果树种植土壤N2O排放研究：认识与挑战

果树种植土壤因其较高的施氮量,很可能是温室气体氧化亚氮(N2O)的重要排放源。本文重点阐述了果园系统土壤N2O排放监测的复杂性,在此基础上探讨了如何形成有效的监测系统,揭示了利用现有技术测定N2O的排放规律和减排技术效果,并对今后的研究工作提出了展望。今后应重点开展以下几方面的工作:制定不同种类果树种植下土壤N2O排放监测标准;研发果树种植系统不同施肥模式、不同灌溉模式、不同土壤管理制度下土壤N2O减排技术;加强与N2O排放相关联的土壤氮素转化过程及其关联微生物机制的研究;构建果树种植系统土壤氮素平衡和N2O排放模型。     

长期施用化肥与有机肥对潮土土壤物理性质的影响

通过长期定位试验研究了不同施肥处理对土壤物理性质的影响。结果表明，与单施化肥相比，施有机肥的土壤总孔隙度、土壤有效水含量、透水性、饱和导水率均较高，土壤持水性较好，表土硬度较低，改善了土壤物理性状，为提高作物水分利用效率和实施节水农业奠定较好的土壤条件。     

三重耦合改性防止水基聚合物包膜肥料粘连并延缓释放

  【目的】  水基聚丙烯酸酯价格低廉、成膜性好,具有作为控释肥料包膜材料的潜力,但其玻璃转化温度低和耐水性差,导致用其制备的包膜控释肥料颗粒容易相互粘连并且养分释放过快。本研究旨在通过改性措施防止水基聚丙烯酸酯包膜控释肥料的粘连,并提升其控释性能。  【方法】  选用易获取且价格低廉的3种改性剂纳米二氧化硅、FeⅢ-单宁酸配合物和十六烷,通过简单的物理混合方式对水基聚丙烯酸酯进行耦合改性。采用动态热机械性能测定了改性前后包膜材料的玻璃转化温度和储能模量,采用接触角仪和水蒸气渗透装置分别测定了包膜的水接触角和水蒸气渗透率,采用静水溶出法测定了控释肥料的养分释放特征。为了更好地比较耦合改性的效果,将未改性的丙烯酸酯 (PA)、纳米二氧化硅单独改性的丙烯酸酯 (PA+Silica)、FeⅢ-单宁酸配合物单独改性的丙烯酸酯 (PA+Fe) 和十六烷单独改性的丙烯酸酯 (PA+HD)作为对照,分析了包膜材料性质改变对控释肥料养分释放特征的影响。  【结果】  耦合改性后包膜的玻璃转化温度提升了4.4℃,?70°C的储能模量提升了72.2%,水接触角提高了22°,水蒸气渗透率降低了13.6%。以上包膜材料性质的改变不但有效防止了控释肥料的粘连,也将其初期溶出率从未改性的38.29%降低到2.04%,控释期从未改性的8天延长到52天,释放模式也从和作物养分需求不匹配的“倒L”型变为和作物养分需求相匹配的“S”型。耦合改性改善包膜肥料粘连现象的原因为耦合改性将包膜材料的玻璃转化温度从20.40℃提升到了24.80℃。相关分析表明,包膜肥料初期溶出率的显著降低主要是因为FeⅢ-单宁酸配合物所降低的水蒸气渗透率和纳米二氧化硅所提高的玻璃转化温度和储能模量,而控释期的延长主要是由于十六烷所带来的水接触角的上升。  【结论】  采用纳米二氧化硅、FeⅢ-单宁酸配合物和十六烷耦合改性水基聚丙烯酸酯后,有效防止了控释肥料的粘连,显著提升了控释性能,并且该改性方式易于应用到工业生产中,是一种可行的水基聚合物包膜材料的改性方法。     

太湖流域典型稻麦轮作农田稻季不施磷的农学及环境效应探究

以太湖流域典型稻麦轮作农田为研究对象开展大田试验,通过设置稻麦季均施磷(PR+W,当前农民施肥习惯)、麦季施磷稻季不施磷(PW)、稻季施磷麦季不施磷(PR)以及稻麦季均不施磷(Pzero,对照)四种施磷处理,提出麦季施磷稻季不施磷(PW)的减磷措施。四年八季作物研究结果表明:与传统PR+W处理相比较,PW处理的作物籽粒和秸秆产量均无显著变化,但却提高磷肥利用率3.54%,同时降低土壤速效磷累积量10.5%~36.7%,减少径流总磷浓度12.0%。据此推算,如果一个稻季不施磷肥,太湖流域1.02×106hm~2水稻土四年可节约P_2O_5约24万t,估算该流域每年可直接节约肥料投入成本3.06亿元。这表明采取麦季施磷稻季不施磷的减磷措施不仅能够保持稳产,而且可节约磷肥(磷矿)资源,降低水环境污染风险,具有农学、环境以及经济效益的三赢潜力。     

沿淮地区氮磷肥配合对水稻产量和肥料利用效率的影响

在沿淮变性土区开展了氮磷配合对水稻产量和肥料利用效率影响的田间试验。结果表明,施氮增产28.9%～62.2%,施磷增产4.3%～4.7%,氮磷配合有利于产量和肥料利用效率的提高。通过数学模拟,获得氮磷肥的效应方程,并计算出最大经济施肥量,氮肥为269.5kg hm-2,磷肥为90.4kg hm-2。     

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——总体思路与“4R”治理技术

在点源污染逐步得到控制后,农村面源污染问题日益突出,已成为目前水环境污染控制的重点和难点.本文系统总结归纳了农村面源污染的特征,提出了农村面源污染治理的总体思路及指导原则,总结提炼了农村面源污染治理的“4R”理论,即源头减量(Reduce)、过程阻断(Retain)、养分再利用(Reuse)和生态修复(Restore),阐述了“4R”理论的具体技术组成以及相互间的关系.并结合“十一五”水专项,在直湖港小流域龙延村进行了“4R”理论的具体工程设计和应用.工程实践证明,“4R”理论指导下的龙延村面源污染综合防控示范工程达到了预期的设计目标,核心示范区TN入河量削减率为47.5％.支浜朱家浜水质明显改善,提升了1～2个等级,其中TN平均降幅达70.2％,NH4-N平均下降84.1％(由2.66～5.33 mg· L-1降至0.29～1.28 mg·L-1),CODMn平均降幅55.7％(由9.60～15.6 mg·L-1降至4.52～7.7 mg·L-1).     

黄腐酸钾对植烟土壤氮素转化及N2O排放的影响

为了探究黄腐酸钾对植烟土壤氮素转化以及N2O排放的影响,采用实验室静态培养的方法,通过氮肥配施不同量黄腐酸钾来探究黄腐酸钾对植烟土壤氮转化以及N2O排放的影响。试验设置5个处理:CK,硝酸铵(200 mg N·kg^-1,下同);T1,硝酸铵+2.5 g·kg^-1黄腐酸钾;T2,硝酸铵+5 g·kg^-1黄腐酸钾;T3,硝酸铵+10 g·kg^-1黄腐酸钾;T4,硝酸铵+15 g·kg^-1黄腐酸钾。结果表明:与CK处理相比,添加黄腐酸钾显著降低了土壤中的无机氮含量;当黄腐酸钾添加量≥10 g·kg^-1时,土壤中可溶性有机氮含量显著增加;T1、T2、T3、T4处理的净矿化和硝化速率随黄腐酸钾添加量的增加而减小,且均显著小于CK处理(P<0.05);添加黄腐酸钾显著提高了N2O和CO2的排放速率和累积排放量(P<0.05),N2O和CO2累积排放量随黄腐酸钾添加量的增大而增大。另外,N2O累积排放量与CO2累积排放量之间存在显著的正相关关系(R2=0.97,P<0.001)。分析表明,添加黄腐酸钾促进了微生物对氮素的净同化作用,能够显著降低土壤中的无机氮含量。另外,添加黄腐酸钾也刺激了反硝化作用,提高了N2O累积排放量。CO2累积排放量可作为量化N2O累积排放量的辅助指标。     

氯化钾肥对淮北地区砂姜黑土油菜产量和品质的影响

淮北砂姜黑土上连续三年的试验结果表明,施用氯化钾肥可提高油菜籽粒产量和含油率,但对油菜籽粒蛋白质含量影响不明显。施用氯化钾肥提高了油菜中期茎叶氯、钾离子浓度及成熟期茎叶和籽粒的钾离子浓度,同时增加了油菜对N、P、K养分的吸收总量。对于中等钾含量水平的土壤,施钾(K2O)80kghm-2难以维持土壤钾素养分平衡,当其用量达到160kghm-2以上时,基本能满足作物高产对钾素的需求,并且土壤速效钾含量水平缓慢提高。     

太湖流域典型稻麦轮作农田稻季不施磷的农学及环境效应探究

以太湖流域典型稻麦轮作农田为研究对象开展大田试验,通过设置稻麦季均施磷（PR+W,当前农民施肥习惯）、麦季施磷稻季不施磷（PW）、稻季施磷麦季不施磷（PR）以及稻麦季均不施磷（Pzero,对照）四种施磷处理,提出麦季施磷稻季不施磷（PW）的减磷措施。四年八季作物研究结果表明：与传统PR+W处理相比较,PW处理的作物籽粒和秸秆产量均无显著变化,但却提高磷肥利用率3.54%,同时降低土壤速效磷累积量10.5%~36.7%,减少径流总磷浓度12.0%。据此推算,如果一个稻季不施磷肥,太湖流域1.02×106 hm2水稻土四年可节约P2O5约24万t,估算该流域每年可直接节约肥料投入成本3.06亿元。这表明采取麦季施磷稻季不施磷的减磷措施不仅能够保持稳产,而且可节约磷肥（磷矿）资源,降低水环境污染风险,具有农学、环境以及经济效益的三赢潜力。     

2,4-D 对铜在乌栅土胶体和红壤胶体上吸附的影响

应用批平衡法研究了农药2,4-D对Cu在乌栅土胶体和红壤胶体上吸附的影响。结果表明,Cu在两种土壤胶体上的吸附等温线均符合Langmuir方程,Cu在乌栅土胶体上的吸附量较其在红壤胶体上的吸附量要高;在pH3.0～6.7范围内,两种土壤胶体对Cu的吸附量均随溶液pH的升高而升高。2,4-D增加了Cu在土壤胶体上的吸附,2,4-D的浓度越高,Cu的吸附量越大,这主要是由于2,4-D的存在显著增加了平衡液的pH,从而增加了土壤胶体表面所带负电荷量。