The effect of crop residue incorporation date on soil inorganic nitrogen, nitrate leaching and nitrogen mineralization

 Delaying cultivation and incorporation of arable crop residues may delay the release of NO₃ ^– and hence reduce leaching. The objective of this study was to investigate the effect of timing of cultivation on the mineralization and leaching of NO₃ ^– from an arable crop residue. Overwinter N leaching and periodic measurements of soil inorganic N were combined to estimate net N mineralized after ploughing a crop residue into a free-draining loamy sand soil in central England on six dates from June 1994 to January 1995. The crop residue was whole green barley with approximately 2% N. N leaching in the two following winters was increased by the addition of crop residues. Early residue application also tended to increase N leached in the first winter, largely as a consequence of relatively large losses early in the drainage period. Thus, early incorporation of crop residues presents a greater leaching risk. The amount of N leached in the second (drier) winter was similar for all dates of incorporation. At the end of the first winter, inorganic N derived from the crop residue was greatest for earlier additions: June (40% N applied) > September (30% N applied) > August (20% N applied) > October (19% N applied) > November (11% N applied) > January (3% N applied). However, at the end of the experiment, there was no evidence that the residues which had mineralized least by the end of the first winter had, to any significant degree, caught up, and this was confirmed by the parameters of the equation for first-order decomposition in thermal time. These results indicate that the effect of temperature, particularly in the early stages of residue mineralization, is complex and interacts with other soil processes in terms of the fate of the N mineralized. Received: 19 July 1999     

硫酸浸出电镀污泥中Zn、Cr条件及其动力学研究

采用硫酸作为酸浸出剂,考察了浸出时间、酸浓度和浸出温度对电镀污泥中重金属Zn、Cr浸出效果的影响,并运用Avrami方程拟合Zn、Cr的浸出动力学。结果表明:硫酸浸出Zn、Cr的最适浸出时间、酸浓度、温度均为4h、3mol/L、20℃。Zn、Cr的浸出过程均可用Avrami方程进行很好的拟合,其浸出反应的表观活化能分别为3.58和3.06k J/mol,即两者的浸出过程均是扩散控制的,为工业规模的硫酸浸出电镀污泥中Zn、Cr提供理论参考。     

脲醛肥料对土壤N2O排放及氮素平衡的影响

【目的】研究脲醛肥料对土壤N_2O排放及氮素去向与平衡的影响,为脲醛肥料的应用提供理论依据。【方法】2013年9-12月,采用微型渗漏计-静态气箱法,在栽培3季不同叶菜(第1季小白菜、第2季菜心、第3季芥菜)的条件下,以不施氮肥为对照,设置3种脲醛肥料(UF1、UF2、UF3,其活性指数(AI)分别为50.8%,67.4%,83.3%)一次性施用、尿素一次性施用、尿素分次施用、脲醛肥料UF2与尿素混合一次性施用共6个处理,研究了脲醛肥料对N_2O排放、淋溶损失、土壤残留、植株吸收以及其他表观损失量的影响。【结果】与尿素一次性施用处理相比,无论脲醛肥料AI高低,脲醛肥料一次性施用、脲醛与尿素混合一次性施用和尿素分次施用均能够显著降低N_2O排放峰值和累积排放量,各处理N_2O气态氮素损失量依次为尿素一次性施用脲醛与尿素混合一次性施用尿素分次施用、AI高的UF3一次性施用AI中和低的UF2、UF1一次性施用,3种脲醛肥料处理的N_2O气态氮素损失量为2.32~4.40g/m2,仅为尿素一次性施用处理N_2O气态氮素损失量的33.1%~62.9%。脲醛肥料处理的土壤氮素残留量占总氮量的45%以上,较尿素处理提高了32.1%~34.0%。施用脲醛肥料后减少了氮素淋溶损失量和其他表观损失量,分别较尿素一次性施用处理减少32.6%~54.0%和52.4%~83.9%。脲醛肥料在一次性施用的情况下,植株氮素吸收量等同于尿素分次施用,显著大于尿素一次性施用。【结论】施用脲醛肥料能够明显改变氮素平衡,有利于氮素的植物吸收和土壤残留,而减少氮素的淋溶损失、气态损失及其他表观损失,不仅有利于环境保护,而且有利于提高肥料的利用率。     

不同施肥方式下稻田氮磷流失特征

采用大田小区试验,研究3种不同施肥方式下稻田系统氮(N)、磷(P)流失特征。实验结果表明,施用尿素和缓释肥的混施处理(MT)田面水中总氮(TN)和总磷(TP)平均浓度均为最高,分别为24.01和3.78mg/L,降雨产生径流时的N、P流失风险最大。整个水稻季,MT处理的N、P径流流失负荷分别为23.91和2.67kg/hm2,均为3种施肥处理中最高;MT处理的N、P渗漏流失负荷也为最高,分别为9.19和1.79kg/hm2。相对于MT处理,施用尿素和BB肥的无机处理(CT)及施用有机肥的有机处理(OT)能分别减少14.69%和29.18%的N总流失负荷及61.85%和68.97%的P总流失负荷。N、P的径流流失是稻田N、P流失的主要途径。     

不同土壤添加剂对太湖流域小麦产量及氮磷养分流失的影响

为探讨土壤添加剂对太湖流域面源污染控制的效果,采用盆栽试验,选用树脂、生物炭和硝化抑制剂作为供试材料,研究其单独施用、两两配施以及三者同时施用对冬小麦产量、氮磷养分吸收、氮磷径流渗漏损失和土壤养分的影响。研究结果表明:各添加剂处理均促进了小麦的地上部生物量,除单施树脂处理外,其他添加剂处理的产量都比施肥对照有所增加,增加幅度为13%～133%,以添加剂的两两配施效果较佳;各添加剂处理均促进了小麦对氮素的吸收,除单施树脂处理外,其余处理均提高了氮肥利用效率,以两两配施效果最为显着,显着高于施肥处理;与施肥对照相比,生物炭和硝化抑制剂的单施及配施均降低了径流和渗漏液中TN和TP浓度,减少麦季氮流失57%～71%、磷流失26%～46%,而有树脂施入的处理其氮磷损失量有所提高。综合比较得出,施化肥的同时配施生物炭和硝化抑制剂,可显着增加小麦产量(增产103%),氮肥农学效率和生理效率显着提高,整个麦季通过径流和渗漏损失的氮磷分别减少了68.8%和26.1%,值得在太湖流域麦田的面源污染控制上进一步应用。     

小麦/玉米轮作体系中不同施肥方法下的养分淋溶排污系数测算

为粮田耕地污染监控预警及污染控制提供技术支持,以北京市房山区小麦/玉米轮作为研究对象,采用陶土头负压法,通过2年的田间小区对比试验,以不施肥处理为对照,分析比较优化施肥和常规施肥对淋溶液水质的影响,并测算不同施肥处理的排污系数。研究结果表明:不同的施肥处理氮素淋溶量占总养分淋溶的76%~82%,氮素淋溶中以硝态氮为主,占总氮素淋溶的60%~70%,最高可达到90%;在氮磷钾养分施入量相同的情况下,优化施肥处理在不同程度上降低了养分淋溶量,可使总氮淋溶量减少23%~31%,总磷淋溶量减少32%~46%,硝态氮淋溶量减少22%~36%,在降雨量大时,优化施肥处理可明显减少铵态氮的淋溶;经测算,小麦/玉米轮作农田耕地排污系数(产出每公斤农产品养分淋溶排出量)常规施肥处理总氮、总磷、铵态氮及硝态氮的排放量分别为687.2、3.25、0.22、440 mg,优化施肥处理的排放量分别为348、0.87、0.38、205.9 mg。     

不同施肥管理模式下农田氮素淋失及水氮利用效率模拟分析

通过分析定量化不同肥料管理模式下的农田水氮利用效率和氮素平衡状况,为推荐合理的肥料管理模式提供依据。以连续6年(1992年9月—1998年7月)不同肥料管理模式(传统化肥,T1;有机肥,T2;有机无机配施,T3)的田间试验数据为基础,对土壤-作物系统碳氮水循环过程模型WHCNS进行了校验,应用校验后的模型定量化分析了不同肥料管理模式下的农田氮素淋失、水氮利用效率及氮素平衡。结果表明:3个处理6年的总渗漏量均很大,在1230 mm左右,占总降雨量(无灌溉)的35%～38%,与试验地土壤质地偏砂性有关。3个处理的水分利用效率大小顺序为T3>T1>T2,作物产量的差异是其主要原因,T3处理的作物产量最高而T2处理的作物产量最低。3个处理的氮素利用效率大小顺序为T3>T2>T1,氮素的主要去向是作物吸收和硝态氮淋洗,其中只施化肥处理的氮素淋洗率最大,占氮肥总量的33.6%,有机无机配施处理的氮素淋洗率最低,仅占氮肥总量的23.5%。经过6年轮作后的土壤与初始条件相比,只施用化肥的土壤氮素亏缺严重,达到144 kg N·hm^-2,而加入有机肥模式土壤氮素亏缺较小,T2和T3处理分别为55、79 kg N·hm^-2。有机无机配施模式在保证作物较高产量的情况下,不仅减小了硝态氮的淋洗,提高了水氮利用效率,而且有利于保持土壤氮素平衡,是3种肥料管理模式中最好的。     

长期配施有机肥对宁夏引黄灌区水稻产量和稻田氮素淋失及平衡特征的影响

在宁夏引黄灌区的青铜峡稻田,通过4年的田间定位试验研究了长期配施有机肥对水稻籽粒产量、氮素吸收利用和氮素淋失特征的影响。试验共设置5个处理:不施用氮肥(T₁)、常规化学氮肥300 kg·hm^-2(T₂)、优化化学氮肥210 kg·hm^-2+有机肥氮肥90 kg·hm^-2(T₃)、优化化学氮肥240 kg·hm^-2(T₄)、优化化学氮肥195 kg·hm^-2+有机肥氮肥45 kg·hm^-2(T₅).用稻田退水采集装置收集20、60 cm和100 cm深度的淋溶水,计算氮素淋失量。试验结果表明:在常规施氮和优化施氮水平下配施有机肥,水稻籽粒产量没有降低,氮肥利用率分别提高了5.2、1.9个百分点;配施有机肥可以显着降低田面水中的总氮浓度和土体中氮素淋失量,20 cm土层中总氮淋失量分别降低了9.99%和6.02%,100 cm土层中总氮淋失量分别降低了17.9%和9.3%;氮平衡特征计算结果表明,同等施氮水平下配施有机肥氮素表观损失量分别降低了12.1%和12.5%.与常规只施用化肥比较,配施有机肥可以显着降低氮素的淋洗损失,优化施氮水平下配施有机肥(T₅处理)为协调水稻产量和环境安全的合理选择。     

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。