气候变化下乌伦古河流域农业面源污染负荷响应

以新疆乌伦古河流域为研究区,基于SWAT模型构建适用于该流域的面源污染分布式水文模型,采用情景设置法设定9种气候变化情景。分析不同气候变化情景对流域径流及面源污染负荷的影响,识别重点影响区域,为流域面源污染防控提供科学依据。结果表明：（1）径流、总氮和总磷在率定期和验证期的决定系数R²均在0.75以上,纳什系数E_ns均在0.55以上,建立的SWAT模型能够用于乌伦古河流域农业面源污染负荷模拟;（2）增加20%的降水量,径流量增加48.01%、总氮负荷增加23.19%、总磷负荷增加29.65%,气温变化对径流量的影响小于降水量变化对径流量的影响;（3）各子流域年均单位面积总氮负荷为0.01～164.79 kg·hm^-2·a^-1,单位面积总磷负荷为0.01～45.10 kg·hm^-2·a^-1,气候变化对面源污染影响较大区域主要分布在福海县的阿尔达乡、富蕴县的吐尔洪乡、库尔特乡、恰库尔图镇,及青河县的阿热勒乡、阿热勒托别镇、塔克什肯镇等。说明降水增多是乌伦古河流...     

新疆两种不同类型农田生态系统大气氮素干沉降分析

西北地区活性氮含量急剧增加,这将导致一系列的生态系统安全问题。2013年9月至2014年10月利用中流量大气颗粒物采样器和被动采样器,对新疆城市郊区和荒漠-绿洲交错带两种农田生态系统大气氮素干沉降开展定量研究。结果表明:城郊和荒漠-绿洲交错带农田生态系统大气活性氮NH3、NO2、颗粒态p NH+4、p NO-3、可吸入颗粒物PM10年平均浓度分别为14.25、14.41、5.50、2.1、332.4μg·m-3和7.87、7.15、7.01、2.31、125.1μg·m-3。大气氮素干沉降总量为26.05 kg N·hm-2·a-1和19.54 kg N·hm-2·a-1。其中气体NH3-N、NO2-N和颗粒态NH+4-N、NO-3-N的年总通量分别为12.46、3.15、2.88、7.56 kg N·hm-2·a-1和4.42、2.23、9.80、3.10kg N·hm-2·a-1,分别占干沉降总量的48%、12%、9%、11%和23%、11%、50%、16%。研究表明,城郊农田生态系统以NH3-N沉降为主,荒漠-绿洲交错带农田生态系统以颗粒态NH+4-N沉降为主。城郊农田生态系统大气氮素干沉降总量是荒漠-绿洲交错带农田生态系统的1.33倍,大气氮组分中NH3-N、NO2-N的沉降量远高于荒漠-绿洲农田,可见,人为活动对农田生态系统的影响更为显著。     

新疆天山北坡中段森林生态系统氮素干沉降

在过去几十年,干旱半干旱地区由于人为活动的增强引起了大气活性氮污染的加剧,从而导致氮沉降量的增加.为了定量评估新疆天山中段雪岭云杉(Picea schrenkiana)针叶林大气氮素干沉降状况,自2012年10月至2013年9月,选择在乌鲁木齐县萨尔达坂乡森林生态系统,利用中流量大气颗粒物采样器和被动采样器,距离地表2 m处分别采集PM10(可吸人颗粒物)和NH3、NO2样品,基于推算法定量评价氮素干沉降通量.结果表明:研究区NH3、NO2、颗粒态NH4+ (pNH4+)、颗粒态NO3-(pNO3-)和PM10年平均浓度分别为(5.86±1.31)、(2.85±0.30)、(0.45±0.07)、(0.45±0.06) μg·m-3和(55.8 ±6.52) μg·m-3;气态NH3-N、NO2-N和颗粒态N03--N、NH4+-N的沉降通量分别为3.42、0.79、0.61、0.62 kg·hm-2 ·a-1,干沉降总量为5.44 kg·hm-2 ·a-1.其中,气态NH3沉降占干沉降总量的62.9％,表明放牧引起的氨排放可能是该地区大气氮沉降的主要来源.鉴于该地区可观的氮干湿沉降总量(9.9 kg·hm-2·a-1,其中湿沉降为4.45 kg·hm-2·a-1),对研究区植被、土壤以及自然环境产生的可能影响应引起重视.     

陕西省畜禽粪便负荷量估算及环境承受程度风险评价

在调查陕西省各地(市)畜禽养殖数量、养殖结构的基础上,通过估算各地(市)畜禽粪便排放量及负荷量,评价了各地(市)畜禽养殖业的发展对环境产生的污染压力,为陕西省畜禽养殖业可持续发展及畜禽粪便环境污染防治提供科学依据。研究结果表明:(1)陕西省畜禽养殖饲养量中,家禽饲养量最大,其次分别为猪和羊。(2)2006—2010年陕西省各类畜禽粪便产生量在年际间波动较大,2008处于低谷,之后又快速增长;按年粪便产生量多少排序,依次为牛猪羊家禽兔。(3)陕西省畜禽粪便农田负荷量总体呈上升的趋势,由2008年的10.78 t·hm-2·a-1上升到2010年的18.4 t·hm-2·a-1,增长了70.7%;禽粪便警报值由2008年的最小值0.36增加到2010年的0.60,从对环境构成污染威胁的程度看,由不构成污染威胁到对环境稍有污染。(4)2010年,陕西省畜禽粪便COD、BOD总产生量分别为121.25万t和104.09万t;与2008年相比,2010年陕西省各类畜禽污染物排放量COD、BOD、NH3-N、总氮,总磷分别增长了73.2%、69.4%、76.7%、72.6%、58.2%;据估算,2010年陕西省畜禽粪便淋溶进入水体的COD、BOD、NH3-N、TN、TP分别达36.38万t、31.23万t、3.44万t、83.4万t、39.85万t。     

沙湖水体污染现状及对策分析

本文对沙湖水体营养盐来源进行了调查分析,结果表明:①黄河水、农田退水的补给是沙湖营养盐的主要来源;②2004年由黄河水补给入湖的总氮、总磷量分别为20.00t和3.04t,占全年入湖总氮、总磷量的50.4%和57.7%;③2004年由农田退水补给入湖的总氮、总磷量分别为15.00t和2.00t,占全年入湖总氮、总磷量的37.8%和37.9%;④2004年由芦苇收割和渔业捕捞出湖的总氮、总磷量分别为11.99t和1.93t,占全年入湖总氮、总磷量的30.2%和36.6%;在调查沙湖营养来源的基础上,建立沙湖水质经验模型并分别对模型进行验证,结果表明,OECD模型能较好预测沙湖水体总磷、总氮浓度。最后利用该模型,对所提出的沙湖水体富营养化防治方案进行计算分析比较,并确定合适的防治方案。     

施氮量品种与密度互作对豫西烟叶产量和质量的影响

为探讨豫西烟区最优的栽培措施组合,采用正交试验研究了不同品种、氮用量和密度对烟叶化学品质和经济性状的影响。结果表明：3个因素相比,品种对总糖和还原糖影响最大;施氮量增加使烟叶总氮含量增加;3个因素对中部叶化学成分协调性综合评价得分的影响大小顺序为施氮量＞品种＞密度,获得化学成分最协调的栽培组合为A1B2C2（品种：秦烟96;移栽密度：16500株·hm-2;施氮量：67．5 kg·hm-2）;从产量上分析,3个因素对产量的影响大小顺序为品种＞施氮量＞密度,要获得产量最高的组合为A3B3C3（品种：豫烟6号;移栽密度：18000株·hm-2;施氮量：90．0 kg·hm-2）;从产值上分析,最好的组合为A1B2C2（品种：秦烟96;移栽密度：16500株·hm-2;施氮量：67．5 kg·hm-2）,其产值、均价和上等烟比例分别为62770．5元·hm-2、19．21元·kg-1和58．6％。综合分析,在豫西烟区前期干旱后期降水分配较均匀且光照充足的条件下,可选择品种秦烟96,种植密度16500株·hm-2,氮肥施用量67．5 kg·hm-2的栽培技术进行推广应用。     

旱地小麦全膜覆土穴播技术高效施肥机理研究

采用多点田间小区试验研究了不同旱作区小麦全膜覆土穴播技术的高效施肥机理。结果得出,随年降雨量由350→600 mm增加,全膜覆土穴播小麦氮、磷、钾最佳施肥量分别由N 103.2 kg·hm-2→181.3 kg·hm-2、P2O570.3 kg·hm-2→134.1 kg·hm-2、K2O 32.4 kg·hm-2→73.0 kg·hm-2显著增加;最高施肥量分别由N113.2 kg·hm-2→214.4 kg·hm-2、P2O576.1 kg·hm-2→153.0 kg·hm-2、K2O 40.1 kg·hm-2→88.0 kg·hm-2显著增加。全膜覆土穴播小麦氮、磷、钾肥料利用率和利用效率随降雨量增加而明显提高。表现在:随降雨量由350→600 mm增加,全膜覆土穴播小麦平均氮、磷、钾肥利用率分别由26.4%、17.0%、20.2%增加到32.8%、22.6%、26.8%,氮、磷、钾肥料利用效率平均分别由8.8、17.2、7.0 kg·kg-1增加到10.9、22.9、9.3 kg·kg-1。结果还得出,全膜覆土穴播小麦氮、磷、钾肥料利用率和利用效率随施肥水平提高而明显降低。表现在:随施肥量增加,全膜覆土穴播小麦平均氮、磷、钾肥料利用率分别由37.1%、25.6%、31.4%降低到17.8%、13.2%、11.8%;平均氮、磷、钾肥料利用效率分别由12.4、25.9、10.7 kg·kg-1降低到5.9、13.4、4.1 kg·kg-1。在旱地全膜覆土穴播小麦肥料高效利用机理方面取得明显研究进展。     

生物炭、有机肥连续施用对盐碱土壤改良效果研究

为探究生物炭和有机肥连续施用3a对黄河三角洲地区中度盐碱土改良效果及对水溶性盐基离子时空变化规律的影响,采取田间小区试验,共设置CK(仅施N 550 kg·hm-2·a-1,P2O5120 kg·hm-2·a-1)、C1(5 t·hm-2·a-1生物炭)、C2(10 t·hm-2·a-1生物炭)、C3(20 t·hm-...     

水氮耦合对蒙古黄芪干物质积累及产量的影响

以一年生蒙古黄芪为供试材料,采用裂区设计,以灌水量(W1,3200 m3·hm-2、W2,3600 m3·hm-2、W3,4000 m3·hm-2)做主区,施氮量(N0:0 kg·hm-2,N1:50 kg·hm-2,N2:100 kg·hm-2,N3:150 kg·hm-2)为副区,测定黄芪的干物质积累特征、产量及甲...     

不同肥料配比对蚕豆养分吸收分配规律和肥料利用率的影响

通过小区试验研究氮、磷、钾、硼、钼肥配合施用对蚕豆产量、养分吸收量和肥料利用效率等指标的影响。试验表明,氮、磷、钾、硼、钼肥配合施用对蚕豆子粒产量、地上生物量均有明显影响,按肥料增产率由高到低的次序依次是NPKMoB。氮、磷、钾、硼、钼肥配施比例为1∶0.99∶0.86∶0.0043∶0.0023,能够促进蚕豆地上部养分的累积N为358.55 kg·hm-2、P为42.07 kg·hm-2、K为206.34 kg·hm-2,氮、磷、钾肥的农学利用率分别为11.19、15.70 kg·kg~(-1)和7.5 kg·kg~(-1);肥料表观利用率分别为19.35%、18.49%和20.25%;生理利用率分别为57.82、84.91 kg·kg~(-1)和14.63 kg·kg~(-1)。氮、磷、钾、硼、钼肥合理配施下,生产100 kg蚕豆所需N为4.9kg,P2O5为1.1 kg,K2O 4.9 kg,氮磷钾比例约为1∶0.22∶1.00。     

温室辣椒生长和氮素吸收对增氧滴灌的响应

以'康大301'辣椒为供试作物,设置施氮量(低氮225 kg·hm-2和常氮300 kg·hm-2)、掺气量(非曝气和循环曝气)和灌水量(低水量965 m3·hm-2和高水量1609 m3·hm-2)3因素2水平随机区组试验,系统监测不同处理土壤水饱和度(Sr)、氧气扩散速率(ODR)、氧化还原电位(Eh)、温室辣椒生...     

绿洲生态条件下氮磷肥配施对冬小麦干物质分配及产量的影响

在西北绿洲生态条件下,设165 kg·hm-2(N1),225 kg·hm-2(N2)两个氮素(纯氮)水平和105 kg·hm-2(P1)、165 kg·hm-2(P2)两个磷素(P2O5)水平共4个处理,研究了氮磷配施对冬小麦产量及干物质积累及分配、灌浆特性的影响。结果表明:N2P1、N2P2具有较高的籽粒产量,分别为7 644.73、7 686.25 kg·hm-2,同时,水分利用效率(WUE)也较高,分别为11.67、11.49 kg·hm-2·mm-1;千粒重和穗粒数随施氮量增加而提高,磷对籽粒产量构成要素影响不显著;氮、氮和磷互作对籽粒平均灌浆速率(V)、最大灌浆速率(Vmax)、有效灌浆持续期粒重增加值(Ws)和有效灌浆持续期灌浆速率(Vs)均有显著影响,但影响籽粒重量的主要因素是Vmax;氮、磷及氮和磷互作对不同器官干物质积累及其分配影响在不同生育时期表现不一。     

水肥一体膜下滴灌对玉米产量与氮素利用的影响

为探讨水肥一体滴灌对玉米产量与氮素利用的影响,以玉米杂交种‘桂单688’为材料,列区设计,设4个灌水量(A1,A2,A3,A4)和4个施肥水平(B1,B2,B3,B4)进行田间试验。结果表明,灌水量由A4(1237.5 m3·hm-2)提高到A1(2 250 m3·hm-2)时,玉米产量由7 682.2 kg·hm-2提高到8 640.7 kg·hm-2,A1灌水量(2 250m3·hm-2)与B2施肥水平(纯N 191.25 kg·hm-2、P2O576.5 kg·hm-2和K2O 153.0 kg·hm-2)组合可获玉米产量9016.9 kg·hm-2,是最优水、肥配合选择。随着灌水量由A4提高到A1,玉米籽粒蛋白质由9.01%提高到9.92%;同一灌水量下,玉米籽粒蛋白质含量B1B2B3B4;随灌水量增加,氮素利用率、氮素农学效率、氮素生理效率均有所增加,随施氮量增加氮素利用率、氮素农学效率、氮素生理效率均有所降低,同一施肥水平随密度增加氮吸收利用率、氮农学效率、氮生理效率均有所提高。合理的水肥协同优化组合可以提高水分、养分利用效率,是提高产量的关键。     

生物炭施用量对冬小麦产量及水分利用效率的影响研究

通过田间定位试验研究不同用量生物炭施用及传统秸秆还田对黄土高原旱地冬小麦生育期内土壤水分、养分及产量和水分利用效率的影响。试验设置5个处理,分别为对照(CK)、生物炭施用量为15 t·hm-2(BC1)、30 t·hm-2(BC2)、45 t·hm-2(BC3)及秸秆还田(SR)。试验结果表明,土壤硝态氮、铵态氮及速效钾、有机质含量在小麦整个生育期内均随生物炭施用量的增加而增加;土壤储水量(0～200 cm)及速效磷含量随生物炭施用量的增加先增加后减少;产量及水分利用效率随生物炭施用量的增加先增加后减少,当生物炭用量为30 t·hm-2时,产量及水分利用效率最大,分别为6 640 kg·hm-2、18.1 kg·hm-2·mm-1,比对照(CK)分别显著增加17.2%、17.8%;秸秆还田(SR)使作物增产10.5%,但对水分利用效率影响并不显著。因此,施用适量生物炭在改善土壤水肥特性的同时,能够显著提高作物产量及水分利用效率。     

北疆滴灌玉米施氮量估算及减氮增铵效应

根据产量与施氮量函数模型计算滴灌玉米施氮量,并通过减氮增铵改善滴灌玉米氮素营养,探索滴灌水氮一体化下优化施氮策略。2013—2014年两年田间试验表明:玉米产量、干物质量及氮素吸收量均随施氮量的增加显著升高,当施氮量大于435 kg·hm-2时,则呈下降趋势,表现为N435N540N330N225N0;减氮增铵处理的上述指标表现为N375+CPN37575%N375+CPN0,当施氮量在330~435 kg·hm-2时,不同处理的玉米氮素吸收量与氮素收获指数差异均不显著,说明在此范围内减氮增铵对玉米干物质积累、玉米氮素营养及产量无负面影响;根据产量与施氮量间函数关系可得天山北坡滴灌玉米经济最佳产量17 049 kg·hm-2下的施氮量为402.5kg·hm-2;施氮和增铵处理可显著增加玉米穗粒数、单穗重;氮肥偏生产力和氮肥利用率均随施氮量增加而下降,氮肥利用率表现为N225(46.6%)N330(45.8%)N435(43.6%)N540(34.6%);滴灌玉米氮肥偏生产力和氮肥利用率均以75%N375+CP处理最高,分别比施氮量在330~435 kg·hm-2之间其他处理的平均值增加了31.4%、27.9%和5.8%、6.4%,说明减氮增铵可显著提高滴灌玉米氮素养分利用效率;天山北坡滴灌玉米优化施氮量为402.5kg·hm-2,通过施用硝化抑制剂与尿素水氮一体化分次施入可实现减氮93.8 kg·hm-2,并显著提高氮肥利用率。     

氮肥与秸秆还田对陕西关中灌区冬小麦 农田CO2排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法对陕西关中灌区不同氮素用量及秸秆还田处理(190 kg N·hm-2,N190;150 kgN·hm-2,N150; 75 kg N·hm-2,N75; 150 kg N·hm-2+ 5000 kg· hm-2秸秆,N150+S)下冬小麦农田CO2排放及其影响因素进行研究.结果表明:农田CO2排放通量呈明显的季节变化规律,且与温度的动态变化趋势相一致;各处理CO2排放通量与大气温度和土壤温度均具有极显著的指数相关关系,且与大气温度相关性最好;全生长季各处理累积CO2排放量顺序为:N1S0+ S＞ N150≈N190＞ N75,在中低氮水平范围内CO2排放量随施氮量增加而增加,秸秆还田增加了农田CO2排放,排放量较不还田增加18％.     

种植密度与施氮量对旱地地膜玉米产量、水分利用效率和品质的影响

试验以旱地地膜玉米'先玉335'为材料,采用二因素随机区组设计,种植密度设3个水平,分别为:4.5×104株·hm-2(低密度:D4.5)、6.0×104株·hm-2(中密度:D6.0)和7.5×104株·hm-2(高密度:D7.5);施氮量(缓释氮肥)设4个水平:0 kg·hm-2(N0)、150 kg·hm-2(N...     

水氮耦合对滴灌复播大豆干物质积累氮素吸收及产量的影响

为探明不同水氮组合对复播大豆干物质积累、氮素吸收及产量的影响,于2013年7—10月在新疆伊宁县进行了不同滴灌量与施氮量的裂区田间试验。滴灌量为主因子,分设3 000 m3·hm-2(W1)、3 600 m3·hm-2(W2)、4 200 m3·hm-2(W3)、4 800 m3·hm-2(W4)四个灌水梯度;施氮量为副因子,设0 kg·hm-2(N0)、150 kg·hm-2(N1)、300 kg·hm-2(N2)三个水平。结果表明:同一施氮量条件下,随着滴灌量的增加各施氮处理干物质积累平均速率、干物质积累持续时间及氮素吸收量基本表现为"先增后降"的趋势,且均在W3处理(4 200 m3·hm-2)达到最大;在低水量(W1)条件下增加氮肥的投入,有利于增加复播大豆干物质积累,提高复播大豆氮素吸收量,进而提高复播大豆产量,但降低了氮素籽粒生产效率;水分充足时适量增施氮肥能促进大豆干物质的积累,增加植株氮素的吸收量,增加氮素籽粒生产效率,而过量追施氮肥,阻碍根系吸收氮素进入植株体内,降低氮素的利用效率,且W3N1组合条件下,干物质积累量、植株氮素吸收量、产量均达到最大,产量达到3 741.23 kg·hm-2,分别比低水低肥处理(W1N0)、高水高肥处理(W4N2)增加了54.30%、17.02%。     

氮添加对天山高寒草原土壤酶活性和酶化学计量特征的影响

为探究氮添加对高寒草原生态系统土壤酶活性的影响,于2018年在中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站,选择4个氮添加水平（对照,N0,0 kg·hm^-2·a^-1;低氮,N1,10 kg·hm-2·a^-1;中氮,N3,30 kg·hm^-2·a^-1;高氮,N9,90 kg·hm^-2·a^-1）,开展土壤酶活性对氮添加响应的研究,分析土壤酶活性对氮添加的响应特点,土壤酶化学计量比以及土壤酶活性与土壤环境因子的关系。结果表明：与对照相比,氮添加在N3水平显著增加β-1,4葡萄糖苷酶（βG）、β-D-纤维二糖水解酶（CBH）和β-1,4木糖苷酶（βX）酶活性（P < 0.05）,N1和N3水平显著增加碱性磷酸酶（AKP）活性（P < 0.05）,N3水平显著降低多酚氧化酶（PPO）活性（P < 0.05）,氮添加对亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性影响不显著,N3水平下显著增加N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性（P < 0.05）。相关分析表明,8种土壤酶活性均与土壤有机碳（SOC、NAG除外）和总磷（TP）显著相关,与土壤总氮（TN）不相关。研究区土壤酶活性C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.2,与全球生态系统的土壤酶活性C∶N∶P的比值1∶1∶1相偏离,表明该研究区土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析（RDA）进一步揭示出土壤有机碳和土壤全磷含量是影响土壤酶活性的主要因子。     

河套灌区春小麦节水高产农艺措施优化

在前期研究确立的节水灌溉模式基础上,通过四因素五水平二次回归正交设计试验,以基本苗数、种肥磷量、追氮肥量和灌水量四项主要农艺措施为决策变量,以产量和水分利用效率为目标函数,分别建立了内蒙古河套灌区主要农艺措施与春小麦产量和水分利用效率的二次多项式回归模型。分析表明,四项农艺措施对产量影响大小顺序为播种密度种肥磷量施氮量灌水量;对水分利用效率的决定作用表现为灌水量播种密度施氮量种肥磷量。通过频数寻优,定量化地提出了河套灌区春小麦实现节水与高产统一的农艺措施优化组合方案,即基本苗数667.5~717.1万株·hm-2,种肥磷量(P2O5)147.0~175.5 kg·hm-2,拔节期追施氮量(纯N)164.5~186.6 kg·hm-2,拔节期和抽穗期灌水定额分别为909.7~963.0 m3·hm-2,可实现目标产量大于7 500kg·hm-2,水分利用效率1.6 kg·m-3以上。