴灌+推荐施肥处理,此质量分数明显高于国内其他蔬菜栽培地区。水资源浪费与不合理水肥利用引起的地下水污染问题在宁夏日光温室蔬菜栽培中已相当突出,值得引起相关部门的重视。     

填闲种植对棚室菜田累积氮素消减及黄瓜生长的影响

【目的】在中国集约化蔬菜种植区,传统的高水肥投入导致土壤氮素大量累积,致使氮素淋洗到土壤深层或进入地下水,造成地下水硝酸盐污染。种植填闲作物可控制和减少土壤深层硝态氮的累积,因此,本研究探讨不同填闲作物种类对消减土壤剖面累积硝态氮及下季作物生长的影响,筛选出适宜的填闲作物种类。【方法】以华北平原传统棚室黄瓜菜田为对象,在蔬菜休闲期通过种植深根型填闲作物,利用其根系发达、生长迅速、吸氮量大的特点,促使土层中硝态氮大量消耗,以消减土壤剖面根层NO₃^--N累积和降低土壤剖面NO₃^--N淋失。以此为目标,设置甜玉米、苋菜、甜高粱及休闲田间小区试验,采集测定土壤、植株及根系样品,分析不同填闲作物的消减效果。【结果】在这3种填闲作物中,甜玉米的生物量和吸氮量最大,整体根长密度大于其它填闲种类。从对土壤剖面NO₃^--N的消减能力来说,甜玉米的消减能力最高。2008、2009及2010年,甜玉米对0-200 cm土层土壤NO₃^--N的消减量分别为153.8、605.7和56.3 kg·hm^-2。3年休闲期后,第一季前茬休闲处理的黄瓜产量、生物量及吸氮量均最高,在产量、吸氮量上与其他处理差异显著;第二季、第三季,前茬休闲的产量、生物量和吸氮量与其他处理差异不显著;填闲作物的种植并没有对黄瓜产量造成影响,并且黄瓜收获后土壤NO₃^--N含量明显降低。氮素表观平衡中0-200 cm土层,甜玉米-黄瓜的氮素亏缺量较大,说明甜玉米能显著降低土壤NO₃^--N的残留。种植填闲作物能够达到经济效益和生态效益的双赢,甜玉米、苋菜与甜高粱可分别为农民带来39 467、497和16 522元/hm²的净收入。【结论】棚室菜田夏季种植填闲作物不仅可以消减土壤剖面根层NO₃^--N累积,而且对下茬黄瓜产量未造成显著影响,黄瓜收获后土壤NO₃^--N含量也会明显降低;在设施蔬菜轮作体系中引入填闲作物具有可行性,甜玉米为较佳的填闲作物。     

长期施用有机肥对潮土土壤肥力及硝态氮运移规律的影响

以连续不同年限定位施用有机肥的小麦-玉米轮作农田为研究对象,设置4个处理:连续施用化肥(长期施用化肥,未施用有机肥);3年连续施用有机肥(不施化肥);5年连续施用有机肥(不施化肥);20年连续施用有机肥(不施化肥),探索不同年限连续有机施肥下土壤肥力、小麦产量和土体硝态氮累积量分布的变化。结果表明,连续施用有机肥可显著降低土壤容重、增加土壤中速效养分含量,且年限越长,效果越明显。化肥处理的小麦产量显著高于有机肥处理,有机肥处理中小麦产量随施肥年限的增加而降低,但无显著性差异。不同土壤深度硝态氮累积量表现为有机肥处理大于无机肥处理,小麦季大于玉米季;随着土壤深度增加土壤硝态氮累积量呈现先降低后增加的趋势,且各土层硝态氮累积量随施用有机肥年限增加而增加;通过分析80~100 cm土层硝态氮累积量发现,20年连续施用有机肥处理在此层的累积量最大达240 kg·hm~(-2)。由此可见,连续施用有机肥可降低小麦产量,连续20年施用有机肥土壤硝态氮总累积量和土体下层累积量均达到最大,具有一定的硝态氮淋失风险。因此,需采取一定的措施来增加作物产量,减少硝态氮累积,防止地下水硝态氮污染。     

黄土高原旱地夏季休闲期土壤硝态氮淋溶与降水年型间的关系

【目的】冬小麦-夏休闲是旱地重要的轮作模式之一,随着氮肥用量的增加,一季小麦收获后土壤中残留的硝态氮含量不断增加,夏季休闲期间集中降水的特点是否会导致硝态氮淋溶损失,这一问题值得关注。【方法】连续3年(2013—2015年)采集黄土高原南部长武和杨凌两地夏季休闲前后0—200 cm土壤剖面样品,测定土壤硝态氮含量,研究不同降水年和不同施氮量下黄土高原旱地夏季休闲期间土壤剖面硝态氮累积及淋溶特性。【结果】小麦收获后,长武0—200 cm土壤剖面硝态氮累积量在97—328 kg·hm~(-2),平均193 kg·hm~(-2);杨凌施氮量为120kg N·hm~(-2)及240 kg N·hm~(-2)时,土壤剖面硝态氮累积量分别为156 kg·hm~(-2)及366 kg·hm~(-2),增加施氮量土壤剖面累积硝态氮量显著增加。不同降水年夏季休闲前后硝态氮在土壤剖面的淋溶与降水量密切相关,长武降水量高的丰水年2013年(296 mm)休闲前位于40—60 cm深度的硝态氮累积峰在休闲后到达80 cm以下,淋溶作用明显。而降水量少的欠水年2014年(157 mm)休闲后土壤剖面未发生硝态氮的淋溶。降水量一般的平水年2015年(200mm)休闲后在0—100 cm土壤剖面会发生硝态氮向下淋溶,但是迁移深度不大。在降水量高的2013年夏季休闲后100—200 cm土壤剖面增加的硝态氮累积量是0—100 cm的2.5倍,而2014年夏季休闲后土壤剖面增加的硝态氮累积量主要出现在0—100 cm土壤剖面。杨凌2013年试验期间降水量低(仅220 mm,属欠水年),休闲后两个施氮处理的土壤剖面硝态氮累积峰甚至出现轻微上移;同为欠水年,2015年降水量有所增加(288 mm),休闲后0—100 cm土壤剖面中发生硝态氮下移达到20—40 cm。而降水量更高的2014年(346 mm,平水年),休闲后土壤剖面中硝态氮累积峰较休闲前下移了60—80 cm。相比休闲前,降水量低的2013年夏季休闲后土壤剖面增加的硝态氮累积量主要出现在0—100 cm土壤剖面,淋溶作用弱。而降水量高的2014年施氮处理100—200 cm土层硝态氮的累积增加量显著高于0—100 cm土层,其中施氮240 kg N·hm~(-2)处理0—100 cm土壤剖面硝态氮累积量显著下降,有大量硝态氮被淋溶到100—200 cm土层。【结论】黄土高原旱地小麦收获后0—200 cm土壤剖面硝态氮累积量高。夏季休闲期间降水量是影响黄土高原旱地土壤剖面硝态氮淋溶的关键因素,降水量高的年份土壤剖面硝态氮淋溶作用明显。夏季休闲期间长武遇上丰水年土壤中硝态氮淋溶风险大,而杨凌遇上平水年就会出现硝态氮淋溶风险。     

根层调控措施对甜玉米-黄瓜设施蔬菜轮作体系土壤硝态氮的影响

【目的】以甜玉米作为填闲作物,探讨不同的根层调控措施对消减土壤剖面累积硝态氮及下茬黄瓜生长的影响。【方法】在华北平原传统棚室蔬菜的休闲季种植甜玉米,针对甜玉米设置添加土壤调理剂和秸秆还田2种根层调控措施,以甜玉米传统种植作为对照,进行田间小区试验。试验于2008年5月至2011年5月进行,共3次甜玉米-黄瓜轮作,6季作物。每年6月初至9月底种植甜玉米,10月初至次年1月底扣棚育黄瓜苗,当年2月初种植黄瓜。在甜玉米季,共3个处理,随机排列,重复3次。小区面积为4 m×2 m,小区间隔0.3 m,区组之间布设1 m的保护行。【结果】甜玉米种植季,调理剂处理的玉米籽粒产量最高,2008、2009和2010年的产量分别为6.2、7.4和7.9 t·hm^-2;土壤调理剂和秸秆还田2种根层调控处理的甜玉米总吸氮量高于传统种植。秸秆还田和调理剂处理能够促进20-60 cm土层根系的生长发育,促使根系吸收更深层的土壤养分。2种根层调控措施均能降低土壤剖面NO₃^--N的累积,尤其对100-200 cm的作物根区NO₃^--N的消减能力更强,NO₃^--N消减趋势大致为：调理剂>秸秆还田>传统种植。3季黄瓜种植季,不同前茬处理的黄瓜产量、生物量和吸氮量差异均不显著;3季平均土壤NO₃^--N在0-200 cm土层的残留量为秸秆还田<调理剂<传统种植。3个轮作季后,传统种植、调理剂和秸秆还田处理在0-200 cm土层的氮素盈余量分别为1 911.6、1 966.3和1 930.2 kg·hm^-2,调理剂处理显著高于传统种植。【结论】在硝态氮高累积的设施土壤上,随着种植年限的增加,加入土壤调理剂和适当的秸秆还田对100-200 cm的作物根区土壤剖面NO₃^--N的消减能力更强。填闲作物种植第二年对下茬黄瓜土壤NO₃^--N的消减作用最为明显。土壤调理剂和秸秆还田措施能够显著提高甜玉米对土壤剖面NO₃^--N的消减能力,减缓土壤NO₃^--N 的淋失,提高经济效益。     

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。     

兰州市日光温室土壤盐分积累及离子组成变化特征

为探讨兰州市日光温室土壤盐分积累和离子组成变化特点,通过对不同耕地利用方式和种植年限条件下土壤的取样调查,分析了盐分积累特征及耕层土壤盐分离子组成变化特点,结果表明:耕地利用方式、种植年限、土壤通透性、农户经营管理水平等,都会影响日光温室土壤盐分积累和离子组成变化,普通粮田改为日光温室种植后,0~100 cm土层含盐量普遍增加,增幅达到了17.56%~29.77%,盐分表聚现象明显,耕层(0~20 cm)土壤含盐量平均增加了40%以上;随着种植年限的延长,日光温室耕层土壤盐分含量持续增加,累积量最大的离子是NO_3~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Na~+,阴离子的积累量显著高于阳离子,阴离子的组成从以HCO_3~-为主变为以NO_3~-和SO_4~(2-)为主,阳离子的组成始终以Ca~(2+)为主,同时K~+和Na~+的含量大幅度增加。盐分的大量累积,以及NO_3~-、SO_4~(2-)、Na~+等离子的相对富集,不仅会对蔬菜生长造成生理毒害、养分供需失衡、品质下降,还会引起土壤酸化、地下水污染等环境问题。     

减量施氮对雨养区春玉米产量和环境效应的影响

通过3年田间试验,研究了减量施氮(N)对雨养区春玉米产量、温室气体排放、土壤硝态氮(NO_3~--N)残留的影响。试验于2013年4月至2015年9月在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,半覆膜种植,设常规施氮(N200)和减量施氮(N150)2个处理,定期测定土壤矿质N和氧化亚氮(N_2O)气体含量。结果表明:虽然N150处理较N200处理施N量减少了25%,但玉米产量无显著变化(P0.05),三年平均为13.4(N200)、13.3(N150)t·hm~(-2);N150处理N2O累积排放量较N200处理降低24.3%;N200处理0~200 cm土壤剖面NO_3~--N残留量平均为210.2 kg·hm~(-2),N150处理则低至115.1 kg·hm~(-2);N200和N150处理的生育期耗水量差异不显著(P0.05)。在渭北雨养农业区,春玉米在常规施N的基础上减量25%,不仅能维持作物产量,还能有效降低N_2O排放和NO_3~--N的残留。