两种生物质炭对果园土壤氮素淋失、滞留的影响

[目的]为了研究生物质炭对果园土壤氮素淋失、滞留的影响.[方法]基于土柱淋溶模拟试验,研究两种不同生物质炭——稻壳炭和苹果枝条炭的施用(11 mg/kg)及其与化肥(6.6 g/kg)混施对果园土壤氮素淋失速率和滞留量的影响.[结果]单独施用生物质炭对土壤氮素的淋失和滞留影响较小;生物质炭与化肥混施后,NH4+-N的淋失总量增加了39.3％～44.0％,在20～～40 cm土层的滞留量减少了21.7％ ～28.8％;稻壳炭促使NO3--N的淋失量和20 ～40 cm土层的滞留量分别增加了18.0％、43.3％,苹果枝条炭促使NO3--N的淋失总量和20 ～40 cm土层的滞留量分别减少了13.4％、12.1％;施用生物质炭增加了土壤的持水能力.[结论]生物质炭本身对土壤氮素的动态影响较小;与化肥混施增加了NH4+-N的淋失风险,NO3--N的淋失和滞留与生物质炭的种类有关.     

生物炭对冻融黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响

为了深入研究冻融条件下生物质炭对东北黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响效果,为解决冻融作用下黑土中无机氮素的淋失问题提供科学依据,采用室内模拟土柱淋溶实验方法研究了生物质炭对经过不同冻融循环次数处理土壤中铵态氮和硝态氮淋失的影响。研究结果表明:冻融会增加土壤氮素的淋失,且淋失量与冻融次数有关,施加生物质炭可以有效降低土壤因冻融作用引起的氮素淋失;玉米秸秆炭对无机氮素淋失降低率在76.15%~85.79%之间,树枝炭在55.26%~68.09%之间,可以看出玉米秸秆炭持氮效果较树枝炭更好;在冻融次数分别为3和1时,玉米秸秆炭和树枝炭持氮能力最强;两种生物质炭对铵态氮的固持能力均优于硝态氮。     

生物炭对盐碱土氮淋溶的影响

生物炭对某些高度风化的热带土壤和温带酸性土壤有改善土壤结构,减少营养元素淋失的作用,但关于温带干旱区的盐碱土的改良效果却很少报道。以新疆绿洲盐碱土为对象,研究玉米秸秆生物炭对氮淋溶的影响。采用室内土柱淋滤试验,土柱包含炭土比(W/W)0%、1%、5%和10%四个处理,模拟大气降雨,定期收集淋滤液,分析其中的氮素指标。结果显示,5%和10%添加比例分别减少了土壤氨态氮的淋失量31.14%和52.43%,1%的添加比例增加了铵态氮淋失。对比空白,10%处理的铵态氮、硝态氮和总氮减少淋失量分别达到52.43%、50.01%和33.83%,1%和5%处理土柱的硝态氮和总氮在试验10 d内(降雨量140 mm)就基本淋失完,而10%处理土柱则显得较为平缓,几乎到25 d(降雨量290 mm)时才基本淋失完。四个土柱的铵态氮的淋失都较为平缓。另外,生物炭可以减少土柱的溶液淋失量(20.95%),增加土壤持水能力。上述结果表明,生物炭施用于干旱区盐碱土能明显减少硝态氮和总氮淋失并延长其在土壤中的停留时间,增强土壤的持续供氮能力。     

玉米秸秆生物炭对土壤无机氮素淋失风险的影响研究

采用室内土柱模拟淋溶方法,研究生物炭对不同土层土壤淋溶液体积以及铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)淋失量的影响。实验所用的生物炭以玉米秸秆(炭化温度500℃)为原料制成,分别按照炭土质量比0(T1)、1%(T2)、2%(T3)和4%(T4)施用于褐潮土中。结果表明:淋溶实验过程中,淋溶初期生物炭对土壤NH+4-N和NO-3-N的固持作用比较明显,且对NH+4-N的固持主要发生在0~10 cm土层,而对NO-3-N的固持主要发生在10~40 cm;生物炭能够有效增加土壤的持水能力,与不添加生物炭处理(T1)相比,T2、T3、T4处理的土柱累积淋溶液体积分别减少了10%、20%、26%,无机氮素淋失量显著降低,分别减少27%、48%、61%;无机氮素淋失量的减少主要来自NO-3-N,相对于不添加生物炭处理,T2、T3、T4处理NO-3-N累积淋失量分别为62.4、44.4、34.5 mg,分别减少了28%、49%、58%。总的来说,土壤中添加玉米秸秆生物炭能够有效降低土壤无机氮素的淋失风险。     

玉米生物炭和改性炭对土壤无机氮磷淋失影响的研究

利用玉米秸秆为原料制作生物炭,并用氯化铁进行改性,考察了改性前后生物炭对硝态氮和磷的吸附等温和吸附动力学过程,将生物炭和改性炭制作3 cm厚的物理隔离层,施入土柱50 cm处,通过淋溶实验,研究生物炭改性前后对土壤无机氮磷淋失的影响。结果表明,炭化温度为500℃时,铁炭比为0.7的生物炭和改性炭对氮磷的吸附能力最强。吸附动力学和等温吸附曲线分析表明:生物炭改性后对硝态氮和磷的吸附增大,生物炭和改性生物炭对硝态氮的最大吸附量分别为0 mg·g-1和2.414 mg·g-1、对磷的最大吸附量分别为1.723 mg·g-1和16.062 mg·g-1。与对照相比,生物炭处理和改性炭处理硝态氮的淋失量分别降低11.2%和31.6%,磷的淋失量分别显著降低33.1%和82.9%,氨氮的淋失量分别显著降低44.3%和68.6%。淋溶试验后对土壤残留养分分析表明,隔离层的添加并不会对0～50 cm土层内NO-3-N、NH+4-N和PO3-4-P含量产生明显影响,同时改性生物炭能有效减少NH+4-N和PO3-4-P向更深土层中迁移,表明土壤中添加改性生物炭能够有效降低土壤无机氮磷的淋失风险。     

辽北棕壤土氮肥淋溶特征

采用室内土柱淋溶模拟试验,研究了不同氮肥处理下土壤氮素在东北棕壤土中的淋溶特征。结果表明:铵态氮、硝态氮和全氮的淋溶量均随施肥量的增加而提高;肥料中氮的淋失率在35.85%~47.50%之间,总氮的淋失量(y)与施氮量(x)之间的关系均可用线性回归方程进行模拟y=0.4817x+197.07(R2=0.9991)。棕壤土的土壤氮素淋溶流失以硝态氮为主要形态,经过12次土壤淋洗以后,硝态氮淋失量占氮素淋失总量70%以上,而铵态氮的比例不到3%;铵态氮淋失主要集中在前5次淋洗,硝态氮和总氮的淋失持续时间更长。     

尿素与不同添加剂对土壤氮素淋溶的影响

为了减少设施菜地氮素淋溶损失带来的面源污染问题,采用室内土柱淋溶模拟方法,研究等量氮素条件下,加入有机肥(O)、双氰胺(UB)和生物炭(UB)较尿素(U)相比对土壤淋溶液及不同土层体积、pH值、电导率、硝态氮及铵态氮浓度和累积量的影响。结果表明,与单加尿素相比,添加有机肥和生物炭能显著降低淋溶液体积,降低幅度分别达8.0%,7.26%;各处理对淋溶液pH值均不会产生显著影响,但加入生物炭会显著提高淋溶液的电导率,是尿素处理的4.87倍;加入有机肥、双氰胺(DCD)及生物炭与尿素相比,可明显降低淋溶液中的硝态氮累积量,分别降低18.78%,25.65%,81.54%,降幅大小为生物炭DCD有机肥。添加有机肥,DCD及生物炭较尿素相比,有机肥处理可以显著降低淋溶液中的铵态氮含量,降低幅度达67.84%,而DCD及生物炭则增加了铵态氮的累积量,分别上升23.86%,42.88%。各土层中生物炭处理的氮素含量最高,0～20,20～40,40～60 cm分别是尿素处理的2.85倍、6.37倍、1.63倍。以上结果表明,从减少氮素淋失的角度考虑,添加生物炭效果最佳。因此,在生产实践中,可考虑利用生物炭减少过量施肥带来的地下水污染问题。     

有机肥中不同形态氮及可溶性有机碳在土壤中淋溶特性研究

通过室内土柱模拟淋溶试验比较了两种供试土壤加入等量氮素后,化肥处理(硫酸铵溶液)和有机肥提取液处理淋溶过程中不同形态氮及可溶性有机碳(DOC)在土壤中的淋溶迁移特性.结果表明,加入硫酸铵溶液后两个土壤氮素累积淋火量较未施肥清水对照无明显变化,肥料氮的淋失量占氮总淋失量的比例在2.31%～8.68%之间;而加入有机肥提取液后淋出的氮量显著增加,肥料氮占氮总淋失量的比例达65.7%～76.4%.有机肥处理淋失的氮素形态以可溶性有机氮(DON)为主,其次为硝态氮和铵态氮;而化肥处理氮素淋失形态以硝态氮为主(85.2%～88.8%),其次为可溶性有机氮DON(7.9%～10.2%),铵态氮所占比例最低(3.3%～4.6%).有机肥处理DOC和铵态氮的淋失量也显著高于化肥处理.因此,有机肥中可溶性养分特别是可溶性有机碳、氮在土壤中的淋失值得关注.     

宁夏贺兰山东麓沙质酿酒葡萄园土壤养分淋洗特征

通过室内土柱模拟,研究了贺兰山东麓代表性酿酒葡萄园沙质土壤硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾的淋洗特征。结果表明,土壤对铵态氮的吸附能力比较强,铵态氮淋溶量与土柱高度呈正比,土壤对铵态氮的吸附主要集中在20~60 cm。硝态氮淋溶作用显著高于铵态氮,且初次淋失量与第二次相差不大。随着土柱高度的增加,速效磷、速效钾淋失量和淋滤液浓度都增加。     

铁改性油菜秸秆生物质炭对酸性茶园土壤氮磷淋失 及酶活性的影响

生物质炭是一种具有前景的土壤改良剂,目前针对铁改性油菜秸秆生物质炭对茶园土壤养分淋失的研究相对较少。通过向茶园土壤中添加改性、未改性油菜秸秆生物质炭（炭土质量比分别为1 %、3 %和5 %）后开展土柱淋溶及土壤培养实验,研究铁改性或未改性油菜秸秆生物质炭作用于土壤养分淋失及酶活性（蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶）的变化规律,旨在分析和比较铁改性及未改性生物质炭对茶园土壤微生物活性及养分循环的影响。结果表明,添加生物质炭可增加茶园土壤的保水能力, 土壤水分累积淋溶量随生物质炭添加量的增加显著减少, 添加5 %的改性生物质炭（g3）及未改性生物质炭（w3）分别较未添加生物质炭的土壤（CK）减小7.70 %和16.98 %。g3处理对土壤硝态氮和磷酸盐的固持作用最为显著,淋失量较CK处理分别减少31.82 %和60.56 %。生物质炭对茶园土壤酶活性存在一定促进作用,但添加改性或未改性生物炭对土壤酶活性的影响存在明显差异。其中, w3中土壤脲酶、蔗糖酶分别显著高于其他处理14.85 %～25.10 %和19.00 %～48.98 %,添加3 %未改性生物质炭（w2）后,土壤过氧化氢酶活性高出其他处理2.14～29.33 μmol·h^-1·g^-1;g3处理对酸性磷酸酶促进作用最强。总的来说,未改性生物炭在增强茶园土壤持水能力及促进土壤酶活性方面要优于铁改性生物炭,而改性生物质炭对土壤氮磷养分的固持作用更为显著。因此,为改善茶园土壤质量,提高土壤肥力,应适量选取铁改性生物质炭。     

季铵盐改性秸秆阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失

为探究养殖肥液灌溉条件下,季铵盐改性秸秆对土壤氮素淋失的影响及阻控效果,通过室内土柱模拟试验,研究了季铵盐改性秸秆不同施用量（质量分数为0%、1%、2%、4%）和施用方式（0~10 cm混合、0~20 cm混合、10 cm处作为隔层）对不同形态氮素（总氮、硝态氮和有机氮）的影响。结果表明：在试验施用量范围内,季铵盐改性秸秆施加量越大对氮素淋失阻控的效果越好,2%和4%季铵盐改性秸秆施加处理的淋溶液中总氮、硝态氮、有机氮淋失量分别比对照（仅施用养殖肥液）降低了47.1%、51.8%、24.7%和78.7%、83.2%、57.6%,且两处理间均达到5%显著差异水平。3种施用方式对土壤氮素淋失的影响不显著,但0~10 cm混合与0~20 cm混合处理与对照相比,季铵盐改性秸秆的施加能抑制养殖肥液灌溉过程中铵态氮向硝态氮的转化,从而降低氮素淋失风险。此外养殖肥液灌溉氮素淋失以硝态氮为主。研究表明,季铵盐改性秸秆施用是阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失的有效措施。     

稻田氮素淋洗损失研究

采用田间小区试验,连续2年研究了施氮量、分子膜对稻田氮素淋洗损失和氮素平衡的影响,结果表明:稻田以铵态氮淋洗损失最少,90cm处浓度低于0.2mg/L;水稻移栽和烤田后硝态氮浓度达到峰值,以90cm处浓度为0.2～0.9mg/L;整个稻季氮素淋洗量为3.2～5.6kg/hm2,占施氮量的1.4%～2.5%。     

不同盐碱化土壤对NH4+吸附特性研究

为探求NH₄⁺在不同盐碱化土壤中吸附特性的变化规律，采用平衡吸附法分别从吸附行为与影响因素探究氮素在轻度、中度、重度盐碱化土壤中的吸附效果。结果表明： 3种供试土壤对NH₄⁺的吸附量随盐碱化程度的加深而增大，平衡吸附量为：重度盐碱化土壤 > 中度盐碱化土壤 > 轻度盐碱化土壤，吸附过程符合Langmuir吸附模型；准二级动力学方程能更好地描述不同盐碱化程度土壤对铵态氮吸附过程，吸附平衡时间为720 min；3种供试土壤对铵态氮的吸附反应均是自发、放热及混乱度增加的过程；背景液pH（3.0~9.0）范围内，3种供试土壤对铵态氮的吸附量随pH值上升而增大；添加不同浓度的Na⁺、Ca²⁺、Al³⁺溶液，3种供试土壤对铵态氮的吸附量随离子浓度的增加而减少。研究表明，提高溶液pH值能增强盐碱土对铵态氮的吸附能力；温度、离子价态增加则不利于吸附，土壤盐碱化程度提高，对铵态氮的吸附能力有所增强，限制了铵态氮的迁移，污染风险有所降低。     

崇明岛典型果园氮素渗漏流失研究

为研究崇明岛柑橘园氮素渗漏淋失特征,采用田间原位小型土壤渗漏计法,分析土壤中氮素含量与渗漏水中氮素含量之间的关系。结果表明:随着土壤深度的增加,土壤中NH4+-N和NO3--N含量显著下降,渗漏水中NO3--N、NH4+-N含量逐步降低。0～20 cm和21～40 cm渗漏水中NH4+-N和NO3--N含量随时间延长呈现出由低到高再降低的变化特征。浅层渗漏水中氮素渗漏流失以水溶性总氮为主,NO3--N含量占水溶性总氮的比例超过90%。果园渗漏水中氮素含量与土壤中氮素含量之间相关性极显著,表明果园施肥量与渗漏水中氮素含量之间存在联系。     

山东省主要土壤对不同形态氮素吸持能力的研究

通过对１７个土壤样品的吸附试验和２个土壤样品的淋失试验,研究了山东省主要土壤对铵态氮、硝态氮和酰胺态氮（尿素）的吸持能力。结果表明,供试土壤对铵态氮的吸附符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ、Ｔｅｍｋｉｎ方程,最大吸附量为４２９７４～１７５４３９μｇ／ｇ土,其中褐土＞棕壤＞潮土;吸附量主要受粘粒含量的影响;供试土壤对硝态氮基本不吸附。在试验范围内,氮素在土壤中主要以硝态氮流失,酰胺态氮也有一定程度流失,其数量受土壤质地和施肥量的影响,铵态氮几乎无流失现象。     

黄绵土坡面土壤矿质氮素径流流失与入渗特征研究

采用人工模拟降雨的研究方法，研究了黄绵土坡面土壤矿质氮素径流损失与人渗规律。结果表明，径流损失是土壤矿质氮素流失的主要形式，土壤硝态氮是氮素径流损失的主要形态；土壤矿质氮素在地表流失过程中，随时间的延长累积流失量均不断增大，可用幂函数和对数函数方程进行模拟；降雨16h后，硝态氮发生深层渗漏现象比较明显；坡中部硝态氮发生向下迁移的现象相对严重，而铵态氮径流或泥沙损失主要集中在坡上和坡中部。     

冻融作用对三江平原有机土吸附铵根离子及其分配系数的影响

冻融过程会影响土壤团聚体结构及微孔隙,进而影响土壤对阳离子的吸附。然而有关冻融过程对土壤吸附阳离子影响的研究很少。以典型湿地表层有机土壤为对象,通过室内模拟实验,研究了土壤饱和含水量下,冻融过程对有机土吸附低浓度铵根离子的影响。结果表明,冻融作用一般提高了有机土对铵根离子的吸附量,线性方程能较好的拟合低浓度范围氨氮的吸附,而且冻融作用降低了铵根离子吸附量为0时土壤溶液中氨氮的浓度。随着初始氨氮浓度从8.6mg·L-1升高到43.0mg·L-1,冻融条件下氨氮的分配系数从10.3L·kg-1升高到25.6L·kg-1;非冻融对照条件下氨氮的分配系数从7.0L·kg-1升高到19.8L·kg-1。冻融作用导致氨氮的分配系数增加了29.9%~47.3%,但氨氮的分配系数没有出现随冻融次数增加而升高的趋势。     

海泡石对典型水稻土镉吸附能力的影响

通过吸附解吸实验研究了添加海泡石后典型水稻土对Cd的吸附解吸特性及其对吸附溶液pH值变化的响应.结果表明,Freundlich方程可以较好地拟合红黄泥、黄泥田和红沙泥3种典型水稻土对Cd的等温吸附过程(R2>0.962).在溶液初始Cd浓度相同的情况下,添加海泡石可使3种水稻土对Cd的吸附量增加20%以上,增强土壤对Cd的吸附强度,有效降低吸附Cd的解吸率.其效果随海泡石添加量的增大而增强.3种水稻十吸附Cd的解吸率均高于70%,而且都随吸附量的增加而上升.溶液的pH值是影响土壤吸附Cd的一个重要因素,在低pH值的条件下(pH<4),随着溶液pH值的降低,土壤对Cd的吸附量迅速降低,当溶液pH值高于5时,pH值的变化对吸附量的影响较小.在溶液初始pH值2～8范围内,添加海泡石均能有效提高3种水稻土对Cd的吸附能力.