施N肥对会同杉木人工林N、P含量的影响

以湖南会同杉木基地Ⅱ号集水区杉木人工林为研究对象,对其进行施N肥实验,并进行一年期采样,测定不同施肥处理下N肥对杉木林N、P含量的影响及杉木器官与土壤N、P含量之间的相关关系。结果表明:施肥能够提高杉木土壤、细根、叶片的N和P含量,其中施N肥25 g/m~2能提高土壤的N、P含量,施N肥25g/m~2比施N肥5 g/m~2和15 g/m~2更能提高土壤中细根的N、P含量,施N肥5 g/m~2比施N肥15 g/m~2和25 g/m~2对提高叶片中的N含量的效果好,施N肥并未提高凋落物N含量。会同杉木人工林氮磷含量的增加说明施肥能够促进杉木林的生长。     

黄土高原不同封育年限草地土壤与植物根系的生态化学计量特征

黄土高原特别是干草原地区植被演替的研究比较薄弱。当前植物生态化学计量学的研究主要集中在植物叶片方面,对根系的研究较少。选取宁夏云雾山草原植被不同封育年限的土壤和植物样品,以生态化学计量学原理为基础,测定并分析了土壤与根系的碳(C)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量比与相互关系。结果表明:(1)随着封育年限的增加,土壤容重逐渐减小,土壤有机碳和全氮变异性较大,全磷变异性较小,且封育初期土壤有机碳和全氮含量先降后升,至封育20、30年,保持相对平稳。0~20 cm土层土壤的碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)、氮磷比(N∶P)分别为9.04~9.63、19.62~32.27、2.14~3.37,20~40 cm土层土壤的分别为8.68~9.22、15.74~26.32、1.80~3.03。土壤有机碳与全氮、全磷之间存在极显著的正相关。(2)植物根系C、N、P含量变化范围分别为357.6~381.4 g kg-1、7.35~8.18 g kg-1、0.54~0.70 g kg-1;根系中的C元素含量随封育年限的增加逐渐升高,N、P元素含量均小于全球平均值。根系C∶N随着封育年限的增加变异性较大,C∶P、N∶P随着封育年限的增加变异性较小。(3)植物根系的C∶N∶P化学计量特征受土壤的影响调控大于其自身,且土壤磷含量对植物根系C∶N∶P生态化学计量特征影响的显著性(p0.01)大于土壤氮含量(p0.05)。此外,该地区封禁后,草地生产力易受到土壤N含量的限制。     

长期不施钾肥对华北平原潮土钾素动态演变的影响研究

利用长期定位试验探讨了施氮磷肥、秸秆还田和不同耕作方式下长期不施钾肥对土壤速效钾变化及其对作物产量的影响。结果表明:长期不施钾肥土壤速效钾处于下降趋势:30年内耕层(0~20 cm)土壤速效钾含量降低了26.46%~54.64%,年均降低0.88%~1.82%;而亚耕层(20~40 cm)降低了10.66%~42.22%,年均降低0.36%~1.41%。在前15年(1985~2000年)土壤速效钾含量减少的速度较缓慢,而中10年(2000~2010年)则较快,2010年以后则较为平缓。长期不施钾肥、但同时施用氮磷肥将促进作物对土壤钾素的消耗;较高作物产量可导致速效钾的大量减少,而单施氮肥或磷肥处理的土壤速效钾含量变化较小。秸秆还田缓解了土壤钾素的减少,但对弥补土壤钾素的亏损作用很小。免耕相对于秸秆覆盖还田和秸秆翻耕还田对土壤钾素亏损的影响较少,但因其作物产量较低,秸秆翻耕还田较有利于作物产量的提高。     

三峡库区澎溪河流域消落区土壤氮磷释放研究

通过模拟试验研究了温度和施肥对三峡库区澎溪河流域消落区冲积土、紫色土和水稻土氮磷释放的影响,估算了这3种土壤氮磷的释放量。结果表明,淹水后消落区土壤氮的释放潜力为水稻土冲积土紫色土,不同温度下消落土壤氮的释放潜力表现为20℃略高于10℃,明显高于30℃;消落区土壤间磷释放的差异因温度的不同而异,10℃时3种土壤间上覆水磷浓度相近,20℃和30℃时,土壤磷的释放潜力为冲积土紫色土水稻土,土壤磷的释放随淹水温度的提高而升高。按云阳县耕地平均施肥量(N0.21g/kg和P0.15g/kg)向消落区土壤施入氮磷肥,冲积土、紫色土和水稻土向水体释放的氮分别提高7.05～17.27,10.03～25.41,5.84～13.70倍,释放的磷分别提高1.47～4.88,4.99～16.49,1.18～3.03倍。根据澎溪河流域水温、水位变动情况及消落区土壤面积,估算出未施肥条件下澎溪河流域消落区冲积土、紫色土和水稻土的氮释放负荷为19.36,29.45,236.07t/a,磷释放负荷分别为0.49,0.94,1.91t/a。     

降雨-土壤-径流系统中氮磷的迁移

农田地表径流形成的面源污染是影响饮用水源地水质安全的主要污染源。降雨输入、土壤溶质迁移和地表径流输出三者相互作用,决定着农田面源污染负荷的产生。通过设置移动小区,收集和监测次降雨事件中的地表径流、土壤溶质迁移,研究面源污染负荷中降雨氮磷和土壤溶质输入负荷和比例。结果显示,随雨水输入径流的DTN、DTP负荷占径流DTN、DTP负荷的58%和67%;由降雨带到陆地生态系统的N、P主要通过径流输入到其它系统中,但径流NO3--N负荷主要来自土壤溶解态NO3--N向径流的溶出迁移;计算降雨-地表径流-土壤溶质的相互作用深度,简化了小流域面源污染负荷量化过程,为制定小流域面源污染防治规划提供理论指导。     

北京地区等高草篱防治坡耕地水土及氮磷流失效果研究

在北京地区自然降雨条件下,研究了狼尾草和野古草两种等高草篱在不同坡度(5%,10%,15%,20%)下对裸露坡耕地水土及氮磷养分流失的影响。研究结果表明,两种草篱均可显著减少径流和土壤流失,并同时显著减少随径流和泥沙的氮磷养分流失,且两种草篱对水土及氮磷流失的防治效果随坡度增加而逐渐减弱。其中,狼尾草草篱对水土及氮磷流失的防治效果显著好于野古草草篱。与无草篱相比,狼尾草可分别减少73%的地表径流和86%的土壤流失,同时减少76%的氮流失和88%的磷流失;与此对应,野古草可减少54%的地表径流和64%的土壤流失,以及55%的氮流失和63%的磷流失。另外,径流量和土壤流失量是影响氮磷养分流失的主要因素。     

中国农田畜禽粪尿磷负荷量及环境风险分析

准确掌握不同地区畜禽粪尿和磷负荷量及其环境风险,为畜禽养殖总量控制、合理布局和还田利用提供决策依据。基于统计数据和文献资料,利用磷的猪粪当量(P)估算了我国畜禽粪尿量和各类畜禽粪尿比例的时空变化,分析和评价了当前各省份畜禽粪尿和磷资源量及其土地负荷量和污染风险,并根据畜禽粪尿还田率估算了当前各省份畜禽粪尿及其磷还田量,并进行环境风险评价。结果表明:中国畜禽粪尿猪粪当量(P)及其磷量1978年至2005年快速增加,2006年至2016年保持稳定。截止2016年,猪粪当量(P)约21.23亿t,磷量约545万t,比1978年均增长123%,华北地区畜禽粪尿猪粪当量(P)及其磷量最大,约占全国总量的23%和9%。区域水平上,按耕地面积计算,东南和西南地区负荷量较大,为Ⅴ级,有严重污染风险,按农作物种植面积计算,东南和西南地区较大,为Ⅳ级,有较严重污染风险,按农用地计算,东南、长江中下游和华北地区负荷量较大,为Ⅳ级,有较严重污染风险。省级单元上,湖南负荷量最大,其次是北京、广东和河南,这些省份为Ⅴ级,有严重污染风险。全国畜禽粪尿猪粪当量(P)及其磷还田量分别为11.51亿t和295万t,折合成单位农用地面积分别为3.1 t·hm(~-2)和8.0 kg·hm(~-2)。区域上东南地区还田最多,分别为10.3 t·hm(~-2)和26.3 kg·hm(~-2),为Ⅲ级,有污染风险,其次是华北和长江中下游地区,为Ⅱ级,稍有污染风险,而东北、西南和西北地区相对较低,为Ⅰ级,无污染风险。省级单元上湖南和北京还田较多,为Ⅳ级,有较严重污染风险,华北、长江中下游、东南地区的多数省份和部分西南地区省份农用地畜禽粪尿磷还田量接近或大于50%单位土地面积畜禽粪尿磷的年施用限量,具有较高的污染风险。研究表明,不同区域和省份畜禽粪尿磷负荷量和还田量污染风险具有较大差异,但多数省份尤其华北、长江中下游、东南地区的畜禽粪尿磷污染风险较大。     

不同碳氮磷源改良剂对铅锌尾矿废弃地土壤微生物群落结构的影响

为分析土壤微生物群落结构对退化生态系统恢复过程的价值,开展野外田间实验,添加不同碳氮磷源改良剂对铅锌尾矿废弃地进行生态恢复,研究其对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:与对照相比,添加碳氮磷源改良剂显著提高了土壤微生物OTU数,微生物多样性指数(Chao1、ACE、Simpson、Shannon),微生物活性和微生物生物量。与对照相比,添加碳氮磷源改良剂显著改变了土壤微生物群落组成,相对丰度增加的微生物门有Bacteroidetes、Euryarchaeota、Verrucomicrobia、Acidobacteria和Candidate_division_OD1,相对丰度增加的微生物属有Solitalea、Sphingomonas、Blastocatella、Planctomyces、Opitutus、Ohtaekwangia和Gemmata;相对丰度降低的微生物门是Cyanobacteria,相对丰度降低的微生物属是Gaiella。Pearson相关性分析表明:在门水平上,Bacteroidetes、Planctomycetes、Euryarchaeota、Verrucomicrobia与微生物活性、微生物生物量呈显著正相关,Chloroflexi、Cyanobacteria与微生物活性、微生物生物量呈显著负相关;在属水平上,Solitalea、Opitutus、Blastocatella、Ohtaekwangia与微生物活性、微生物生物量呈显著正相关;Gaiella与微生物活性、微生物生物量呈极显著负相关。聚合促进树分析表明:在门水平上,尾矿(CK)、尾矿+尿素(N)、尾矿+中药渣+尿素(MHR+N)处理聚在一起,尾矿+磷肥(P)、尾矿+中药渣(MHR)、尾矿+中药渣+磷肥(MHR+P)和尾矿+中药渣+尿素+磷肥(MHR+N+P)处理聚在一起;在属水平上,CK单列,N、P、MHR、MHR+N、MHR+P和MHR+N+P处理聚在一起。综合分析表明,添加不同碳氮磷源改良剂对土壤微生物群落组成、多样性、微生物活性和微生物生物量均有显著性影响,其中MHR+P和MHR+N+P处理效果最好。     

不同降雨强度下旱地农田氮磷流失规律

为阐明旱地农田径流氮磷流失规律,以种植空心菜的旱地为研究对象,采用人工模拟降雨方式,设计10、15、25 mm·h^-1三个降雨强度,研究不同雨强下旱地氮磷流失特征和径流拦截效果。结果表明：在相同降雨量条件下,旱地径流量随降雨强度的增大而增加,10、15、25 mm·h^-1雨强下产生的径流总量分别为197.07、381.92、649.45 m³·hm^-2,对应的径流系数分别为0.20、0.38、0.65。总氮（TN）浓度变化随产流时长呈现出先上升后下降的趋势,峰值明显,氮的流失形态以硝酸盐氮（NO₃^--N）为主;TN流失量随着降雨强度的增大而增加,10、15、25 mm·h^-1雨强下分别为0.67、2.48、9.74 kg·hm^-2。总磷（TP）流失浓度随降雨强度的增大而降低,流失过程相对平缓,磷的流失形态以颗粒态磷（PP）为主;10、15、25 mm·h^-1雨强下TP流失量分别为0.061、0.050、0.030 kg·hm^-2。通过田间沟渠水位的管控,可有效减少TN的径流排放,不同雨强下减少比例分别为100.00%、63.56%、33.98%。研究表明,氮的拦截是控制旱地面源污染的重点,在拦截能力有限的情况下,选择污染负荷较高的时段可有效提高面源污染拦截效果。     

不同雨型下反坡台阶减少红壤坡耕地氮磷流失的效果

为研究自然降雨条件下反坡台阶对坡耕地氮、磷流失的影响,该文基于滇中红壤坡耕地标准径流小区45场典型降雨观测资料,根据降雨量、最大30 min雨强和降雨侵蚀力,综合采用快速聚类和判别聚类,划分确定出A(高雨量、大雨强、高侵蚀力)、B(低雨量、小雨强、低侵蚀力)、C(中低雨量、中小雨强、中低侵蚀力)、D(中高雨量、中雨强、中高侵蚀力)4种降雨类型。研究发现,反坡台阶减流率和减沙率达到52.11%和71.30%,减沙率显著大于减流率(P0.01);不同降雨类型下反坡台阶的减流率表现为:C雨型B雨型D雨型A雨型,减沙率表现为:D雨型A雨型C雨型B雨型,C雨型和B雨型下反坡台阶减流率显著高于D雨型和A雨型(P0.05),减沙率则显著低于D雨型和A雨型(P0.05)。反坡台阶对径流中总氮(WTN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)削减率分别达到68.10%、69.81%、50.14%,对径流中总磷(WTP)、溶解无机磷(DIP,dissolved inorganic phosphate)的削减率分别达到71.52%和72.77%,不同自然降雨类型下反坡台阶对径流中WTN、NO_3~--N、NH_4~+-N、WTP、DIP的削减率均呈现出随着雨量和雨强增大而降低的趋势。反坡台阶对泥沙中全氮(STN)、水解性氮(HN,hydrolyzable nitrogen)的削减率分别达到57.32%和54.22%,对泥沙中全磷(STP)、速效磷(AP)的削减率分别为67.38%和63.69%,不同自然降雨类型下反坡台阶对泥沙中STN、HN、STP、AP的削减率呈现出削减率随着雨量和雨强增大而提高的趋势。该研究可以深入地揭示反坡台阶控制坡耕地面源污染的机理,以及对于控制坡耕地氮磷流失的效果,为源头控制山区水土流失和农业面源污染提供理论支撑。