氮肥品种对露地蔬菜NH3挥发及经济效益的影响

为研究不同氮肥品种在露天种植中的NH₃挥发减排效果,于2019年5月至11月在中国科学院常熟农业生态实验站种植4季叶菜类蔬菜,利用密闭室-通气法研究了不同氮肥品种处理下露地蔬菜NH₃挥发排放,并计算了NH₃挥发造成的环境损益。试验共设置5个处理,分别为常规尿素（N200,每季蔬菜施氮量为200 kg·hm^-2）、硝基复合肥（N200A）、脲酶抑制剂尿素（N200B）、有机肥部分替代（N200C）和不施肥处理（CK）。结果表明： N200处理下NH₃挥发平均累积排放量（以N计,下同）为24.75 kg·hm^-2,N200A的NH₃挥发平均累积排放量为3.75 kg·hm^-2,与N200相比降低了84.84%（P<0.05）,N200B和N200C处理的NH₃挥发平均累积排放量较N200处理分别降低了74.52%（P<0.05）和48.71%（P<0.05）;N200和N200C造成的NH₃挥发环境损益分别为928.13元·hm^-2和476.25元·hm^-2。N200A蔬菜产量最高,平均为34.03 t·hm^-2,与N200相比增加了25.13%,同时N200A的环境损益最低,为140.63元·hm^-2。研究表明,在太湖地区典型蔬菜地采用硝基复合肥、有机肥部分替代和添加脲酶抑制剂均可显著减少露地蔬菜NH₃挥发,其中硝基复合肥增产效果最好,NH₃挥发环境损益最小。     

利用膜进样质谱同时测定河流沉积物反硝化和厌氧氨氧化

为深入了解水体脱氮过程及机理,结合膜进样质谱(MIMS)和15N同位素配对技术(15N IPT)测定太湖地区西部六条河流沉积物的反硝化和厌氧氨氧化潜势,即将15N标记的硝态氮和铵态氮加入到混匀沉积物的上覆水中进行培养,用MIMS直接在线测定培养过程产生的29N2和30N2。结果表明,用MIMS测定29N2和30N2的产生速率是合适的,应用该方法在太湖地区西部研究河流的测定值与已报道的相关研究结果具有可比性。河流沉积物反硝化和总脱氮潜势范围分别为(18.5±2.8)～(133.2±27.1)μmol N·m-2·h-1和(30.0±2.4)～(161.1±30.4)μmol N·m-2·h-1,其中反硝化脱氮贡献率在(61.3±4.5)%～(83.2±2.1)%之间,二者都表现为由研究区域西北部向西南部递减。河流沉积物厌氧氨氧化潜势范围为(10.4±2.3)～(28.0±4.4)μmol N·m-2·h-1,其脱氮贡献率在(16.9±2.1)%～(38.7±4.5)%之间,厌氧氨氧化脱氮贡献率的空间变化趋势与反硝化潜势相反。相关分析显示,沉积物的硝态氮和可溶性有机碳含量是研究区域河流沉积物反硝化和厌氧氨氧化作用的关键影响因子。研究表明,MIMS和15N IPT结合的方法避免了复杂的脱气步骤可能带来的分析误差,同时具有测定直接、所需样品少以及测定速度快等优点,适用于淹水环境反硝化和厌氧氨氧化过程的同时测定,在今后深入开展水体氮循环研究中具有良好的应用前景。研究区域河流沉积物脱氮过程存在显著空间异质性且脱氮过程以反硝化作用为主,但厌氧氨氧化的脱氮作用也不容忽视。     

施用肥料添加剂对太湖地区水稻产量、氮素吸收利用及氮平衡的影响

通过田间试验研究三个供氮水平下(施氮50 kg/hm2、150 kg/hm2、250 kg/hm2)施用肥料添加剂对苏南太湖地区水稻产量、氮素吸收利用及土壤氮平衡的影响。结果表明,施氮和肥料添加剂对水稻产量、氮肥吸收利用及表观损失氮均有显著影响,但只有在水稻产量和氮肥农学利用率指标上二者表现出显著的交互作用(P0.05);随施氮量增加,水稻产量、累积吸氮量、土壤残留无机氮(Nmin)、表观损失氮增加,氮肥吸收利用率和农学利用率降低;与单施尿素相比,尿素配施肥料添加剂可进一步增加水稻产量、累积吸氮量,并能提升氮肥利用率和降低表观损失氮量,且该效应总体上随施氮量增加而愈趋明显;施用肥料添加剂对水稻营养生长期的氮素积累影响要明显强于生殖生长期。在本研究条件下,综合分析水稻产量、氮肥利用及氮平衡指标,不施用肥料添加剂时,施氮150 kg/hm2可获得较好的农学和环境效应。     

洞庭湖区典型沟塘反硝化脱氮能力及其影响因素

为探究洞庭湖区典型沟塘反硝化脱氮规律,本研究于2020年9月至2021年8月,采集洞庭湖流域不同类型沟塘上覆水样及表层柱状沉积物,通过近似原位的培养方法并结合膜进样质谱法测定了不同沟塘的反硝化速率。结果表明：沟塘反硝化速率存在显著的时空异质性,反硝化速率范围为22.10～238.02μmol·m–2·h–1,均值为91.12μmol·m–2·h–1,春、夏季节的反硝化速率大于秋、冬季节。不同类型的沟塘反硝化速率也存在显著差异,表现为农沟>支沟>池塘>干沟,有植被沟渠>无植被沟渠。偏最小二乘回归分析(PLSR)表明,水体中硝态氮(NO₃--N)浓度和溶解性有机碳(DOC)浓度及沉积物中DOC含量均会对反硝化速率产生显著影响(P<0.05),其中水体NO₃--N浓度是反硝化作用的最主要限制因素。研究表明,研究区沟塘湿地可去除33.44%的水体氮负荷,从而大幅减少了向下游水域输入的氮污染风险,这对于缓解洞庭湖流域面源污染有重要作用。     

我国东部典型内源和外源性静态水体N2O排放与生态系统呼吸的关系初探

内陆水体是大气中N₂O的重要排放源,受到国内外广泛关注,为了探讨水生生态系统中水体N₂O排放通量与生态系统呼吸的响应关系,本研究以我国东部典型外源性和内源性静态水体为研究对象,在2022年4月29日—5月4日对10个表层水体N₂O排放通量和生态系统呼吸指标进行测定,结合贝叶斯方法初步探讨了水体N₂O排放通量和生态系统呼吸之间的关系。结果表明：外源性水体N₂O排放通量和生态系统呼吸均显著高于内源性水体(P<0.05),水体N₂O排放通量与CO₂排放通量和BOD₅均呈显著正相关关系(P<0.05)。通过贝叶斯方法构建了水体N₂O排放通量与生态系统呼吸(CO₂和BOD₅)之间的数学模型,可解释水体N2O排放通量变异性的61%～71%,并且明确了模拟结果的不确定性。此外,本研究进一步区分了内源性水体与外源性水体N₂O排放通...     

地空两用农业信息采集机器人设计研究

随着农业科技的发展,机器人在农业生产方面的应用日益广泛。但是,机器人受地形环境的影响较大,不能保证农业信息采集的连续性,容易导致农业信息采集不完整、不准确。为此,设计了地空两用农业信息采集机器人,完成了地空两用机器人的总体结构设计,建立了地空两用机器人地面系统和飞行系统的运动模型,并通过仿真实验,验证了地空两用机器人采集农业信息的可靠性。     

水稻土Fe2+氧化耦合硝酸根异化还原成铵(DNRA)及其对氧气存在和碳源添加的响应

以江苏常熟和湖南桃源水稻土为研究对象,通过室内15N示踪实验研究水稻土中Fe²⁺氧化耦合硝酸根异化还原成铵(Dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA)过程及其对氧气存在和碳源添加的响应。结果表明,两种水稻土中均存在Fe²⁺氧化耦合DNRA过程,常熟和桃源水稻土中DNRA的速率分别为0.38±0.15和0.36±0.21nmol·g^–1·h^–1(以N计),当体系中Fe²⁺浓度为500μmol·L^–1时,DNRA速率有所提升但并不显著,当Fe²⁺浓度为800μmol·L^–1时,DNRA速率提升显著(P <0.05),分别提升至2.35±0.30和0.81±0.22 nmol·g^–1·h^–1。在800μmol·L^–1 Fe²⁺浓度下,常熟水稻土中Fe²⁺     

基于智能手机和人工神经网络反演小微水体水质参数研究

通过智能手机反演进行环境监测越来越受到关注，目前研究主要利用可见光反射率进行光学活性参数反演。本文基于水质现场监测数据，同步应用智能手机拍照，通过偏振镜、手机望远镜、不同规格滤波片、24色标准色卡，获取水体图像信息，结合逐步回归与人工神经网络方法，开展了长三角地区典型小微水体水质光学参数叶绿素和浊度以及非光学参数可溶性有机碳（dissolved organic carbon，DOC）反演监测。结果表明，研究区水体总体DOC浓度值变异范围在2.73-16.90 mg/L，浊度变异范围在6.53-91.10 NTU，叶绿素a浓度值变异范围在0.36-245.47 μg/L。通过逐步回归方法提取了水体DOC浓度的五个图像特征参数为R1＇、B/G2＇、R2"、R4"、B/G6＇，浊度图像特征参数为B/R3＇、G5"、R6"，叶绿素a的图像特征为B/G1＇、R2"、B/G4＇。结合人工神经网络模型反演水体水质参数，DOC浓度纳什系数NSE为0.62，浊度NSE为0.65，叶绿素NSE为0.67，具有较高的反演精度。本研究构建了基于智能手机反演水质光学参数的方法，并探讨了非光学参数反演的可行性，为后续开发APP应用程序和反演水质参数提供了基础和依据。