蔬菜间作对土壤和蔬菜硝酸盐累积的影响

大量氮肥施用,易造成菜地土壤硝酸盐累积并引起地下水硝酸盐污染和蔬菜硝酸盐含量超标。为降低菜田氮素累积及环境污染风险,采用根深差异蔬菜间作的方法,研究其对土壤硝态氮时空变异规律和蔬菜硝酸盐含量的影响,选择根系较深的萝卜和根系较浅的芹菜进行间作种植大田试验。结果表明,无论在作物的生长前期还是收获期,此种间作增加了0～20cm土层NO3^- -N含量,同时降低了20cm以下土层NO3^- -N含量,能够减少土壤中NO3^- -N的向下移动。从土壤NO3^- -N累积剖面分布规律看,间作区0～40cm土层NO3^-—N累积量高于单作区,而40～100cm土层NO3^- -N累积量低于单作区,间作区土壤0—100cm土层NO3^- -N总累积量减少,收获期分别比萝卜和芹菜单作区降低1．4％、9．0％。间作有降低萝卜和芹菜硝酸盐的趋势,而间作区萝卜全氮含量显著高于单作区,同时间作显著提高了萝卜产量,此种间作还能够减少氮素的表观损失。总之,合理搭配的蔬菜间作既能够增强土壤对氮素的保蓄能力,减少土壤NO3^- -N淋移,对蔬菜产量和品质也有一定正效应。     

小麦生长季氮素在紫色土中的迁移和淋失

利用原状回填土渗漏池研究了小麦生长季节氮素在紫色土中的移动特点和淋洗损失以及影响氮素移动和淋失的因素。结果表明,小麦生长期间氮素的移动和淋失主要以NO3^--N为主。小麦生长前期是NO3--N向下移动最强烈的时期,向下淋洗的NO3^--N没有在土壤剖面中累积,小麦收获后NO3^--N在lm土壤剖面中呈均匀分布。氮素淋失量平均为4．81kg／hm^2,淋洗损失的氮占施氮量的1．7％～3．3％。降雨量、氮肥用量、肥料品种和土壤性质影响了NO3^--N在紫色土中的移动和淋失。     

不同氮肥用量下冬小麦土壤剖面累积硝态氮及其与氮素表观盈亏的关系

以在陕西关中地区户县、周至两县连续2年的20余个3414肥料田间试验为研究对象,研究了不同施氮量下冬小麦收获后土壤2 m剖面硝态氮的分布、累积及其与土壤氮素表观盈亏量间的关系。结果表明:随着氮肥用量的提高,土壤剖面硝态氮累积量明显增加,其向土壤下层淋溶的程度也越严重;当施氮量为180～240 kg/hm2时,一些试验点的土壤氮素已经表现出盈余;当施氮量达到270～360 kg/hm2,所有试验点土壤氮素均明显盈余。不同施氮量时土壤表观氮素平衡值（施氮量与氮素携出量的差值）与土壤02 m剖面硝态氮累积量之间呈极显著正相关,说明土壤表观氮素平衡和盈亏决定了土壤剖面硝酸盐的累积状况;土壤氮素表观盈余值每增加100 kg/hm2,02 m土壤剖面硝态氮累积量增加约62.5 kg/hm2。     

引黄灌区灌淤土氮素淋失特征土柱模拟研究

采取土柱模拟实验的方法研究了不同施氮强度对宁夏引黄灌区灌淤土中氮素淋洗损失特征,以期为氮素淋失控制和合理施用提供科学依据。试验设5个氮水平,分别为对照处理(N0)、常规氮水平300 kg·hm-2(N300)、优化氮水平(N240)、2倍常规氮水平(N600)、2倍优化氮水平(N480)。试验结果表明:不同施氮水平淋洗液中NO3--N的浓度表现出先升高后降低的趋势,浓度峰值出现的时间随施氮水平增加逐渐后移,NO3--N是氮素淋洗损失的主要形态,而NH4+-N的淋失损失主要出现在淋洗前期,增加施氮量可以推迟各形态氮素峰值出现时间,增加淋失风险。N240,N300,N480和N600处理总氮累积淋失量分别为94.53、128.02、222.06 kg·hm-2和268.6 kg·hm-2,淋洗损失比例分别为39.38%、42.67%、46.26%和44.77%,当季施入稻田土壤的氮肥极易淋洗到100 cm深度以下,成为浅层地下水的潜在威胁。施入到灌淤土的氮素有39.38%~46.26%通过淋洗途径损失,各处理总氮累积量淋失规律服从对数方程Yt=a+blnt(R2=0.927~0.975)。     

减氮配施有机物质对土壤氮素淋失的调控作用

采用室内土柱模拟试验方法,研究不同氮肥施用下1m土体中氮素的分布和移动特征,揭示土壤氮素动态变化规律。结果表明:FN(农民习惯施无机氮用量)、RN(根据土壤养分供应和作物需求确定的推荐无机氮用量)显著增加了土壤上层NH_4^+-N和NO_3^--N向下层淋失。RN+HA(与推荐无机氮纯养分相等的锌腐酸尿素)和RN40%+OMB(推荐无机氮肥减60%基础上配施自制有机调理物质)可延长上层土壤NH_4^+-N峰值出现时间,降低下层NH_4^+-N。淋溶结束后,等氮量下增施HA较RN降低60cm以下NH_4^+-N残留29.7%～54.2%;降低60—80cm NO_3^--N累积17.4%。RN40%+OMB处理无机氮肥用量最小,0—20cm的NH_4^+-N最高,40—100cm稳定在2.0mg/kg左右;0—20,20—40cm土层NO_3^--N较RN+HA增加12.3%和2.0%,显著降低40cm以下NO_3^--N残留。RN+HA和RN40%+OMB较RN的土壤总无机氮残留分别减少7.4%和20.2%,降低表观淋失率。因此,RN40%+OMB可较好地抑制氮素下移,降低氮素淋失风险,为减少氮素淋失、明确合理氮肥施用方式提供科学依据。     

地下水位波动对不同施氮量农田土壤硝态氮运移影响

明确地下水位波动对农田土壤剖面和地下水NO_3~--N运移的影响,可为减少土壤氮素淋失、降低地下水硝酸盐污染风险提供依据。本研究采用大型土柱温室种植甘蓝,研究2种水位波动(水位不变、水位每隔10 d波动20 cm)和3种施氮量[0 kg(N)·hm~(-2)、225 kg(N)·hm~(-2)、450 kg(N)·hm~(-2)]对土壤含水量、土壤溶液NO_3~--N浓度、地下水NO_3~--N浓度和作物产量的影响。结果表明,水位波动和施氮肥对NO_3~--N运移的影响与土壤剖面深度有关。0～20cm包气带土壤NO_3~--N含量受施氮量影响,过量施氮肥[450kg(N)·hm~(-2)]导致该剖面NO_3~--N累积。20～60cm水位波动带土壤NO_3~--N含量受施氮量和水位波动的共同作用:施氮量增加提高NO_3~--N含量;水位波动降低剖面土壤NO_3~--N含量,水位上升和下降均促进土壤NO_3~--N随着水流运动向下层迁移;剖面土壤硝态氮含量高,增加NO_3~--N进入地下水的风险。60～80 cm淹水区剖面土壤NO_3~--N含量较低。作物产量受水位波动影响不显著。在地下水位埋深较浅的农业区进行氮素污染防控时,不可忽视水位波动对NO_3~--N运移的影响。     

不同水氮条件下双氰胺对设施番茄生长发育和土壤氮素淋失的影响

采用田间小区试验法研究不同水氮条件下硝化抑制剂双氰胺(DCD)对设施番茄生长发育和土壤氮素淋失的影响。结果表明:在优化水氮处理条件下,配施DCD能显著抑制土壤NH4+-N含量的降低,提高氮素利用率;同时降低土壤硝态氮含量,从而减少氮淋失。与传统水氮处理相比,优化水氮配施DCD(W2N2+DCD、W2N3+DCD和W2N4+DCD)可使设施番茄施用氮素的平均利用率由13.84%提高到22.45%;可使表层(0-10cm)土壤的NO3--N淋失量降低49.34%～55.54%,0-30cm土层NO3--N含量降低35.21%～64.88%;平均减少30-120cm土层NO3--N淋失量61.08%～72.00%。同时,优化水氮配施DCD的调控措施还能够显著降低番茄体内硝酸盐含量,改善番茄果实品质,可使番茄果实硝酸盐含量降低51.94%～62.82%,且对番茄产量影响不大。综合评价,与传统水氮处理相比,优化水氮配施DCD处理W2N2+DCD在番茄生长期内减少施氮量59.02%,节约灌溉用水29.80%,能够使土壤0-10cm土壤NO3--N累积量减少54.01%,且在初果期、盛果期、末果期和拉秧期0-120cm剖面中NO3--N累积量分别降低58.32%,72.80%,63.23%和52.60%,并将氮素利用率提高到25.49%,番茄果实硝酸盐含量也降低59.81%,较好地实现了经济和环境效益双赢。     

长期施肥条件下华北平原农田硝态氮淋失风险的研究

利用河北辛集潮土(21年)和北京昌平褐潮土(9年)两个长期定位施肥试验研究了华北平原冬小麦夏玉米轮作体系下农田氮素平衡和硝态氮淋失风险。结果表明,单施氮肥的增产效果有限,昌平试验点甚至出现减产现象;而适量有机肥与氮磷或氮磷钾配施可显著提高作物产量,降低氮素盈余。单施氮肥时,辛集和昌平土壤硝态氮峰值分别达20.7和30.0.mg/kg,出现在160200.cm和90120.cm土层;硝态氮累积量高且大部分集中在根区外土壤,硝态氮淋失风险大。氮磷或氮磷钾肥配施时,硝态氮峰值出现深度上移3040cm,根区和根区外土壤硝态氮累积量均大幅降低,淋失风险明显减弱;在氮磷或氮磷钾肥基础上适量施用有机肥时,硝态氮峰值出现深度进一步上移至根区土壤,深层土壤硝态氮累积量显著下降,淋失风险低。过量施用有机肥或过量施用氮肥时,深层土壤硝态氮累积量大幅增加,甚至超过单施氮肥处理,淋失风险大大增强。研究结果表明,氮磷钾肥与有机肥配合施用是提高作物产量、控制农田硝态氮淋失的重要途径。     

不同施磷量对蔬菜地土壤硝态氮淋失的影响

【目的】在两种蔬菜地土壤上研究不同磷肥施用量对土壤硝态氮淋失的影响,为武汉城郊蔬菜合理施用磷肥和安全生产提供理论依据。【方法】利用大型原状土柱渗漏装置,2种实验土壤(粉质粘土和粉质粘壤土)均为武汉城郊典型蔬菜土壤,分别采自华中农业大学校内蔬菜基地和湖北新洲。试验期间共种植了四种蔬菜(小白菜、 辣椒、 苋菜及萝卜)。试验设置了4个P2O5水平处理(0、 125、 250、 375 kg/hm2),氮肥施用量均为N 750 kg/hm2,钾肥施用量均为K2O 500 kg/hm2。试验期间年降雨量为1043.0 mm,各土柱总灌溉量为120.1 L。秋冬季每15天、 春夏季每10天收集一次淋洗液,另外根据天气和降雨情况适当调节,每次收集淋洗液时记录淋洗液体积并测定淋洗液硝态氮浓度。在每季蔬菜生长成熟后将蔬菜收获称重,烘干后测定蔬菜中氮素含量。【结果】1)与不施磷肥相比,施用磷肥显著增加了两种土壤上小白菜、 苋菜、 萝卜产量以及四季蔬菜总产量,其产量随磷肥施用量增加而增加或显著增加,在磷肥施用量最大时产量达到最大值。粉质粘土上的产量显著低于粉质粘壤土上的产量,粉质粘壤土总产量约是粉质粘土总产量的1.63~2.36倍。2)施用磷肥显著增加了小白菜、 苋菜氮素吸收累积量以及四季蔬菜总吸收累积量,且两种土壤上总氮素吸收累积量均在磷肥施用量最大时达到最大值。粉质粘壤土上氮素总吸收累计量显著高于粉质粘土上氮素总吸收累积量。3)磷肥水平对土壤总渗漏液体积并无显著影响(粉质粘壤土P2O5 125 kg/hm2处理除外),粉质粘土渗漏水量显著大于粉质粘壤土。4)施用磷肥降低或显著降低土壤淋失液硝态氮浓度(粉质粘土苋菜季除外),随着磷肥施用量的增加硝态氮淋失浓度不断降低,4季蔬菜平均淋失浓度最大降低了38.6%(粉质粘土)和28.8%(粉质粘壤土)。5)磷肥施用显著降低了两种土壤上硝态氮淋失量(苋菜季除外),且在粉质粘土上随着磷肥施用量的增加硝态氮淋失量不断降低,而在粉质粘壤土上硝态氮淋失量先降低后上升。粉质粘土硝态氮淋失量显著大于粉质粘壤土,磷肥施用降低硝态氮淋失量分别达到达26.4%~33.7%和23.5%~39.9%。【结论】磷肥施用增加了蔬菜产量和作物氮素吸收累积量,从而显著降低了两种土壤上硝态氮的淋失; 土壤质地对硝态氮淋失有较大影响,质地较轻的粉质粘壤土硝态氮淋失显著小于质地较重的粉质粘土; 粉质粘壤土上施用P2O5量为250 kg/hm2时能提高产量同时减少硝态氮淋失,而粉质粘土上施用P2O5量为375 kg/hm2时能获得较大产量和较少硝态氮淋失量。     

长期不同施肥对土壤剖面中有效硫累积与分布的影响

据估计,到2012年世界农业缺硫量每年达1100万吨,而亚洲和美洲将成为全球最严重的缺硫地区[1]。许多研究表明,施硫肥能增加粮食产量,提高粮食品质和水分利用率等[2-4]。SO42-带负电荷,土壤粘粒和有机质对其吸附很少,主要存留在土壤溶液中随水运动,易于淋失[5]。Bardsley等发现,在粗质地近中性土壤上,大雨后易发生缺硫,主要是由于淋洗损失[6]。SO42-淋溶累积及影响因素国外已有报道[7-10];国内,樊军等[11]在北方旱地黑垆土上进行不同N、P配比与用量的长期定位,对试验土壤剖面有效硫的分布与累积进行了研究;南方水田土壤剖面中发生的硫的淋…     

层状包气带黏土层厚度对硝态氮迁移的影响

层状包气带结构中黏土层对污染物进入地下水具有阻滞作用,黏土层的厚度对硝态氮(NO_3~--N)在包气带迁移中的淋失、累积以及反硝化作用等具有非常重要的影响,而目前关于这方面的研究还不足。该研究通过设置高度为40 cm、砂土与黏土层厚度比分别为3∶1,1∶1,1∶3的"上粗下细"型以及全黏土型的4组填充土柱,采用稳定浓度的定水头淋滤试验,研究黏土层厚度不同的土柱NO_3~--N溶液入渗过程、土壤NO_3~--N淋滤、累积和反硝化特征,进而阐明层状包气带黏土层厚度对NO_3~--N迁移的影响。结果表明:湿润锋运移深度和累积入渗量与入渗时间的关系在溶液穿越砂黏土层界面前后由非线性趋于线性,累积入渗量随黏土层厚度增加而显著减小(P0.05);当土柱内黏土层厚度达到40 cm时,其对NO_3~--N淋滤的阻滞作用明显强于黏土层厚度为10～30 cm的土柱;淋滤试验过程中在砂黏土层界面形成水分滞留层,界面处黏土层中NO_3~--N和NO_2~--N累积量均达到峰值,且随着深度的增加,NO_3~--N和NO_2~--N累积量降低;黏土层厚度差不小于20 cm的土柱内NO_3~--N累积量差异显著(P0.05),而40 cm黏土层的土柱反硝化量[(0.15±0.05) g]显著高于黏土层厚度为10～30 cm的土柱(P0.05),说明当黏土层达到一定厚度时(如40 cm),对NO_3~--N的阻滞作用和反硝化作用具有显著影响,对防止NO_3~--N淋失进入地下水产生重要作用。该研究可为层状包气带土壤条件下农田施肥管理与地下水保护提供科学依据。     

褐土区氮磷在土壤发生层中淋溶的差异性

农业氮磷淋溶已经成为地下水污染最普遍和突出的问题。为揭示氮磷在包气带不同土层的淋溶特征,以典型褐土的5个土壤发生层（耕层、淋溶层、钙积层、黏化层和母质层）为研究对象,采用室内土柱模拟淋溶试验,在施肥量相同的条件下分析不同形态氮磷淋溶量,研究氮磷在不同土壤发生层中的迁移特征及其影响因素。结果表明：1）进行5次淋溶,耕层、淋溶层、钙积层、黏化层和母质层淋溶液中可溶性总氮总量分别为2412.63 mg·L^-1、3028.94 mg·L^-1、244.16 mg·L^-1、3648.99 mg·L^-1和3356.51 mg·L^-1,淋溶层、黏化层和母质层可溶性总氮淋溶量显著高于耕层,而钙积层可溶性总氮淋溶量较耕层显著减少;耕层淋溶液中可溶性总磷总量为0.52 mg·L^-1,且显著高于其他4层。2）在试验初期,耕层、淋溶层的硝态氮、可溶性总氮和正磷酸盐淋溶量显著高于黏化层和母质层,进行到第4、5次淋溶,黏化层、母质层的硝态氮和可溶性总氮淋溶量显著高于其他3层,而各发生层间正磷酸盐淋溶量无显著差异;单次淋溶黏化层和母质层铵态氮淋溶量均显著高于其他3层,而耕层可溶性总磷淋溶量始终显著高于其他各层。3）耕层和钙积层的淋溶液中硝态氮是氮素淋溶的主要形态,占可溶性总氮比例分别为69.0%和85.4%,而在淋溶层、黏化层和母质层中分别为41.3%、5.1%和4.6%;在可溶性磷中,以无机态正磷酸盐为主,最高占可溶性总磷的75.9%。4）土壤有机质含量、阳离子交换量、黏粒含量对土壤氮磷的迁移转化有明显主导作用。有机质与氮磷淋溶量呈显著正相关关系,有机质含量高,会增加淋溶初期氮磷的淋溶风险;而阳离子交换量和黏粒含量则与氮磷淋溶呈显著负相关关系,阳离子交换量大和黏粒多能减少氮磷素的淋溶风险。该试验结果说明,由于5种发生层土壤理化性质不同,各发生层氮磷淋溶特征及其淋溶形态也有差异,并且氮磷的淋溶受土壤本身阳离子交换量、黏粒和有机质含量的影响。     

不同水肥措施下华北露地菜地氮淋溶特征

华北地区典型一年两季露地蔬菜种植系统,蔬菜生长季水热同季、种植管理中水氮供应充足且往往过量,造成大量氮素淋溶到深层土壤,不仅造成水肥资源利用率低,对地下水质也造成威胁。本文以华北潮褐土黄瓜-白菜一年两季典型露地蔬菜为研究对象,利用田间试验研究不同氮肥用量及优化措施(包括抑制剂、生物炭、秸秆还田)以及控制灌溉量对蔬菜产量、土壤氮淋溶及氮平衡的影响。研究结果表明:1)华北典型露地菜地氮肥主要损失去向为深层土壤中积累及氮淋溶。2)农民常规施肥处理[黄瓜季和白菜季各施550 kg(N)·hm~(-2)]淋洗出80cm土壤剖面的总氮占当季氮肥施用量的10.0%,减氮20%和50%分别使总氮淋溶量降低23.8%和45.6%;减氮20%对蔬菜产量没有显著影响,减氮50%对水肥需求量较高的黄瓜产量有显著影响(减产19.6%)。3)减氮20%配合脲酶抑制剂和硝化抑制剂、施用生物炭和添加秸秆还田分别使全年总氮淋溶量比常规水肥处理降低40.7%、43.0%和34.3%,而对蔬菜产量没有显著影响。4)减少灌溉量15%和30%分别使总氮淋溶比常规水肥处理降低43.1%和50.5%,水氮协同调控对降低氮淋溶效果显著;对需水量较高的黄瓜季,灌溉量降低30%黄瓜产量显著降低13.9%。5)高量水肥投入条件下连续种植蔬菜3年6季后,0～80cm土壤剖面硝态氮积累量占0～200 cm土壤剖面积累量的38.2%～50.7%,土壤剖面积累了大量硝态氮而且向深层土壤中移动。因此,合理控制水肥管理,特别是减氮结合脲酶抑制剂和硝化抑制剂配合水分管理,是经济可行的有效阻控土壤氮淋溶的措施。     

The effect of crop, N-level, soil type and drainage on nitrate leaching from Danish soil

Abstract. Nitrate leaching measurements in Denmark were analysed to examine the effects of husbandry factors. The data comprised weekly measurements of drainage and nitrate concentration from pipe drains in six fields from 1971 to 1991, and weekly measurements of nitrate concentration in soil water, extracted by suction cups at a depth of 1 m, from 16 fields in 1988 to 1993. The soils varied from coarse sand to sandy clay loam.
The model used for analysing the data was: Y = exp (1.136–0.0628 clay + 0.00565N + crop ) D^0.416, with R²= 0.54, where Y is the nitrate leaching (kg N/ha per y), clay is the % clay in 0-25 cm depth (%), N is the average N-application in the rotation (kg/ha/y) and D is drainage (mm/y). The most important factor influencing leaching was the crop type. Grass and barley undersown with grass showed low rates of leaching (17-24 kg/ha/y). Winter cereal following a grass crop, beets, winter cereals following cereals and an autumn sown catch crop following cereals showed medium rates of leaching (36-46 kg/ha/y). High rates of leaching were estimated from winter cereals following rape/peas, bare soil following cereals and from autumn applications of animal manure on bare soil (71-78 kg/ha/y). Estimates of leaching from soil of 5, 12 and 20% clay were 68, 44 and 26 kg/ha/y, respectively. Leaching was estimated to rise significantly with increasing amounts of applied N.
The model is suitable for general calculations of the effects of crop rotation, soil type and N-application on nitrate leaching from sandy soil to sandy clay loarns in a temperate coastal climate.     

分根区交替灌溉和氮形态影响土壤硝态氮的迁移利用

采用模拟土柱利用15N标记于土层10~20 cm、40~50 cm的方法,并设置不同形态氮肥供应(铵态氮、硝态氮)、灌溉方式(常规灌溉CI、分根区交替灌溉APRI),研究APRI下土壤中不同层次硝态氮的去向以及不同形态氮肥的影响。结果发现,APRI节水34.31%而不显著影响产量(P0.05)。随着15N标记层次下降,番茄植株对15N吸收利用率以及番茄收获后15N在1 m土层内的残留量显著下降,损失率显著增加。CI对10~20 cm土层的15N淋洗作用强于40~50 cm土层,APRI对10~20 cm的15N淋洗作用相对CI减弱,而促进了40~50 cm土层中61.3%的15N向上层土壤迁移。APRI下15N的损失率显著降低,利用率没有大幅度下降。相对于铵态氮肥料,硝态氮供应由于促进了植株生长及对15N的吸收,造成番茄收获后1m土层内15N累积量减少,而损失率与相应铵态氮供应的处理没有显著差异。因此分根区交替灌溉能够减少土壤中硝态氮的淋洗,并能够促进下层土壤硝态氮向上迁移,减少损失,增加植物吸收利用的机会;不同形态氮肥通过影响植物生长而影响土壤中硝态氮的去向。     

黄土高原南部夏季不施肥种植玉米对旱地土壤残留养分的利用

夏季降水是造成我国西北黄土高原区旱地土壤硝态氮淋溶的主要原因。通过田间长期定位试验研究了冬小麦收获后,不施肥种植夏玉米而利用土壤残留养分阻止硝态氮淋溶的效应。结果表明,小麦播前施氮量增加,夏玉米收获期生物量和子粒产量增加,但磷肥用量增加对其影响不明显。小麦播前施氮量增加,夏玉米氮磷钾累积增加,施磷量增加,氮钾素累积降低,磷素累积无显著变化。土壤剖面含水量随小麦播前施氮量增加而降低,不同施磷量土壤剖面水分累积量的差异显著减少。不施肥种植夏玉米可以有效阻止和减少土壤剖面硝态氮淋溶,但在小麦播前施氮240和320kg·hm^-2时仍有较明显淋溶,其累积峰逐渐向深层土壤转移,造成氮素损失。施磷时,土壤剖面0-220cm硝态氮累积量下降,220cm以下土层变化不明显。     

设施菜田土壤剖面中的反硝化特征

利用田间原位硅胶管法和自动连续在线培养监测体系（Robot 系统）,分别监测了设施菜田不同施肥处理土壤剖面N2O浓度以及不同土层土壤反硝化潜势、NO和N2O产生潜势。结果表明:灌溉施肥后,传统施肥处理（CN）土壤剖面50 cm和90 cm处的N2O浓度都会出现峰值,50 cm处的N2O浓度峰值都高于90 cm处; 50 cm处的N2O变幅在2.15～50.77 l/L 之间,90cm处的变幅在2.57～14.05 l/L 之间;空白处理（CK）剖面N2O浓度几乎不受灌水的影响,50 cm和90 cm处的N2O浓度变幅较小,在1.43～2.75 l/L 之间。反硝化潜势、NO和N2O产生潜势的监测结果显示,040 cm土层反硝化较为强烈;40100 cm土层中由于受碳源限制,反硝化发生及强度明显滞后,添加碳源,经过48 h培养后,能够达到与表层反硝化潜势相当的程度;厌氧条件下,上层040 cm土壤的N2O和NO产生量远高于底层40100 cm的。由此推测,原位监测的高N2O浓度,可能来源自上层的扩散,因而田间表层通量观测数据可能会低估N2O产生量。底层土壤有一定反硝化潜势,当施用有机肥后,底层土壤氮素反硝化损失不容忽视。     

Nitrate leaching in an Atlantic Coastal Plain soil amended with poultry manure or urea-ammonium nitrate: Influence of thiosulfate

Nitrate leaching, which can lead to groundwater contamination, is a common occurrence, especially in sandy, well drained soils. Nitrogen from poultry manure (PM) and ammonium fertilizers has been shown to undergo rapid nitrification upon addition to soils, making it highly susceptible to nitrate leaching. Any management technique that could delay nitrification and thereby reduce nitrate leaching would be desirable. Ammonium thiosulfate has been shown to be an effective nitrification inhibitor in laboratory studies and may be useful in reducing nitrate leaching. Soil columns, 75 cm long and inner diameter 19.6 cm, were packed with a reconstituted profile of a Rumford loamy sand and amended with urea-ammonium nitrate (UAN) or PM. Corn was grown in the columns to create a dynamic soil/plant system. Columns were placed in a greenhouse and were leached periodically for a period of 10 weeks with deionized water in amounts intended to simulate early spring and summer rainfall patterns in the Atlantic Coastal Plain. Column leachates, as well as plant and soil samples were collected and analyzed for NO₃-N and NH₄-N. Nitrate-N leaching was largely dependent upon the amount of water moving through the system. Ammonium thiosulfate did not significantly decrease NO₃-N leaching or increase plant N uptake when used in combination with UAN or PM. Comparable amounts of NO₃-N leaching were observed for the UAN and the PM treated column. Additionally, large amounts of NO₃-N leaching were observed with the control columns, suggesting that residual soil N from previous crops can contribute significantly to NO₃-N leaching and may deserve further investigation.     

华北潮土冬小麦-夏玉米轮作包气带氮素淋溶机制

合理水氮管理可以实现作物目标产量和品质、维持土壤肥力和降低环境污染。然而,自20世纪90年代以来,我国农田过量施氮和大水漫灌等问题突出,引起农业面源污染日趋加重,地下水硝酸盐污染成为一个普遍现象。本文以华北潮土区冬小麦-夏玉米体系为研究对象,采用数据整合和文献分析的方法,阐明了典型农田硝态氮淋溶的时空特征及影响因素,研究了地表裂隙和土壤大孔隙对硝态氮淋溶的影响,定量了氮素在地表-根层-深层包气带-地下水的垂直迁移通量及过程。结果表明,农户常规管理的冬小麦-夏玉米轮作体系氮素盈余较高(299～358kg·hm~(-2)·a~(-1)),导致土壤根区和深层包气带累积了大量的硝态氮。冬小麦季硝态氮的迁移主要受灌溉影响,以非饱和流为主,且迁移距离较短;春季单次灌溉量低于60 mm,可以有效控制水和硝态氮淋溶出根区。冬小麦耕作和灌溉引起的地表裂隙对水氮运移的贡献不大。雨热同期的夏玉米季,土壤水分经常处于饱和状态,再降雨就可以导致硝态氮淋溶出根层进入深层包气带。夏玉米季极易发生硝态氮淋溶事件(占全年总淋溶事件的81%左右),硝态氮淋溶量占全年总淋溶量的80%左右,且单次淋溶事件的淋溶量较高。大孔隙优先流对夏玉米季根区硝态氮淋溶的贡献率在71%左右,这些硝态氮脱离了作物根系吸收范围,反硝化作用对硝态氮去除具有一定作用。在华北气候-土壤条件下,特别应注意冬小麦收获后土壤不应残留过多硝态氮,以避免夏玉米季降雨发生大量淋溶;夏玉米季需要注意施氮与作物需氮的匹配。由于夏玉米追肥困难,生产上提倡一次性施肥措施,控释肥应该能够发挥更大作用。未来气候变化,导致夏季极端高强度降雨事件的频率增加,将会加剧包气带累积硝态氮通过饱和流或优先流向地下水的迁移。合理的水氮管理是从源头上减少硝态氮向深层包气带和地下水迁移的主要措施。     

Nitrate retention and leaching in variable charge soils of a watershed in São Paulo state,Brazil

Abstract

Two Oxisols [Dusky Latosol (LR) and Dark‐Red Latosol (LE)] and one Entisol [Quartzous Sand (AQ)] of a watershed situated at the boundaries of the most important Brazilian aquifer, and intensively cropped to sugarcane, were studied in relation to their nitrate retention and leaching potential, and related electrochemical properties. Nitrate leaching tests carried out with repacked soil columns showed that deep layers of the subsoils, in which electrochemical conditions favor nitrate retention (e.g., net charge near zero, and ZPC larger than pH in water) required a larger number of pore volumes (npv) of leaching solutions for nitrate peak elution and nitrate depletion than surface layers, in which nitrate retention is not favored. Well defined regions of nitrate accumulation were detected in the 220–460 cm layer in the LE and 40–600 cm layer in the AQ. In these regions nitrate concentrations varied from 0.06 to 0.22 and 0.08 to 0.20 cmol_c kg^‐1, against 0.03 to 0.05 cmol_c kg^‐1 in the upper and underlayers. Nitrate distribution curves in the LE profile in the years 1995 and 1997 presented similar shapes and positions, indicating that the accumulation region remained almost unaltered, and stationary, in this period. Nitrate accumulation was related to soil electrochemical conditions favorable to nitrate retention.