陕西关中地区大气氮湿沉降通量的动态变化

为了对陕西关中地区大气氮沉降量进行估算,2009年11月至2010年10月对西安和杨凌两地进行了为期一年的湿沉降观测。结果表明:监测期内,西安、杨凌两地区年降雨量分别为620.5、532.3 mm,西安ρ(NH+4-N)和ρ(NO-3-N)平均值分别为3.058、2.356mg·L-1,杨凌ρ(NH+4-N)和ρ(NO-3-N)平均值分别为3.990、2.709 mg·L-1;季节变化上,西安监测点ρ(TIN)(总无机氮)和杨凌监测点ρ(NH+4-N)呈现春、冬季高于夏、秋季的趋势,而杨凌监测点ρ(NO-3-N)则呈秋、冬季略高于春、夏季的趋势。西安、杨凌TIN沉降通量分别为24.791、28.894 kg·hm-2,且均以NH+4-N为主导,分别占TIN的67.3%和56.3%。氮素沉降量与降雨量之间呈现正相关趋势,随着降雨量的增加,NH+4-N、NO-3-N和TIN的沉降通量均明显增加。湿沉降输入农田的无机氮占施肥投入的比重相当大,在施肥中应予以考虑。     

河北平原城市近郊农田大气氮沉降特征

【目的】随着人类活动引起大气活性氮排放的增加,大气氮沉降亦迅速增加,进而影响各区域生态系统。明确河北平原城市近郊农田大气氮沉降的动态变化,可以为农田氮素资源综合管理提供科学依据,也为中国氮素沉降网络提供关键基础数据。【方法】在河北省保定市河北农业大学实验教学基地进行了为期6年(2006—2011年)的湿/混合沉降监测试验以及1年(2011年)的干沉降监测试验。湿/混合沉降通过雨量器自动采集降水;干沉降中气态NH_3、HNO_3和颗粒态铵离子和硝酸根(_pNH_4~+和pNO_3~-)样品通过主动采样DELTA(DEnuder for Long-Term Atmospheric Sampling)系统采集,气态NO_2样品通过被动扩散管采集。【结果】河北保定地区多雨季节为6—9月,占全年(2006-2011年)降雨量的88.6%、81.5%、89.3%、88.9%、74.5%和83.1%;大气氮湿/混合沉降浓度冬、春季较高,夏季最低,冬春两季NH+4~+-N、NO_3~--N、TIN和TDN浓度分别占全年的74.5%、72.6%、74.1%和71.3%;氮湿/混合沉降量亦存在明显的季节性变化,夏季最大,冬季最小;各形态氮湿/混合沉降浓度高低表现为:TDNTINNH+4~+-NNO_3~--N,且与降雨量呈极显著负相关;监测区6年间平均湿/混合沉降总量为32.8 kg N·hm~(-2),其中2008年大气氮湿/混合沉降量最大,达40.4 kg N·hm~(-2),2010年大气氮湿/混合沉降量最小,为28.9 kg N·hm~(-2);大气氮湿/混合沉降中TIN占TDN沉降量75%以上,其中NH+4~+-N是TIN的主要组成部分,占其总量的56.6%—69.7%,平均为64.4%;各形态氮(NH+4~+-N、NO_3~--N、TIN和TDN)湿/混合沉降量与月降雨量、月降雨频次呈极显著正相关;大气氮干沉降中各无机氮(NH_3、NO_2、HNO_3、pNH_4~+、pNO_3~-)浓度有明显的季节性变化特征,且各形态氮的月沉降量变化趋势与氮浓度一致;总体来看,气态氮NH_3、HNO_3、NO_2及颗粒态氮pNH_4~+、pNO_3~-的年沉降量分别达到10.1、7.60、4.39、6.47及3.81 kg N·hm~(-2)。【结论】监测区大气氮沉降量受周边地区工业与当地农田施氮量共同影响,且由干湿沉降共同决定。该地区大气氮沉降量较高,2006—2011年大气湿/混合沉降总量在28.9 kg N·hm~(-2)(2010年)—40.4 kg N·hm~(-2)(2008年)之间,平均为32.8 kg N·hm~(-2);干沉降无机氮总量(2011年)为32.3 kg N·hm~(-2);干湿沉降无机氮总量(2011年)为58.6 kg N·hm~(-2)。     

闽北果园生态系统大气氮湿沉降研究

研究了2011年3月至2012年2月期间闽北果园生态系统中大气氮素湿沉降浓度、沉降量的变化规律。结果表明:监测期间降水中总氮(TN)、无机氮(TIN)、溶解有机氮(DON)、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的平均浓度分别为2.11、1.07、1.04、0.65和0.42 mg/L。湿沉降氮量有明显的季节性变化,春、夏季高,秋、冬季低。TN年沉降量为23.19 kg/hm2,其中NH4+-N、NO3--N和DON年沉降量分别占TN年沉降量的30.60%、20.02%和49.38%。     

太原市近郊农田区域大气氮干湿沉降特征

为研究山西省太原市不同农田大气氮干湿沉降输入通量,于2016年6月至2018年5月用雨量器、降水降尘自动采样仪、Delta系统对太原市近郊东阳和阳曲两地氮干湿沉降进行为期2 a的试验。结果表明,东阳和阳曲氮湿沉降量中,NH_4~+-N分别为8.2,7.7 kg/hm~2,NO_3~--N分别为4.7,6.0 kg/hm~2,NH_4~+-N在两地湿沉降中占较大比例;此外,东阳NH_4~+-N湿沉降量是阳曲的1.06倍,而阳曲NO_3~--N湿沉降量是东阳的1.3倍。东阳气态活性氮NH_3和NO_2年均沉降量分别是11.4,3.2 kg/hm~2,依靠重力沉降颗粒物NH_4~+-N和NO_3~--N沉降量之和为2.9 kg/hm~2;阳曲5种大气活性氮NH_3、NO_2、HNO_3、颗粒态NH_4~+、颗粒态NO_3~-年均沉降量分别是6.1,2.9,3.3,2.1,1.4 kg/hm~2,年总沉降量是15.8 kg/hm~2,NH_3在2个农田区大气活性氮干沉降中占较大比例;东阳干沉降中气态NH_3浓度和沉降量是阳曲的1.9倍,阳曲气态HNO_3和NO_2沉降量之和占总干沉降量的40%。总之,东阳大气活性氮主要受农业源影响,阳曲氮沉降受交通运输源影响不可忽视,今后应注意太原市近郊工业及交通运输气体排放对该区域大气活性氮沉降的影响。     

不同施氮量对茶园土壤氮淋失的影响

为研究不同施氮量对茶园土壤氮淋失的影响,改良茶园土壤品质,采用室内土柱淋滤试验,研究不同施氮量对强酸性茶园土壤淋溶液pH、NH+4-N和NO-3-N淋溶量的影响。氮肥采用尿素,氮肥用量分别为N0(0kg·hm-2)、N1(150kg·hm-2)、N2(300kg·hm-2)、N3(450kg·hm-2)、N4(600kg·hm-2)。结果表明:施用氮肥降低了土壤pH和土壤淋溶液pH,降低幅度分别为0.08~0.32和0.35~0.81个单位,促进茶园土壤酸化;NH+4-N和NO-3-N的淋溶量均随施氮量的增加而提高;无机氮的淋失率为47.66%~71.31%,淋失量(Y)与施氮量(X)之间的线性回归方程为Y=0.708 X+145.27(R2=0.98);在整个淋洗过程中,NH+4-N和NO-3-N淋溶主要发生在前5次,且主要以NO-3-N的形式淋失,淋失比例为73.50%~89.21%。     

江西鹰潭典型丘陵农业区氮湿沉降的动态变化

于2003-02~2004-01,采用自动降雨收集器结合室内化学分析方法,研究了江西鹰潭红壤丘陵农业区降水中NH+4-N和NO-3-N沉降的动态变化,并与同期欧洲EM EP和美国NADP监测降水中的NH+4-N和NO-3-N沉降的动态变化进行了比较。结果发现,本研究区域降水中不同月份的NH+4-N,NO-3-N含量及沉降量均变异较大,各形态氮含量和沉降量的极值出现的月份基本同步,表现为春、冬季较高,夏、秋季较低;研究区域NH+4-N,NO-3-N和无机氮的平均含量分别为0.63,0.43和1.06 m g/L,分别是同期欧洲降水中对应形态氮平均含量的1.5,1.1和1.3倍,是同期美国降水中对应形态氮平均含量的2.7,2.0和2.4倍;低于同期欧洲降水中对应形态氮含量的最大值,与同期美国降水中对应形态氮含量的最大值相当;降水中NH+4-N,NO-3-N和无机氮的年沉降量分别为7.15,4.85和12.00 kg/hm2,降水中无机氮的年沉降量低于同期欧洲的最大值,与同期美国的最大值相当,但远高于两区域的平均值;降水中NH+4-N沉降量占无机氮沉降量的比例为60%,高于同期欧洲和美国的平均水平(52.2%和49.6%)。本研究结果表明,江西鹰潭红壤丘陵农业区氮湿沉降量较大,其对土壤、植被以及水体等的影响应引起关注。     

华南甘蔗种植区大气氮素湿沉降特征

【目的】对华南甘蔗种植区大气氮素湿沉降量进行估算,以期为区域氮素沉降及其生态环境效应评估提供数据支撑。【方法】在广西南宁市赤红壤甘蔗种植区,采用雨量计连续8年(2008年1月至2015年12月)采集降雨水样,测定其硝态氮、铵态氮和全氮含量,研究该地区大气湿沉降浓度及沉降量的月、季和年度变化。【结果】雨水中NO~-_3-N、NH~+_4-N、DIN和TN浓度各月的差异较大,分别为0.08～3.80、0.04～3.25、0.12～5.52和0.20～6.65 mg N L~(-1),月均浓度分别为0.73、0.67、1.40和1.89 mg N L~(-1),呈春季冬季夏季秋季;NO~-_3-N、NH~+_4-N、DIN和TN沉降年平均浓度分别为0.53、0.51、1.04和1.45 mg N L~(-1)。雨水中NO~-_3-N、NH~+_4-N、DIN和TN浓度与降雨量呈极显著负相关,沉降量与月降雨量、月降雨频次呈显著正相关,且受降雨量的影响大于降雨频次的影响;不同形态氮沉降量呈夏季秋季春季冬季。NO~-_3-N、NH~+_4-N、DIN和TN年均沉降量分别为6.55、6.32、12.86和17.95 kg N hm~(-2),TN远超过陆地生态系统的临界负荷。DIN是大气氮素湿沉降的主体,占氮素总沉降的72.50%,DIN中NO~-_3-N和NH~+_4-N分别为TN比例的36.87%和35.63%,两者的沉降量比例无明显差异。NH~+_4-N沉降量占TN沉降量比例呈逐年下降趋势,NO~-_3-N沉降量占TN沉降量比例有逐年升高的趋势。【结论】华南甘蔗种植区大气氮素湿沉降量与氮沉降浓度呈现明显季节性差异,两者间呈相反趋势;雨水中各形态氮浓度与降雨量呈极显著负相关;月氮沉降量与月降雨量、月降雨频次呈显著正相关;无机氮是大气氮素湿沉降的主体,铵态氮和硝态氮沉降量占全氮沉降量比例分别呈逐年下降和升高的趋势。该区域大气氮素湿沉降高,年均沉降17.95 kg N hm~(-2),超过陆地生态系统的临界负荷,对生态环境有一定潜在的风险。     

太原周边农田雨季硫氮湿沉降特征

为了解太原市周边典型农田区大气氮硫元素的沉降特征及其来源,于2016年6—10月在山西省农业科学院东阳试验基地进行了湿沉降监测。结果表明,降水中SO42-S,NH4+-N,NO3--N的加权平均质量浓度分别是11.84,2.72,0.85 mg/L,沉降量分别是34.50,7.93,2.47 kg/hm2,SO42--S沉降量分别是NH4+-N,NO3--N的4.3倍和14倍,硫沉降占总沉降的77%,无机氮占23%,无机氮沉降中NH4+-N所占比例较高;SO42--S与NO3--N的质量浓度和沉降量分别呈极显著和显著线性相关,相关系数分别为0.688和0.619,说明二者有相同的来源;降雨中SO42-/NO3-和NH4+/NO3-的加权平均浓度比值分别为13.94,3.20。该地酸雨类型主要是硫酸型,氮沉降以农业排放源为主;SO42--S和NO3--N沉降受周边交通运输及生活燃料燃烧等因素影响较大。高硫沉降对农田生态系统供给氮硫元素的作用不可忽视,也应引起有关环境部门的重视。     

气象因素对成都平原夏季大气氮、磷连续性沉降的影响

【目的】探明气象要素对成都平原夏季大气氮、磷沉降的影响。【方法】于2016-07-01~2016-07-31、2017-06-06~2017-08-08在四川农业大学成都温江校区大气监测站采集干、湿连续性沉降样品,进行氮、磷干湿沉降各组分的通量变异特征监测及气象影响因素分析。【结果】成都平原夏季大气氮沉降以湿沉降为主(77.2%)、磷沉降以干沉降为主(55.8%)。氮、磷湿沉降通量与降雨量、日均温、降雨时长均呈正相关,与空气污染指数(air pollution index,AQI)和PM2.5呈负相关。随着降雨量的增加,大气氮湿沉降通量呈先增加后减小的趋势(P0.05);当降雨量为52.17 mm时,大气氮湿沉降达理论最大值。大气磷湿沉降则表现为与降雨量呈极显著直线正相关关系(P0.05)。NH_4~+-N干沉降通量与采样时长呈正相关,与相对湿度呈负相关,其他氮组分则相反。全氮及其组分的干沉降通量与降雨量呈负相关、与AQI、PM2.5呈正相关;而全磷表现出相反的规律。多元回归方程(R~2=0.343~0.972)能较好地描述研究区内夏季大气氮、磷沉降变异特征。【结论】成都平原的大气沉降具有明显的元素、形态、强度和变异特征,其影响因素亦不相同,在将来的大气沉降预防中应根据防治对象制定针对性的措施。     

模拟氮沉降对滇中云南松林湿干季土壤特性和土壤呼吸的影响

【目的】研究氮沉降背景下湿干两季土壤理化性质、微生物特征和酶活性变化对土壤呼吸影响，为亚热带森林生态系统碳循环及物质循环、能量流动提供科学依据。【方法】选择滇中亚高山云南松林为研究对象，研究模拟氮沉降下(对照CK 0 g/(m²·a)、低氮LN 10 g/(m²·a)、中氮MN 20 g/(m²·a)、高氮HN 25 g/(m²·a))湿干两季土壤理化性质、酶活性、土壤微生物数量、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)以及土壤呼吸变化特征，阐明氮沉降下土壤呼吸的季节变化特征以及土壤呼吸与土壤特性之间的响应关系，并探讨其耦合机制的相关性。【结果】(1)与CK相比，各氮处理下土壤TN、NH4+-N均显著增加。(2)在湿干季时，脲酶在HN显著增加了16.38%～67.95%；蔗糖酶在HN显著降低了19.65%～35.65%；过氧化氢酶在LN、MN和HN显著增加了11.11%～100.00%；多酚氧化酶在MN、HN显著降低了8.69%～25.00%；(3)土壤微生物数量、MBC在LN、MN下均显著增加(...     

氮沉降对杉木林土壤有效氮和磷含量的影响

为探究长期氮沉降对土壤有效氮和磷含量的影响,以亚热带杉木人工林为研究对象,研究10 a 氮沉降对杉木人工林土壤有效氮、磷含量的影响,并探讨干、湿季土壤有效氮、磷含量对氮沉降的响应动态。试验分为对照(0 kg?hm－2?a－1)、低氮(60 kg?hm－2?a－1)、中氮(120 kg?hm－2?a－1)、高氮(240 kg?hm－2?a－1)4种处理模拟氮沉降试验,结果表明,随着施氮量的增加,土壤铵态氮、硝态氮和有效氮含量呈上升趋势,并且铵态氮和硝态氮表现出明显的季节动态。土壤pH值和NH＋4－N/NO－3－N值随着施氮量增加而降低,有效磷的含量在中氮处理中最高, N/P值均在一个较高的水平范围。     

氮掺杂碳纳米子施用对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

为明确氮掺杂碳纳米粒子(N-CNPs)在田间条件下对单季稻田氮素径流和渗漏损失的影响,采用田间小区实验,对不同用量N-CNPs和双氰胺(DCD)配施尿素时稻田径流液和渗漏液中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO-3-N)的动态和损失总量进行研究。结果表明:与单独施用尿素(Urea)处理相比,N-CNPs配施尿素能降低稻田径流NH_4~+-N浓度和渗漏液中NO-3-N浓度;基肥后第1次自然降雨产流时,15‰N-CNPs处理径流液中NH_4~+-N浓度较Urea处理降低30.33%,基肥后第7 d渗漏液中NO-3-N浓度较Urea处理降低了27.22%。在水稻全生育期内,15‰N-CNPs处理径流总氮损失量为8.15 kg·hm~(-2),占该处理总施氮量的4.08%,较Urea处理减少2.04 kg·hm~(-2),降幅达到20.02%;TN渗漏总量为16.59 kg·hm~(-2),占施氮总量的8.30%,较Urea处理减少8.83 kg·hm~(-2),降幅达到34.73%,其径流和渗漏TN损失量较5%DCD处理分别降低5.67%和15.70%。研究表明,尿素配施N-CNPs能显著减少稻田氮素径流和渗漏损失,达到提高氮肥利用效率、控制农田非点源污染范围和强度的目的。     

华北旱作区夏播单间作种植模式吸氮效果及后茬效应

为筛选能够降低土壤硝态氮残留量并具有显著经济效益的华北旱作区夏播种植模式,在河北省徐水县设置夏播作物的不同单间作模式田间对比试验.结果显示,各处理中,玉米大豆间作的作物总吸氮量最大,使土壤硝态氮残留量明显降低并有较好的经济效益,其土地当量比也大于1,且在提高后茬冬小麦籽粒产量、秸秆产量、作物吸氮量方面效果较好.与玉米单作比较,玉米大豆间作模式0～200 cm土层硝态氮残留量降低56.66 kg· hm-2,作物整体吸氮量提高6.17 kg·hm-2,经济效益增加2 054.62元·hm-2;后茬冬小麦的籽粒产量、秸秆产量、作物吸氮量分别提高了197、673 kg· hm-2和5.91 kg· hm-2.     

不同氮肥水平下叶面喷施烯效唑对套作大豆生长和氮代谢的影响

以大豆品种‘贡选1号’为试验材料,在玉米-大豆套作模式下,研究在不同氮肥水平下叶面喷施烯效唑对大豆植株生长和根系氮代谢的影响。结果表明:烯效唑在不同施氮水平下均具有显著的控旺效果,使株高、第1节间长以及株高/茎粗比值降低,茎粗、分枝数以及地上部干物质量增加;烯效唑促进植株氮代谢,使植株地上部、地下部全氮含量以及根系伤流量增多,伤流中NO3--N、NH4+-N含量、氨基酸总量以及天冬氨酸、苏氨酸等氨基酸含量上升,NH4+-N/NO3--N比值、谷氨酸、甘氨酸等氨基酸含量降低;在低氮肥水平(0kg.hm-2)下以喷施60mg.kg-1烯效唑,中氮肥水平(32.4kg.hm-2)下喷施30mg.kg-1烯效唑,高氮肥水平(64.8kg.hm-2)下喷施60、90mg.kg-1烯效唑效果较优,能有效控制植株地上部旺长和促进根系对氮素的吸收、同化能力、代谢能力,提高植株氮循环水平。     

不同氮水平对马铃薯干物质积累和产量的影响

采用田间试验的方法,研究了不同氮肥水平对马铃薯干物质积累和产量的影响。试验结果表明：马铃薯收获时,各施氮处理块茎干物质积累量比不施氮处理增加42.80%～91.59%,且施氮120 kg.hm-2处理最高;在磷钾肥的基础上施用氮肥增加了马铃薯的产量,增产幅度为22.30%～61.48%;施氮120 kg.hm-2处理产量增加幅度最大,且产量极显著地高于施氮60 kg.hm-2和不施氮处理。     

江苏句容水库农业流域农田土壤反硝化作用的研究

2008年6月、8月、12月和2009年3月,在江苏句容水库农业流域采集农田原状土壤样品,使用乙炔抑制实验室培养法测定土壤的反硝化速率,同时测定土壤的含水率、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的含量,研究农田土壤反硝化速率变化、影响因素及其对流域氮损失的贡献。结果显示,旱地土壤反硝化速率范围在0.13～51.96kgN.hm-.2a-1之间,水田土壤的反硝化速率范围在3.16～12.29kgN.hm-.2a-1之间。相关分析表明,反硝化速率与土壤硝态氮(NO3--N)浓度、铵态氮(NH4+-N)浓度之间不具有显著相关关系;在12月和3月,反硝化速率与土壤含水率之间有显著相关关系,其他月份无显著相关关系。流域内农田土壤反硝化损失的总氮量为31.93tN.a-1,低于流域施氮总量的3.19%,可见,反硝化作用不是该流域氮损失的主要途径。     

黄土高原旱地秋覆膜及氮肥秋基春追比例对春玉米产量和品质的影响

【目的】研究玉米秋冬闲期地膜覆盖保墒及优化氮肥秋基春追比例,为抗旱保苗及合理施肥提供理论依据。【方法】采用秋季与春季地膜覆盖对比试验（1999-2010年）,监测0-200 cm土层土壤蓄水效率及不同降水年型产量变化。开展氮肥管理试验（2001-2003年）,分析氮肥不同基、追肥比例的玉米籽粒产量和关键营养品质。【结果】 秋覆膜春播玉米播前1 m土层多贮水36.7 mm,土壤蓄水效率为78.4%,产量和水分利用效率（WUE）达到11 149.8 kg•hm-2、33.1 kg•hm-2•mm-1,较春季地膜覆盖分别提高16.7%、14.9%。秋覆膜且氮总量（180 kg•hm-2）一定时,即秋季基施72 kg N•hm-2、春季追施108 kg N•hm-2 ,玉米WUE和籽粒蛋白质含量最高。【结论】旱地玉米采用秋覆膜栽培可显著提高土壤蓄水效率和作物水分利用效率。兼顾玉米产量和目标品质的最佳氮肥施肥比例为秋季基施氮占总量的40%-60%,剩余量春季追施可以达到品质与产量同步提高,抗逆增产保优。     

施氮量对稻田旱作期硝酸盐渗漏损失和小麦产量的影响

本研究利用田间原位采样装置,量化稻田旱作麦季硝酸盐的淋溶强度和通量,探讨施氮量对小麦产量和硝酸盐淋溶的影响。结果表明,小麦产量与施肥量之间存在抛物线关系,过多施肥不能增加小麦产量,小麦最大产量为4.45 t.hm-2,对应施肥量为280 kg N.hm-2;土壤渗漏量变化趋势与降雨量变化趋势在两季中均表现出一致性,存在显著的线性正相关关系,近40%的雨水进入浅层地下水;氮肥施用过后5～7 d内硝酸盐渗漏风险较高,硝酸盐浓度随着施氮量的增加明显增加,硝酸盐渗漏水平在作物生长季之间由于降雨量和降雨间隔时间不同存在一定的差异;施氮量与硝酸盐渗漏通量之间存在着显著的线性关系,高施肥水平360 kg.hm-2下达到17.1 kg.hm-2,常规施肥水平180 kg.hm-2下为12.1 kg.hm-2,不施肥对照条件下为4.6kg.hm-2;本试验结果表明,95%最大产量保证率下的施肥量195 kg.hm-2可作为一个生态施肥量,进行地区性推广应用,在该施肥量下能获得19.9%的硝酸盐减少量。