黄河口典型湿地土壤氮素的季节动态及转化过程研究

于2008年10月、2009年5月和8月对黄河口湿地进行了3次野外调查和室内及野外模拟实验,研究了湿地土壤中各形态氮素的季节变化及转化过程,结果表明:农业种植区表层土壤氮素含量明显高于自然湿地,自然湿地全氮的含量低于1 000 mg/kg,铵态氮含量小于10 mg/kg,硝态氮含量小于3 mg/kg,研究区土壤氮素含量处于低营养水平。土壤中氮素的含量8月份最低,其中无机氮的季节变化较有机氮明显;0-10 cm表层土壤氮素含量明显高于下层土壤,10 cm以下氮含量无显著垂直变化。在氮素的转化过程中,氮的反硝化能力最强,硝态氮的最大损失量达到23.44 g/(m3.d),这与研究区域土壤中硝态氮含量较低相吻合;矿化能力较弱,有机氮的最大转化量仅为0.91 g/(m3.d);氮的硝化过程中铵态氮的最大转化量为12.77 g/(m3.d)。芦苇枯落物在分解过程中发生了氮素的净释放,夏季淹水环境芦苇枯落物氮素的日均归还量最高,达到0.039 g/(m2.d),冬季最低,芦苇枯落物分解对土壤氮库的储量有一定影响。     

汉江小流域土壤氮素空间分布特征及影响因素

氮素是土壤中不可或缺的营养元素之一,对植物生长具有至关重要的作用。利用网格采样法(30m×30m)和典型样地取样法在汉江余姐河小流域进行土样采集,每个样点分为3层A1(0—20cm),A2(20—40cm),A3(40—60cm),分别测定其土壤全氮、土壤铵态氮和土壤硝态氮含量。研究了土壤氮素的空间异质性、氮素的组成比例以及不同土地利用类型下土壤全氮、铵态氮和硝态氮与环境因子间的相关关系,并且分析了不同形态氮素间的相互关系。结果表明:土壤氮素的空间变异性为土壤硝态氮土壤铵态氮土壤全氮;土壤全氮与硝态氮在A1土层为强空间相关性,在A2,A3层为中等程度的空间相关性,土壤铵态氮在各土层均表现为中等空间相关性;农地、林地、草地对全氮储量的贡献依次增大;相较于林地草地,农地对铵态氮储量的贡献最大;而草地对硝态氮储量的贡献在三种土地利用中最大;不同土地利用类型中,农地的氮素空间分布主要与土壤粒径具有相关性,而与地形因子(坡度、坡向等)相关性较小;林地的氮素空间分布主要与地形因子相关性较高,草地介于两者之间;在流域内增加草地林地面积,在流域出口处布设林草地等措施可以减少流域土壤氮素的流失。     

施氮对春玉米氮素利用及农田氮素平衡的影响

田间试验研究了玉米对不同土壤氮素供应水平下作物氮素吸收利用、土壤氮素供应以及农田氮素平衡的影响。结果表明,玉米产量随施氮量的增加而显著提高,当施氮量高于N 240 kg/hm2时,产量有减少趋势;氮素当季利用率随施氮量的增加逐渐降低。土壤中硝态氮含量在玉米整个生育时期呈现先迅速下降后缓慢升高的趋势;玉米成熟期,施氮处理的各层土壤中硝态氮含量显著高于不施氮处理,各层硝态氮含量基本随施氮量的增加而升高。适量施氮促进玉米对氮素的吸收和利用,进而提高玉米生物量和产量;过量施氮导致硝态氮在土壤中大量累积,提高了硝态氮淋溶风险。施氮处理显著提高了收获后土壤中残留无机氮(Nmin),土壤残留Nmin随施氮量的增加而增加;当施氮量高于N 240 kg/hm2时,残留Nmin有下降趋势。氮素表观损失随施氮量的增加而增加。在本试验条件下,综合产量、氮肥利用率和土壤硝态氮累积情况考虑,合理施氮量应控制在N 1802~40 kg/hm2左右。     

基于GIS和地统计学的甘肃省白龙江流域土壤氮素空间变异分析

[目的]分析甘肃省白龙江流域土壤氮素(全氮、硝态氮和铵态氮)空间变异规律,为土壤氮素管理与流域综合生态系统调控提供科学依据。[方法]采集0—20cm土壤氮素样点,室内试验得到样本土壤氮素含量,利用ArcGIS 10.2和地统计学方法等探讨研究区内土壤氮素的空间异质性和分布格局。[结果]土壤全氮、硝态氮和铵态氮都属于中等强度变异,变异系数范围在35%~90%之间;土壤氮素半方差模型的块基比在25%~75%之间,具中等强度的空间相关性,空间变异受到结构性因素和随机性因素共同影响;土壤全氮、硝态氮和铵态氮的最佳拟合模型均为高斯模型。总体上,土壤全氮和硝态氮含量主要由西北向东南逐渐降低;铵态氮含量整体分布表现为西北低,东南高的趋势。[结论]土壤全氮和硝态氮在不同土地利用类型和海拔高度间呈极显著或显著差异;土壤铵态氮在不同土地利用类型和海拔高度间差异不明显。     

缓释复合肥料对土壤和黑麦草氮素营养的影响

采用恒温培养和盆栽生物试验研究了非包膜缓释复合肥料对土壤氮素养分(铵态氮、硝态氮、碱解氮、微生物量氮和固定态铵)和黑麦草氮素营养的效应。结果表明,在恒温培养条件下,各施肥处理土壤铵态氮含量随培养时间均表现为先升高后降低的趋势,且中后期缓释复合肥料处理(SRCF)高于普通复合肥料处理(CCF);缓释复合肥料SRCF1处理土壤硝态氮含量始终低于普通复合肥料CCF1处理,缓释复合肥料SRCF2处理土壤硝态氮含量在初期较高、中后期较低;SRCF各处理土壤碱解氮和微生物量氮含量变化均表现为增加-降低-增加-降低趋势,分别在培养第21d和105d时出现峰值;土壤固定态铵含量变化较小,但总体上以SRCF处理高于CCF处理。在等养分比例盆栽试验中,SRCF1-3处理黑麦草株高、生物量、干重和氮素养分吸收量均高于CCF1处理,SRCF有利于提高黑麦草产量、氮素吸收和利用率;黑麦草氮素吸收量与培养土壤铵态氮、微生物量氮含量呈负相关,而与硝态氮和固定态铵含量呈正相关。     

氮肥运筹对稻茬小麦土壤硝态氮含量时空分布和氮素利用的影响

研究了不同氮肥运筹对土壤硝态氮时空分布及小麦氮肥利用效率的影响。结果表明,小麦氮素利用效率随施氮量的增加而显著降低,增加追肥比例提高了产量和氮肥利用效率,品种间趋势一致。0～60 cm土层土壤硝态氮含量冬前最高,随着生育进程而逐渐降低。随施氮量增加土壤硝态氮含量升高,特别是下层土壤硝态氮含量在施氮处理下更为明显。从播种至成熟,不施氮处理土壤氮素出现了表观亏缺,施氮处理均表现氮素盈余,且随施氮量的增加而增加。因此,在小麦生产中应避免在播种时一次性大量施用氮肥,而分期施肥有利于小麦吸收利用,并且可以减少深层土壤硝态氮的累积。     

退耕湿地典型植被群落土壤氮分布及储量特征

为阐明退耕湿地植被恢复对土壤氮素的影响,以黄河中游湿地河南武陟渠首段为研究对象,分析滩区耕地和退耕恢复区3种典型湿地植被群落土壤pH、有机质、总氮、硝态氮、铵态氮和氮储量的变化。研究结果表明,随着退耕恢复时间的增加,土壤pH呈下降趋势;土壤有机质、总氮总含量和氮储量呈逐渐增加趋势,分别由未恢复前的7.69~10.08g/kg,174.44~344.13mg/kg和0.07~0.09kg/m2增加到恢复1.5a后的15.83~29.53g/kg,739.13~1 076.99mg/kg和0.22~0.33kg/m2。恢复区土壤有机质、总氮总含量在空间上的变化表现为上层大于下层,土壤硝态氮含量均低于氨态氮含量。不同湿地植被土壤中总氮、有机质含量和氮储量存在显著差异(P0.05),其含量大小均依次为水蓼群落水烛群落芦苇群落。相关分析结果表明,研究区土壤中有机质含量与总氮之间存在极显著正相关关系(r=0.80;P0.01),铵态氮含量与有机质、总氮之间均存在极显著正相关关系(r=0.69,0.50;P0.01),硝态氮含量和有机质、总氮、铵态氮之间均存在一定正相关性,土壤pH与有机质和总氮之间均存在显著负相关关系(r=-0.49,-0.46;P0.05)。     

南方稀土矿区水土保持植物根际土壤碳氮及pH特征

选取南方稀土矿区芒萁、宽叶雀稗、枫香和木荷四种典型水土保持植物,研究其根际与非根际土壤各种形态氮素和有机碳含量特征以及pH的变化。研究表明,根际较非根际土壤全氮、铵态氮和硝态氮平均分别高出79.7%、34.2%和30.7%,土壤有机碳平均高出164.9%,pH平均高出0.13个单位。除pH外,根际土壤与非根际土壤全氮、铵态氮、硝态氮和有机碳之间均差异显著(p0.05)。四种植物根际土壤全氮、硝态氮、铵态氮和有机碳的含量均较非根际土壤含量高。宽叶雀稗的根际土壤pH大于非根际土壤,而木荷、芒萁和枫香的根际土壤p H与非根际土壤无显著差异。在根际与非根际土壤中,土壤全氮与土壤有机碳之间呈显著正相关,而土壤全氮与土壤铵态氮、土壤全氮与土壤硝态氮之间均无相关性。即稀土矿区四种植物对碳氮主要养分均具有较强的截存效应,可作为稀土矿区生态恢复的主要植物。     

冻融交替对砒砂岩与沙复配土壤氮素的影响

[目的]探讨冻融作用对毛乌素沙地陕北榆林地区砒砂岩与沙复配土壤氮素的影响,对于提升毛乌素沙地土壤肥力具有重要作用。[方法]通过室内培养试验,探讨不同比例砒砂岩与沙复配土壤氮矿化过程对冻融的响应特征。[结果]冻融交替作用对土壤氮的矿化有显著影响,在冻融1周期时,3种比例复配土壤中硝态氮、铵态氮含量增加较快。在冻融2周期后,复配土壤中硝态氮、铵态氮含量均出现下降趋势。冻融5周期,复配土壤中硝态氮、铵态氮含量均开始呈现稳定增加趋势。冻融10周期后,1∶1,1∶2及1∶5复配土壤铵态氮含量分别增加了10%,49%与11%,硝态氮含量分别增加了14%,39%与34%,其中1∶2复配土硝态氮、铵态氮含量较1∶1,1∶5增加显著,对氮素的保持性能较好。[结论]冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中硝态氮、铵态氮的累积,为早春农作物的生长提供足够的氮素。     

水氮互作对冬小麦氮素吸收分配及土壤硝态氮积累的影响

试验采用完全随机裂区设计,研究不同灌水和施氮处理对田间冬小麦氮素吸收转运分配以及成熟期土壤剖面硝态氮分布积累的影响.结果表明:冬小麦氮素吸收速率在拔节-开花期达到最大;阶段氮素吸收量、籽粒氮素积累量和氮收获指数均随灌水量的增加而增加,表现为W1500＞W1200＞W900＞W0;施氮量超过150 kg/hm2时,籽粒氮素积累量、氮收获指数,拔节-成熟期的氮素吸收量不再显著增加;灌水和施氮均能增加冬小麦营养器官氮素转移量,氮素转运率随施氮量增加而增加,氮素转运贡献率随灌水量的增加而降低;冬小麦成熟期表层(0-20 cm)土壤硝态氮含量随着灌水量增加而降低,表现为W0＞W900＞W1200＞W1500;相同灌水处理下,各土层硝态氮含量随施氮量的增加而增加,施氮处理能显著增加0-120 cm土层硝态氮含量,当施氮量超过150 kg/hm2时,随灌水量增加,土壤剖面中的硝态氮由上层向下层移动.     

三江平原典型碟形湿地土壤氮素分布特征

以三江平原典型碟形沼泽湿地为研究对象,分析了湿地土壤氮素的分布特征和影响因素,及其与湿地演替的关系。结果表明:土壤TN和NH4+-N含量在碟形湿地内的分布规律是一致的,均表现为随着湿地水位的降低而逐渐降低,随着土壤深度的增加而降低。受水位波动的影响沼泽化小叶章湿地土壤NO3--N含量降低明显,而永久淹水湿地表层土壤该形态氮含量较下层高。碟形湿地土壤各形态氮素的分布受到土壤有机质含量、水分特征、生物量分布特征等多种因素的影响。     

祁连山哈溪林区移植前后土壤氮对比研究

研究不同海拔梯度森林土壤氮的分布特征,对于合理利用森林资源、改善森林的生态功能都有重要意义。采用封顶埋管法,对祁连山东段哈溪林区不同海拔梯度和不同植被类型的土壤氮进行了研究。结果表明:(1)海拔2 650m青海云杉林土壤的初始TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最低,海拔2 950 m青海云杉林土壤的初始TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最高;各海拔梯度青海云杉林土壤经培养后,其TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均减小。(2)就不同植被类型而言,青海云杉林土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最高,草地和灌丛土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量较低,且二者差异不大。草地和灌丛土壤培养后TN和NH_4~+-N含量显著升高,NO_3~--N含量变化不大。(3)某一海拔青海云杉林土壤移植到其他海拔青海云杉林培养后,土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量变化不大;不同植被类型之间土壤相互移植培养后,土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量变化明显,不同植被类型对土壤氮的含量差异显著。     

青铜峡灌区水稻田三氮变化特征试验研究

以宁夏青铜峡灌区水稻田三氮（总氮、氨氮、硝氮）作为研究对象,从田间运移、土壤剖面中的变化以及在排水沟内受到的消解作用方面进行了分析。结果表明：（1）水稻田间,排水中总氮浓度大于其在引水中浓度;5、6月份田间积水中总氮浓度小于其在引水、排水中浓度,7、8月份刚好相反。引水中氨氮浓度小于其在田间积水、排水中浓度。5—7月排水中硝氮浓度〉其在引水中浓度〉其在田间积水中浓度,8月份变化没有明显规律。（2）土壤剖面中0-20 cm土层三氮含量最高,随着土壤剖面加深,呈递减趋势,总氮在灌溉后的含量高于灌溉期间,氨氮、硝氮灌溉后的含量低于灌溉期间。（3）排水沟内三氮均受到消解作用,消解幅度呈氨氮〉总氮〉硝氮的趋势,且与植被覆盖度、沟道长度、水流速度等因素关系密切。     

滇池流域农田土壤氮素流失影响因子研究

本试验采用田间原位模拟降雨并结合多元线性回归(逐步)的统计分析方法,分别在滇池流域的6个点位研究了旱季和雨季农田土壤的理化性质与氮素流失的关系。结果表明:各点位进行的模拟降雨的产流起始时间、产流历时和平均出水速度,在径流和渗漏两种流失方式下差异显著;两次径流试验中,质地为砂质黏壤土的C-2点(大渔乡元宝村)的初始产流强度和平均产流强度均最大。渗漏是氮素流失的主要方式,流失的形态主要是与NO3--N为主。土壤的孔隙度与降雨平均入渗率呈显著正相关,与径流中总氮(TN)和铵态氮(NH4+-N)的流失量呈负相关。0～20 cm的土壤硝态氮含量与地表径流和渗漏中总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)的流失量呈极显著的正相关,是影响氮素流失的最重要因子,且0～20 cm土壤有机质含量与氮素的流失量呈正相关,土壤pH、5～20 cm的土壤含水量均与TN及NO3--N的流失量呈负相关。0～5 cm土壤铵态氮与NH4+-N的流失量呈正相关。     

镇江市古运河河岸沉积物氮及有机质分布特征

为揭示镇江市古运河河岸带表层沉积物中氮元素含量的分布特征,结合古运河周边环境状况,选择6个典型的采样点对其表层沉积物进行样品采集,对各样品沉积物总氮（TN）,氨氮（NH₄⁺-N）,硝氮（NO₃^--N）,亚硝氮（NO₂^--N）以及有机质（O.M）和pH值进行了分析,并根据经验公式对沉积物有机氮进行了计算。结果表明,TN,NH₄⁺-N,NO₃^--N,NO₂^--N以及Org-N含量介于0.39~2.40 g/kg,1.63~11.31 mg/kg,2.46~6.95 mg/kg,0.54~2.29 mg/kg,0.99~2.32 g/kg,总氮和有机氮的变异系数最大,为83.59%,氨态氮、硝态氮以及亚硝态氮的变异系数介于40.36%~49.15%,表现为中等离散程度,表明研究区域总氮和有机氮的离散程度较高,其在空间分布上呈现较为明显的异质性;古运河沉积物有机质含量介于0.99%~2.32%,变异系数为32.50%,表现为中等变异性,表明各采样点的沉积物有机质含量变化幅度中等;通过沉积物C/N值来判断,古运河有机质主要以陆源贡献为主;相关性分析结果表明,NO₂^--N与TN的关系最为密切,而氨氮与硝氮、亚硝氮以及有机氮之间的相关性不强,说明氨氮与其他形态氮在沉积物方式上存在一定的差异性。此外,pH值对古运河表层沉积物氮形态的具有较为显著的影响。     

灌排调控的稻田排水中氮素浓度变化规律

基于农田排水氮素浓度及湿地进出口断面总氮（TN）、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）浓度的监测,研究了灌溉排水措施以及沟塘湿地对农田排水中氮素浓度变化的影响。结果表明,控制灌溉的水稻全生育期稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规灌溉处理低12.08%、20.33%和13.51%;控制排水处理下稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规排水处理低2.21%、7.08%和20.92%;湿地出口水体中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别比入口降低了16.8%、14.4%和50.9%,湿地水体中TN、NH4+-N、NO3--N浓度随时间近似服从指数函数衰减趋势。控制灌溉、控制排水及沟渠塘湿地系统的调控措施对农田排水中氮素的净化效果比较显著。     

西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤氮素变异研究

我国西南喀斯特地区的石漠化问题已经严重制约了当地社会经济发展,揭示土壤养分变化规律对该区域生态系统适应性修复具有重要意义。以贵州省荔波县和普定县为研究区,通过野外采样和实验室分析,对西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤的铵态氮、硝态氮变异状况进行了研究。结果表明：（1）非石漠化的黑色石灰土中铵态氮、硝态氮的含量分别高达11．61和38．01mg·kg^-1.随着石漠化程度的加深,土壤中氮素含量逐渐减少。统计表明非石漠化土壤与轻度石漠化土壤铵态氮含量呈显著差异,硝态氮含量呈极显著差异。（2）土壤铵态氮含量表现为表土层高于心土层,而硝态氮在剖面中分布规律不一致。（3）土壤氮素含量随时间有明显变化。铵态氮和硝态氮含量均在7月达到峰值,然后呈现出下降趋势,至11月或翌年1月又逐渐增加。（4）土壤有机质与铵态氮和硝态氮含量呈一元二次线性相关,相关系数分别为0．7671和0．9493,均达到极显著水平;铵态氮和硝态氮含量也呈极显著的线性相关,相关系数为0．7743。喀斯特地区通过封山育林等措施增加有机质积累可提高土壤氮素含量,对防治石漠化具有重要意义。     

控灌条件下稻田田面水含氮量、土壤肥力及水氮互作效应试验研究

通过田间试验,研究了不同控制灌溉模式下不同氮素用量稻田田面水铵态氮、硝态氮的变化特征,综合评价了试验区稻田土壤肥力等级,并分析了水分与氮素用量对水稻产量和产量构成因素的互作效应。结果表明:在水稻整个生长过程中,过量施肥对土壤最后残留的氮含量影响较大;土壤肥力等级的高低、每次施氮后所取水样铵态氮与硝态氮浓度的均值同相应的施氮水平有较高的因果效应。施返青肥后田面水铵态氮浓度最高值在施氮后第3天出现,施穗肥后田面水铵态氮浓度最高值在施氮后第2天出现,田面水硝态氮浓度出现最高值的时间要滞后于铵态氮1天。氮肥对水稻产量及其构成因子均表现为正效应,且高施氮量的正效应大于中施氮量的。控水效应和土壤水分胁迫与氮素互作效应对产量及其构成因素的影响多数为负效应,表明进行水分胁迫会影响产量构成因素进而降低水稻的产量。     

黄河口滨岸潮滩不同类型湿地土壤氮素分布特征

对黄河口滨岸潮滩不同类型湿地土壤氮分布特征进行了对比研究。结果表明,湿地土壤氮以有机氮为主,无机氮所占比例较低且以铵态氮为主。土壤氮水平分布特征明显,TN、NH4+-N和NO3--N含量较高的分别是芦苇湿地、碱蓬-柽柳湿地(过渡带)湿地和芦苇湿地;土壤氮垂直分布特征亦明显,表现为表层土壤氮含量大于下层,其中,TN、NH4+-N和NO3--N含量垂直变化最明显的分别是三棱蔗草-朝天委陵菜湿地、碱蓬湿地和芦苇湿地。影响土壤氮分布的主要因素有水分条件、植被类型及微生物活动等。相关分析表明TN与有机氮、有机质呈极显著正相关(P<0.01),NH4+-N与TP呈显著负相关(P<0.05)。研究发现,植被对调整湿地氮的空间分布有一定作用,从而为湿地生态修复提供了理论依据。     

绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮去除效应

为研究绿狐尾藻湿地对不同污染负荷养殖废水氮去除效应和影响因素,该研究在野外建立了9条表面流绿狐尾藻湿地,以低负荷（60 L/d废水+120 L/d清水）、中负荷（120 L/d废水+60 L/d清水/d）和高负荷（180 L/d废水）养殖废水为处理对象,研究了不同污染负荷下绿狐尾藻湿地水体氮素时间变化规律;结合线性混合模型,进一步探究了影响绿狐尾藻湿地氮去除的关键环境因子。结果表明,整个试验期间（2014-07－2015-05）,绿狐尾藻湿地对低、中、高负荷废水铵氮（NH4+-N）和总氮（Total Nitrogen,TN）去除率均较高,其中NH4+-N平均去除率为85.0%～98.6%,TN平均去除率为83.6%～97.1%。线性混合模型分析结果表明,影响绿狐尾藻湿地NH4+-N去除的关键环境因子是水体溶解氧和硝态氮以及底泥NH4+-N含量,其中水体溶解氧对绿狐尾藻湿地NH4+-N去除影响最大。由于绿狐尾藻湿地对不同污染负荷废水NH4+-N和TN去除率均达到80.0%以上,因此绿狐尾藻可作为耐铵植物处理高负荷养殖废水。该研究结果可为绿狐尾藻湿地在规模养殖场的实际应用提供参考。