山东省地下水硝酸盐含量状况及影响因素研究

国内外大量研究表明,地下水硝酸盐污染已成为普遍问题。为了摸清山东省地下水硝酸盐污染状况,通过调查取样分析,对本省地下水硝酸盐含量状况及其影响因素进行了研究。结果表明,山东省地下水NO3--N含量总体较低,平均为7.4mg.L-1,仅有2%的地下水超过了我国地下水质量标准（GB/T14848—1993）。地区之间地下水硝酸盐含量有很大的差异,其中临沂市NO3--N含量最高,达10.6mg.L-1。受降雨影响,雨季后地下水硝酸盐含量下降。农田利用类型对地下水硝酸盐含量影响较大,在粮田、设施菜地、露天菜地、果园4种类型中,设施菜地影响最大,NO3--N达到13.1mg.L-1,其次为果园。随着埋藏深度的增加,NO3--N含量呈先升后降的趋势,最大平均值出现在埋深20~50m的地下水中,达8.5mg.L-1。     

甜玉米作为填闲作物对北方设施菜地土壤环境及下茬作物的影响

在北方设施菜地雨季休闲敞篷期种植填闲作物（甜玉米）,通过现场采样及室内分析测试,研究了正常施肥条件下休闲和填闲前后NO3--N的淋失状况、土壤电导率的变化以及对下茬作物产量和品质的影响。结果表明,种植填闲作物较休闲处理0～100cm土壤硝态氮表观损失量减少了28.4kg·hm-2,剖面NO3--N的累积峰也低于休闲处理;种植填闲作物可以显著降低表层土壤（0～20cm）的电导率,较正常休闲处理低41.4%;种植填闲作物并未造成下茬作物产量的降低,同时可显著降低下茬作物果实中硝酸盐含量,较休闲处理降低了28.9%。从降低NO3--N淋失的角度看,雨季敞篷休闲期种植填闲作物可以作为减少氮素淋失的一种有效手段,同时,对提高下茬作物品质,降低可食部分硝酸盐含量有明显的作用。     

上海市郊菜地土壤和蔬菜硝酸盐含量状况

研究了不同种植制度对农田土壤和蔬菜NO3--N含量的影响。结果表明,由于管理方式不同,土壤NO3--N含量依次为:大棚蔬菜地>露天蔬菜地>传统菜地;不同种类蔬菜硝酸盐含量绿叶菜类>豆类>瓜类>茄、果类>食用菌。叶菜类中硝酸盐含量均超过一级标准,污染指数高达3.50,污染最重;豆类,瓜类,茄、果类,食用菌样品中硝酸盐没有超过一级标准的,污染较轻。     

太湖地区大棚菜地土壤养分与地下水水质调查

为了解和评价太湖地区大棚菜地土壤肥力及其周边地下水硝酸盐和氨氮含量状况,以直湖港小流域为研究区域,采集大棚和露天菜地土样192和54个,浅层地下水样26和10个,分析土壤速效养分、全氮和有机质含量,土壤pH和EC值,地下水硝酸盐和氨氮含量。结果表明,直湖港小流域大棚菜地耕层土壤速效氮含量为279 mg/kg,是露天菜地的2.6倍。大棚菜地耕层土壤速效磷、钾含量分别为188 mg/kg和203 mg/kg,与露天菜地无显著差异。大棚菜地耕层土壤速效氮磷钾含量均高于全国第二次土壤普查分级的最高标准,且氮磷钾养分表聚严重。耕层土壤有机质含量偏低为13/kg;大棚菜地耕层土壤pH值为5.6呈弱酸性,37%的该区大棚菜地种植面积土壤pH值低于作物生理障碍的临界值,该区16.4%的大棚蔬菜种植面积土壤EC值超过作物生育障碍临界值。参照我国生活饮用水卫生标准评价,结果表明,直湖港小流域大棚菜地周边浅层地下水硝酸盐超标率为35%,氨氮超标率为8%。     

设施菜田不同施氮处理对硝酸盐迁移和积累的影响

在设施菜地条件下,研究了氮肥减施及配施抑制剂处理在黄瓜生长期对土壤NO3--N迁移累积的影响。结果表明,氮肥减施处理可显著降低土壤表层和整个土体的NO3--N含量。常规施氮量时0~40 cm土层的NO3--N含量均高于其它处理,减氮30%后0~40 cm土层未出现NO3--N显著积累现象;氮肥配施抑制剂处理不同程度降低了土壤NO3--N含量,且抑制硝态氮向下层土壤淋失,其中抑制剂组合的效果最好。氮肥配施抑制剂,可以有效控制NO3--N在土壤和植物体内的过量累积,减少硝态氮淋溶损失。     

紫色土坡耕地硝酸盐流失过程与特征研究

通过对紫色土坡耕地地表径流、壤中流径流过程及其硝酸盐含量的长期监测,研究紫色土坡耕地硝酸盐流失特征。结果表明,径流过程对紫色土坡耕地硝酸盐流失过程影响明显。地表径流过程中硝酸盐含量随降雨历时表现为先升后降的趋势,而壤中流过程则表现为不断上升、趋于稳定的趋势。紫色土坡耕地硝酸盐流失潜在的环境风险极大,历次降雨产流事件中地表径流和壤中流NO3--N平均含量分别为0.73±0.17 mg L-1、21.72±2.05 mg L-1,其中,75%的地表径流NO3--N含量超过0.5 mg L-1,85%的壤中流NO3--N含量超过10 mg L-1。紫色土坡耕地地表径流NO3--N年流失负荷为0.93±0.05 kg hm-2,壤中流NO3--N年流失负荷为33.51±2.73 kg hm-2,分别占当季施肥量的0.62%、22.34%,随壤中流淋失是紫色土坡耕地硝酸盐流失的主要途径。紫色土坡耕地硝酸盐流失不仅可能造成当地地表水富营养化,而且可能造成当地浅层地下水硝酸盐污染,将加剧长江上游水环境压力。     

不同施氮量对太湖地区新增设施菜地土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,研究了太湖地区大棚蔬菜不同施N量对土壤NO3--N累积及其土壤电导率、pH和蔬菜产量品质的影响.结果表明:土壤NO3--N的累积与施N量呈正比,种植两季蔬菜后,农民习惯施N下的土壤NO3--N从35 mg/kg上升到221.35 mg/kg;土壤电导率、pH与NO3--N含量显著相关,其中电导率与NO3--N的关系更为密切,相关系数达到0.832.NO3--N的累积导致蔬菜的产量与品质下降,与莴苣、芹菜施N量分别为312、384 kg/hm2的处理相比,农民习惯施N处理下的莴苣和芹菜产量分别下降了11.8％和33.9％,Vc含量下降了17％和36.6％,而硝酸盐含量增加了22.3％和32％,农民习惯施N处理下的两季蔬菜硝酸盐含量均达到三级污染,可危害人体健康.     

有机种植条件下水肥管理对氮素淋洗和氮素平衡的影响研究

利用自流式农田地下淋溶收集装置,研究设施蔬菜有机种植中有机肥与水的不同管理模式下氮素淋洗的变化特征,并对土壤-作物体系的氮素表观平衡进行评估。结果表明,有机肥施肥量对淋洗液中NO3--N浓度有明显影响,并在施肥后60 d左右出现峰值,种植期间的淋溶液中NO3--N的平均浓度最高达到61.57 mg/L。施肥量明显影响氮素累积淋洗量,常规水肥管理(施有机肥N量718.2 kg/hm2,灌溉量1 200 mm)下氮素淋失量最大,为17.32 kg/hm2;而水肥减量管理(施有机肥N量359.1 kg/hm2,灌溉量700 mm)下,氮素淋失量明显降低,为10.78 kg/hm2。在0~90 cm的作物-土壤体系中,常规施肥管理下的氮素平衡值超过300 kg/hm2,而减半量施肥的平衡值在15.0 kg/hm2以下,有效地维持了系统氮素平衡。     

田块尺度上土壤/地下水中硝态氮动态变化特征及模拟

以青岛市大沽河下游地区冬小麦–夏玉米轮作农田为对象,通过田间试验和室内分析,研究了不同深度土壤和地下水中NO3–-N在一个轮作周期内的动态变化特征,探讨了不同氮肥施用量和灌溉量对土壤-地下水系统中NO3–-N时空分布的影响,并基于土壤水动力学和溶质运移理论对土壤中NO3–-N运移过程进行了数值模拟。模拟结果表明:小麦季施氮(N)量达到380 kg/hm2,玉米季施氮量达到290 kg/hm2时,季末剖面深度130~160 cm土壤NO3–-N含量超过10 mg/kg;由地下水NO3–-N月累计量估算模型得出,NO3–-N在6月和8月向浅部地下水的淋失量最大,分别为7.20、7.67 mg/L。     

有机肥与氮肥配施对日光温室黄瓜和土壤硝酸盐含量的影响

在保护地栽培条件下,采用裂区设计,研究不同有机肥用量和氮肥用量配施对黄瓜NO3--N含量、不同层次土壤NO3--N含量动态变化的影响。结果表明:增施氮肥显著提升黄瓜果实NO3--N含量,氮肥与有机肥配合能够降低黄瓜NO3--N含量,交互作用极显著。高有机肥用量与高氮肥用量施用及施用氮肥不配合有机肥,保护地黄瓜NO3--N含量达到二级污染程度。黄瓜NO3--N含量、土体NO3--N的供应水平和积累量与有机肥、氮肥的施用密切相关,高量施用有机肥上层土壤NO3--N易积累,高氮肥用量(N3)处理易使土体积累NO3--N,施用有机肥能够减弱土壤中NO3--N的淋失。生产中降低黄瓜NO3--N含量和土体NO3--N淋失、积累量的施肥措施是:施用有机肥量为45~90 thm-2,施用纯氮水平为450~750 kghm-2。     

不同施氮情况下小麦玉米间作土壤硝态氮的动态变化

本文主要研究了0、210、420和630kg/hm2（NO、N1、N2和N3）4种不同施氮量对小麦玉米间作土壤硝态氮(NO-3-N)含量动态变化的影响。结果表明,0～200cm土层硝态氮的含量整体表现为N3>N2>N1>N0。各生育时期低氮水平下0～60cm土层,中、高氮水平下的0～80cm土层土壤硝态氮含量变化显著。0～60cm土层土壤硝态氮累积量随作物生育时期的变化呈“双峰”曲线,峰值分别出现在小麦挑旗期和玉米大喇叭口期,而60～200cm土层土壤硝态氮累积量的变化呈“单峰”曲线,峰值出现在玉米大喇叭口期。N0处理硝态氮累积量各生育时期变化差异较小。小麦与玉米共生期内0～200cm土层硝态氮含量表现为玉米带>小麦带,差异最大的时期为小麦灌浆期和玉米大喇叭口期。土壤硝态氮向深层的运移量随施氮量增加而增加,与N0相比,施氮后100～200cm土层硝态氮累积量小麦带增加了1053～6253kg/hm2,玉米带增加了1791～7039kg/hm2。优化氮肥施用比例,适当降低小麦播前施氮量可减小土壤硝态氮深层淋溶的风险。     

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。     

不同轮作模式对太湖地区大棚菜地土壤氮淋失的影响

为控制太湖地区设施菜地氮素淋失,减小地下水污染风险,本研究选取2种轮作模式,即芹菜-番茄-莴苣（模式1）和金花菜-番茄-莴苣（模式2）,2种轮作模式下分别设置2个施氮量水平,即习惯施氮（N1）和减量施氮（N2）,研究不同轮作模式和施氮水平对设施菜地全年氮素淋洗的影响,并观测了不同轮作模式下土壤硝态氮含量、 电导率和pH的变化。结果表明,与模式1 相比,模式2可分别使N1和N2处理的淋洗液中的 NO-3-N 平均浓度降低了36%和38%,进而使全年总氮淋洗量减少了41% 和38%,但淋洗液体积不变。模式2 结合减量施氮（N2）对设施菜地氮素淋失阻控效果最佳,全年总氮淋失量为63.0 kg/hm2,而年经济效益最高,可达 51.9104 Yuan/hm2,最大经济效益提高29%。一年三季蔬菜收获后,N1处理下模式2的土壤硝态氮含量（020 cm）为189.2 mg/kg,而模式1的高达269.3 mg/kg。因此模式2可分别使N1和N2水平下的土壤硝态氮含量减少30% 和 26%,同时也显著降低了土壤pH和电导率（P＜0.05）。在太湖地区,选择需氮量较少的作物进行合理优化轮作（如金花菜-番茄-莴苣轮作模式）,是减少设施菜地氮素流失的有效手段,且具有较好的经济效益。     

氮肥运筹对稻茬小麦土壤硝态氮含量、根系生长及氮素利用的影响

以宁麦9号为材料,研究施氮量及氮肥基追比例对稻茬小麦土壤硝态氮含量、根系生长、植株氮素积累量、产量和氮素利用效率的影响。结果表明,拔节前0-60cm土层硝态氮含量随基施氮量的增加而显著增加,随生育进程的推进各处理硝态氮显著向下层土壤淋洗;拔节期追施氮肥显著提高了孕穗期0-40cm土层硝态氮含量,且随追施氮量的增加而显著增加,N300和N3/7处理硝态氮显著向40-60cm土层淋洗。根系主要生长于0-20cm土层,拔节前各土层根长密度均随基施氮量的增加而增加,拔节后则随施氮量增加和适当的追肥比例而增加。各施氮处理均以拔节至开花期为小麦氮素积累高峰期。适宜增加施氮量并适当提高追肥比例,有利于提高产量、植株氮素积累量和氮素利用效率。因此,在小麦生产中,适当降低施氮量并提高拔节期追肥比例有利于促进小麦根系生长和植株氮素积累,进而提高小麦产量并减少硝态氮淋洗损失。     

留茬对小麦/玉米间作氮素吸收和硝态氮分布、淋失的影响

为减少高产农田硝态氮累积对地下水的潜在污染,在甘肃石羊河流域绿洲灌区设置裂区试验,研究不同留茬方式对单作小麦、单作玉米、小麦/玉米间作氮素吸收、土壤硝态氮分布、淋失的影响。结果表明:不同留茬方式对作物籽粒、秸秆含氮量影响较小。间作比单作显著提高了作物的籽粒吸氮量和氮收获指数;2种作物无论间作或单作,立茬土壤0-20cm硝态氮累积显著高于焚烧和翻还,20-60cm则相反,60cm以下受留茬方式影响差异不显著;土壤硝态氮残留单作小麦翻还比焚烧和立茬处理分别高11.41%和8.13%,单作玉米焚烧比立茬和翻还分别高26.97%和17.02%;植株总吸氮量小麦/玉米间作立茬和翻还分别比焚烧高9.58%和6.10%;硝态氮淋失量小麦/玉米间作平均比单作处理低30.75%,小麦/玉米间作立茬和翻还分别比焚烧处理低28.04%和10.23%。综上所述,小麦/玉米间作立茬硝态氮淋失最少,更有利于环境保护。     

重庆市主要土壤类型硝态氮淋失及其影响因素

采用SRC(Soil-Resin-Core)装置,研究了重庆市主要土壤类型硝态氮淋失的差异以及硝态氮淋失与硝态氮含量、有效氮含量、降雨和气温等4个方面的关系。结果表明:酸性紫色土的硝态氮淋失量最大,而黄壤与碱性紫色土的硝态氮淋失量较小。酸性紫色土硝态氮含量、有效氮含量与硝态氮淋失量之间显著相关,而黄壤和碱性紫色土的硝态氮含量、有效氮含量与硝态氮淋失量之间没有显著的相关性。降雨量、气温也是引起硝态氮淋失的原因。农田施肥对地下水的污染受施肥量、施肥次数、降雨量和气温等综合作用的影响,可采取控制氮肥用量,减少施用人粪尿,避免在降雨量大的时期追肥的措施。     

不同农业种植方式对土壤中硝态氮淋失的影响研究

农田氮素损失是造成农业非点源污染的主要原因之一,其中由于大量施用氮肥引起的土壤氮素淋溶损失又是农田氮素损失的重要途径。针对农业不同种植条件下氮素损失控制难题,本文通过田间试验研究集约化种植和常规种植两种土地利用方式下,土壤硝态氮迁移特征及动态变化规律,来评估不同农业种植方式对地下水污染的潜在风险。结果表明:集约化种植区施肥量和灌溉量较大,硝态氮的淋失浓度明显大于常规种植园,土壤硝态氮浓度随时间和空间变化也最为显著。集约化种植区的地下水污染程度远远大于常规种植区,集约化种植葡萄园地下水中的硝态氮含量平均值11.2mg/L,是常规种植区平均值1.35 mg/L的8倍,集约化种植区过量施肥增大了土壤硝态氮的淋失风险,对生态环境构成了潜在的污染威胁。研究结果可为农业集约化种植区防治农业非点源污染和优化田间管理措施提供科学依据。