沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮的时空变化

沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮存在着时空变化。本文对腾格里沙漠和毛乌素沙地沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮的含量进行了测定。结果表明,在剖面的垂直方向,土壤铵态氮和硝态氮含量均随土壤深度的增加而减小;在沙丘的水平方向,从丘顶、丘坡到丘间地,土壤铵态氮和硝态氮含量均趋于增加,但20～40cm土层的硝态氮/铵态氮比(硝/铵比)逐渐降低。而其时间变化体现于演替系列的进程中,演替系列前中期,土壤铵态氮含量逐渐增加,演替系列中后期,硝态氮含量逐渐增加;0～20cm土层硝/铵比的变化与上述趋势相同,而20～40cm土层硝/铵比的变化则没有这种规律。可见,在沙丘固定过程中,土壤铵态氮和硝态氮均表现出明显的时空变化规律,这种时空变化规律是植被与环境综合作用的结果,进而影响植物生长与植被动态。     

宁夏引黄灌区日光温室集约种植区浅层地下水硝态氮含量与耕层土壤硝态氮含量的关系

  目的  探讨宁夏引黄灌区日光温室集约种植区地下水硝态氮污染现状及其与土壤硝态氮含量之间的关系,为有效防治地下水硝态氮污染及土壤盐渍化提供理论依据。  方法  通过抽样调查方法,采集7个典型日光温室集约种植区不同时期的214个地下水样及102个0 ~ 20 cm土壤样品,分析了地下水和土壤的硝态氮含量及电导率等。  结果  地下水样本硝态氮含量超过Ⅲ类水标准的达53.3%;近80%的土壤样本呈现出不同程度的盐渍化,其中中度盐化土占57%。当地下水硝态氮含量大于40 mg L?1时,地下水电导率、土壤电导率和土壤硝态氮含量均随地下水硝态氮浓度增加而急剧增加。土壤电导率与土壤硝态氮含量之间呈极显著线性函数关系,决定系数达0.376。土壤硝态氮含量与地下水硝态氮含量之间呈极显著的指数函数关系,土壤电导率与地下水电导率之间呈极显著的线性函数关系。  结论  宁夏典型日光温室集约种植区的地下水硝态氮污染和次生盐渍化严重,并与土壤硝态氮含量和盐渍化密切相关。     

猪场废水灌溉对潮土硝态氮含量变化的影响

该文应用猪场废水处理工艺中3个阶段的出水（原水—猪圈舍干清粪后冲洗直接流入积水池的水;厌氧水—原水经厌氧池处理后的出水;仿生态塘水—经曝气和植物吸收处理的厌氧水）与地下水1︰5（体积比）配比和厌氧水不同灌溉量进行冬小麦小区灌溉试验,通过监测土壤硝态氮含量动态变化和残留量筛选适宜的混合水类型和厌氧水灌溉量,为制定合理的猪场废水灌溉制度提供理论依据。试验结果表明：应用3种混合水灌溉0～100 cm土壤剖面硝态氮含量随深度增加呈现“S”形变化趋势,小麦收获后各层土壤硝态氮含量均比初始值有所增加;收获后3种混合水灌溉处理0～100 cm土层中的硝态氮累积量比拔节期均有很大增加,仿生态塘水︰地下水1︰5处理变化幅度最小,较适宜灌溉;厌氧水灌溉量与土壤中硝态氮淋溶量和残留量成正相关关系,中灌水量（500 m3/hm2）较适宜。灌浆期灌水大大增加了收获后土壤中的硝态氮含量,灌浆期宜使用地下水灌溉。     

ALMANAC作物模型参数的敏感性分析

为了方便模型数据库的组建,降低模拟结果的不确定性,本文根据山东禹城综合试验站2000-2003年的田间试验资料,进行AL-MANAC模型模拟冬小麦和夏玉米的验证。在此基础上采用OTA（即每次只改变其中1个参数）方法,对模型的土壤参数和作物参数进行敏感性分析。验证结果表明,ALMANAC模型能够较好地模拟冬小麦和夏玉米的产量和叶面积指数的动态变化,冬小麦和夏玉米模拟产量的相对误差（RE）为-8.6%~6.0%、-3.5%~7.2%,叶面积指数的RE为-13.1%~14.8%、-13.0%~12.2%;敏感性分析显示,土壤参数中的径流曲线数、土壤容重、田间持水量和土层厚度对模拟结果影响显著,其次为初始含水量和凋萎湿度,再次为粉粒含量、砂粒含量和土壤反射率;作物参数中的收获指数、光能利用率、热量单元指数、叶面积增长期占生长期的比例,对模拟结果影响显著,其次为作物生长最适温度、消光系数、作物生长下限温度、最大根深、最大叶面积指数、群体动态参数,再次为光能利用降低参数、叶面积指数动态曲线参数、叶面积指数衰减速率。     

长春地区河水和地下水中氮含量的时空变化

以伊通河流域农业种植区为研究点,从2009年5月到2009年10月通过对地下水及河水的取样和实验室分析,系统全面地研究了河水和地下水中铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的含量状况,及其在时间和空间上的变化趋势。结果表明:通过无重复双因素方差分析表明,该调查区地下水和河水中NO3--N、NH4+-N、NO2--N含量均表现为在不同月份差异显著,不同样点之间差异显著的特点。地下水中的NH4+-N和NO2--N含量基本上呈现由上游到下游逐渐增加的趋势,NO3--N含量的空间变化趋势并不明显。河水中的NH4+-N、NO2--N含量与各个调查点的地理位置呈极显著的正相关,其相关系数(r)分别为0.918 2**和0.809 1**(n=15)。NO3--N含量与各个取样点位置的相关性不显著(r=0.218 6,n=15)。表明从上游到下游,河水中三氮含量有增加的趋势,其中NH4+-N最明显,NO3--N最不明显。     

不同水氮处理对菠菜硝酸盐累积和土体硝态氮淋洗的影响

利用土柱模拟方法，研究了两种水分供应条件下的5种氮素水平对菠菜生长、植株叶柄硝酸盐累积及土体硝态氮淋洗的影响。结果表明，低供水量抑制了波菜的生长，极大地限制了作物根系对氮素的吸收利用。而在水分供应量较高的条件下，植株干重随肥用量的增加而增大，同时体内硝酸盐含量也随之升高。土柱施氮（N）量达1．33g时，植株体内硝酸盐含量超过了3000mg.kg^-1的蔬菜限量标准。     

水氮互作对小麦土壤硝态氮运移及水、氮利用效率的影响

为给强筋小麦(Triticum aeativum L.)高产优质栽培的水、氮合理运筹提供理论依据,在高产地力条件下,选用强筋小麦品种济麦20,设置不施氮（N0）、施氮180 kg/hm2 （N1）、240 kg/hm2 （N2）3个施氮水平,每个施氮水平下设置不灌水（W0）、底墒水+拔节水+开花水（W1）、底墒水+冬水+拔节水+开花水（W2）、底墒水+冬水+拔节水+开花水+灌浆水（W3）4个灌水处理,每次灌水量均为60 mm,研究了水氮互作对麦田耗水量、土壤硝态氮运移、氮素利用效率和水分利用效率的影响。结果表明,（1）增加施氮量,开花期和成熟期0—140 cm各土层的土壤硝态氮含量显著升高;增加灌水时期,土壤硝态氮向深层的运移加剧,成熟期0—80 cm各土层的土壤硝态氮含量降低,120—140 cm土层的土壤硝态氮含量升高。N1W1处理在开花期0—60 cm土层的土壤硝态氮含量较高,成熟期土壤硝态氮向100—140 cm土层运移少,有利于植株对氮素的吸收。（2）随施氮量的增加,子粒产量先升高后降低,以N1最高。N1水平下,W1处理获得了较高的子粒产量、子粒氮素积累量、氮素利用效率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力;在此基础上增加冬水(W2),上述指标无显著变化;再增加灌浆水(W3),上述指标显著降低。（3）施氮提高了小麦对土壤水的利用能力,随施氮量增加,土壤供水量及其占总耗水量的比例显著升高。N1水平下,W1处理获得了最高的水分利用效率;再增加灌水时期,水分利用效率显著降低,开花至成熟阶段的耗水模系数显著升高,灌水量占总耗水量的比例升高,降水量和土壤供水量占总耗水量的比例降低。本试验条件下,施氮为180 kg/hm2,灌底墒水＋拔节水＋开花水3水的N1W1处理,是兼顾高产、高效的水氮运筹模式。     

基于VIP模型评估不同全局敏感性分析方法有效性及效率

参数敏感性分析可提高复杂过程模型参数优化及模型应用效率。为评估不同全局敏感性分析方法在筛选农田生态系统模型敏感参数时的有效性及其效率,该研究以VIP (Vegetation Interface Processes) 模型模拟华北平原土壤硝态氮为例,对比分析PSUADE (Problem Solving Environment for Uncertainty Analysis and Design Exploration) 提供的8种敏感性分析方法在筛选华北平原农田土壤硝态氮敏感参数时的有效性及其效率。结果表明：在验证敏感性分析方法有效性时,Spearman秩相关系数 (Spearman's correlation coefficient,SPEA) 法和Gaussian Process (GP) 法与其他方法的敏感参数筛选的结果差异较大;多元自适应回归样条 (Multivariate Adaptive Regression Splines,MARS)、Delta Test (DT)、Sum of Trees （SOT）法、McKay法、Morris法和Sobol'法能有效筛选出敏感参数。在分析敏感性方法效率时发现,正交阵列 （Orthogonal Array,OA)和基于拉丁超立方的正交阵列 (Orthogonal Array-Based Latin Hypercubes,OALH) 抽样方式最适于多元自适应回归样条法 (Multivariate Adaptive Regression Splines,MARS),所需样本量为361。蒙特卡罗 (Monte Carlo,MC) 抽样方式最适合DT和SOT敏感性分析方法,所需最小样本量分别为425和510;与其他抽样方式相比,OALH抽样更适合McKay敏感性分析方法,需要样本量最少;Morris法和Sobol'法所需最小样本量分别为340和810。对于复杂过程模型,可先选用定性敏感性分析方法以较低的计算成本选择敏感的参数,再进行模型参数优化和不确定性分析。     

施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系

【目的】赤霉病已成为影响小麦产量和品质的重要病害之一,为了解施用氮肥对小麦赤霉病的影响,本文通过研究不同施氮水平下小麦赤霉病的发病情况,探索施氮、土壤供氮、植株氮浓度与小麦赤霉病的关系。【方法】采用田间小区试验,以多穗型豫麦49-198(YM49-198)和大穗型周麦16(ZM16)为供试品种,设N 0、120、180、240、360 kg/hm25个施氮水平(N0、N120、N180、N240、N360),根据"小麦赤霉病测报技术规范"调查小麦赤霉病的发病情况。【结果】土壤硝态氮含量及0—90 cm土层土壤硝态氮累积量均随施氮量的增加而增加,小麦收获期N0、N120、N180处理0—30 cm土层硝态氮含量及0—90 cm累积量差异不显著,但显著低于N240和N360处理。两个品种小麦赤霉病病穗率和病情指数(DI)随施氮量的增加而增加,各处理间差异显著;豫麦49-198施氮处理的病穗率和DI比不施氮处理分别增加29.5%~132.0%和35.9%~225.2%,周麦16施氮处理的病穗率和DI比不施氮处理分别增加42.4%~161.8%和41.7%~206.9%;两个品种小麦N180处理赤霉病的病穗率和病情指数与N0、N120差异较小,显著低于N240和N360;周麦16较豫麦49-198发病严重,各处理的病穗率和病情指数比豫麦49-198分别高出7%~25%和28.0%~63.6%。小麦赤霉病病穗率和DI与硝态氮含量显著正相关,与0—90 cm硝态氮累积量呈线性正相关。孕穗期、开花期和灌浆期茎基部硝酸盐含量和拔节期~开花期植株的全氮含量各处理间差异较大,且与小麦赤霉病病穗率和DI显著线性正相关。【结论】土壤硝态氮含量及累积量随施氮量增加而增加,小麦收获后施氮量低于N 180 kg/hm2时土壤中硝态氮残留较低,赤霉病发病较轻。小麦赤霉病病穗率和病情指数随施氮量的增加而增加,说明施氮量过高会加重小麦赤霉病病害;小麦拔节期~开花期的氮浓度过高会加重赤霉病病害,因此在这一时期,适宜的施氮量、土壤硝态氮和植株氮浓度在赤霉病发生年份可以减轻病害,综合考虑土壤硝态氮残留、产量和赤霉病害等因素的适宜施氮量为N 180 kg/hm2。     

华北平原农田水、氮优化管理

以华北平原为研究区域，根据第二次全国土壤普查资料，应用地理信息系统的方法 (ARC/INFO)，得出了以72个典型土壤剖面为代表的华北平原土壤类型分布的概化图。在区域农田土壤水、氮素行为的模拟计算的基础上，以水、氮补充量为决策变量，以作物产量、1 m土体氮素淋洗量、水分利用效率和氮素利用效率为目标，建立多目标混合最优化模型，采用线性加选择法优选水氮处理。通过模型计算，获得了研究区域内六类主要质地、不同降雨年型、冬小麦-夏玉米轮作条件的较优水氮处理。     

不同水氮措施对芹菜-白菜轮作体系中氮素利用与土壤NO_3~--N残留的影响

在宁夏引黄灌区灌淤土设置田间试验,研究不同水氮措施对芹菜-白菜轮作体系中的氮素利用与平衡的影响,结果表明:节水灌溉的W2N3(推荐施氮)处理与传统灌溉(W1N3)(推荐施氮)的处理相比,芹菜的产量、吸氮量分别高12.2%、14.7%,白菜的产量、吸氮量分别高22.4%、4.4%。在氮素平衡方面,推荐施氮处理氮素损失比传统施氮损失分别低53kghm-2(传统灌溉)、30kghm-2(节水灌溉)。节水条件下推荐施氮处理的土壤剖面上的无机氮残留浓度,减少量分别达到3～13kghm-2。节水灌溉下与传统灌溉相比,节水灌溉的土壤残留硝态氮的含量均比传统灌溉低,而且主要分布在0～60cm表层,推荐施氮量的土壤残留硝态氮的含量又比习惯施氮量低。     

水氮耦合对苗期葡萄叶片氮素代谢酶活性的影响

为研究水氮耦合对苗期葡萄叶片氮代谢影响及最佳施氮量的制定,以一年生葡萄品种红提为研究试材,利用人工控制环境的方法,在温室内采用水、氮两因素各4水平的全面设计进行实验,水分处理分别为正常灌溉W1（田间最大持水量的70%～80%）、轻度胁迫W2（60%～70%）、中度胁迫W3（50%～60%）和重度胁迫W4（30%～40%）。4个氮素施用水平分别为1.5倍推荐施肥N1（施纯氮25.5g·m⁻²）、正常推荐施肥N2（17g·m⁻²）、0.5倍推荐施肥N3（8.5g·m⁻²）、不施用氮肥N4（不施氮）。处理时间为10、20、30、40d。结果表明,在水分条件适宜时,葡萄叶片硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性、可溶性蛋白、游离氨基酸含量随施氮量增加而提高;在轻度干旱胁迫时,增施氮肥可缓解干旱胁迫;在重度干旱胁迫时,高氮处理使设施葡萄叶片中氮代谢酶活性、游离氨基酸和可溶性蛋白含量降低。葡萄叶片内氮含量始终随处理时间增加而降低,在轻度水分胁迫下氮的转运率较高,而水分胁迫严重时,高氮处理与无氮处理时氮转运率均偏低。最终得出：在水分条件适宜（W1）和轻度水分胁迫（W2）下,N1处理葡萄叶片的氮代谢能力最高;在中度水分胁迫（W3）和重度水分胁迫（W4）下,N3、N4处理氮代谢能力最高。研究结果可为实际生产中设施葡萄的干旱灾害防控提供理论依据,既能有效缓解水分胁迫带来的危害,又避免生产中肥料的浪费。     

黄淮海平原集约化种植条件下的土壤剖面硝态氮变化

通过田间试验研究玉米-冬小麦轮作系统下,两种不同水平的N肥施用量对NO3--N在黄淮海平原土壤剖面的分布及其动态变化规律的影响,并评估其对环境的潜在污染能力.土壤NO3--N监测为每间隔20 cm至剖面深180 cm.结果表示:作物收获后土壤剖面0～180 cm的残留NO3--N含量为107～443 kg/hm2,年际间和不同作物间的变异性较大.土壤剖面NO3--N含量随着施肥量的增加有增加的趋势,但差异不显著.当前当地农民常规施肥量处理和为常规施肥量2倍处理在试验期间出现的土壤剖面NO3--N含量峰值均在2003年的玉米生长季节,分别为688 kg/hm2和881 kg/hm2,但该玉米生长季节出现的大雨导致占0～180 cm土层50%左右的NO3--N积累在100～180 cm土层深处,该深度的NO3--N比较容易通过淋洗迁移出作物-土壤系统,也有可能是潜在的作物N素来源.由于类似大雨在当地出现的频率比较高,因此,即使在当前当地农民的传统耕作管理措施下,土壤NO3--N可能存在对环境的污染威胁,但程度如何,尚需进一步研究.     

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。     

东北玉米生长模型中土壤水分参数的敏感性分析

为进一步改进和提高东北玉米生长模型评估干旱的能力,并使之更好的在区域尺度上应用,以吉林省为例,对该模型的土壤水分参数进行敏感度分析。通过对榆树(半湿润)和白城(半干旱)两个站点典型干旱年份(2000、2001年)和雨水较丰年份及平年(1998、2002年)的分析,得到以下初步结论:土壤含水量对凋萎湿度、田间持水量、作物系数最敏感,整个根区初始土壤有效含水量等次之;凋萎湿度、田间持水量、整个根区初始土壤有效含水量对土壤水分影响为正效应;上述结果在不同气候区、不同降水年份相对稳定,具有一定的普适性。作物生长模型在区域尺度应用时,上述敏感参数的不当估算所产生的误差将导致土壤水分模拟失真,并进一步影响整个作物生长过程的模拟和模型的区域应用;根据敏感性分析结果,有针对性地改进敏感参数,有望进一步提高土壤水分乃至作物生长的模拟精度。     

基于HYDRUS模型的华北平原小麦种植区水盐运移模拟

土壤中水分和盐分是影响作物生长的两个关键因素,揭示水盐运移机制对阐明作物利用土壤水过程具有重要意义。本研究以华北平原典型农田——中国科学院禹城综合试验站为试验地,基于试验站内冬小麦种植地的长期土壤水分观测数据及室内土柱试验,应用HYDRUS-1D模型分别阐明土壤水分及盐分变化规律及分布特征,探究影响水盐运移的驱动因素,并评价HYDRUS-1D模型对研究区水盐运移模拟的适用性。水分运移模拟结果表明:浅层土壤水分运移模拟因受外界因素的剧烈影响而较深层土壤产生更大的误差,10cm、20 cm、30 cm、40 cm和60 cm处水分运移模拟结果的均方根误差分别为0.0348 cm~3·cm~(-3)、0.0179 cm~3·cm~(-3)、0.0179cm~3·cm~(-3)、0.0122cm~3·cm~(-3)和0.0053cm~3·cm~(-3);水分运移模拟的纳什效率系数平均值为0.826,变异系数为0.0560,表明模拟结果与实测土壤水分变化过程一致性较好。土柱试验结果显示:灌水8 L,入渗12 h、24 h、40 h、45 h和48 h后,各时刻土壤盐分含量在垂向上整体呈现先增大后减少的分布规律,均方根误差分别为0.181 g·kg~(-1)、0.131 g·kg~(-1)、0.120 g·kg~(-1)、0.034 g·kg~(-1)和0.027 g·kg~(-1),平均误差的平均值为0.174 g·kg~(-1)。受蒸发、耕作、根系等影响,理化性质变异性较大导致浅层土壤盐分运移模拟值与实测值偏差增大,纳什效率系数的变异系数达9.71。灌水8 L、16 L、24 L,入渗48 h后分别在土壤23 cm、26 cm、29 cm处出现盐分含量峰值,表明增加灌水量可加强盐分淋洗效果。此研究可为深入探究华北平原冬小麦土壤水盐运移规律、优化农田水资源管理、提高水资源利用效率提供一定理论基础。     

水肥耦合对华北高产农区小麦-玉米产量和土壤硝态氮淋失风险的影响

在封丘农田生态系统国家试验站, 通过多组水肥组合试验, 研究了冬小麦-夏玉米轮作下, 水、肥对作物产量、硝态氮在土壤剖面中的分布特征及其淋失风险的影响。结果表明, 适宜灌溉情况下, 氮磷配施是提高作物产量的关键, 氮钾配施与磷钾配施增产效果不明显。统计结果表明, 各因素对小麦产量影响次序依次为氮肥≥磷肥＞灌溉＞钾肥, 对玉米产量的影响次序为氮肥＞磷肥＞钾肥＞灌溉, 只有氮磷对作物产量的影响达到统计学上的显著性差异。随着施氮量和灌溉量的增加, 硝态氮累积峰峰值增加, 峰厚度加厚, 出现位置加深, 且根区外硝态氮含量亦显著增加, 极大地提高了硝态氮的淋失风险。适宜氮肥用量与适宜灌溉是减轻硝态氮淋失风险的关键, 氮磷配施可有效降低深层土壤硝态氮累积。研究区域适宜氮肥用量为每年400 kg(N)·hm^-2,适宜磷肥用量为每年225 kg( P₂O₅)·hm^-2, 一般降雨年型全年灌溉量以280 mm 左右为宜。     

华北平原春玉米季土壤硝态氮动态及氮素矿化的特征

为进一步明确推荐施氮的优势所在,并为春玉米制定合理的施氮策略,本文在高肥力土壤条件下,通过设计不同氮肥管理模式.研究了春玉米季0—150 cm土体土壤NO_3~-—N动态和氮素矿化的特征。结果表明,经验施氮0—90 cm土层NO_3~-—N含量呈单峰曲线变化,峰值一般在400 kg/hm~2以上,90—150 cm土层则富积了大量的NO_3~-—N,潜在淋洗量很大。不施氮条件下,土壤表现出较强的净矿化势,并且净矿化速率和玉米生长速率有较好的协同性,二者同在大喇叭口至吐丝期达到最大值,但土壤供氮能力逐年下降。推荐施氮使得0—90 cm土层NO_3~-—N总体保持在100～200 kg/hm~2范围内,既确保作物的吸收又减少了氮素淋洗损失。研究表明,三年来推荐施氮共节省氮肥475 kg/hm~2,氮肥利用率提高了14%。     

施氮量和底追比例对小麦氮素利用和土壤硝态氮含量的影响

利用^15N同位素示踪技术研究了不同的施氮量和底追比例对小麦氮素利用和土壤硝态氮的影响。结果表明：底追比例均为5：5，处理2（纯氮施用量为168kg／hm^2）与处理1（纯氮施用量为240kg／hm^2）比较，处理2成熟期植株中土壤氮素的积累量，肥料氮的利用率均高于处理1的，但处理2的土壤硝态氮含量低；籽粒产量、蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间处理间无显著差异。纯氮施用量均为168kg／hm^2，氮肥全部用于拔节期追施的处理3与处理2比较，处理3成熟期植株中土壤氮素的积累量，籽粒蛋白质含量、面团稳定时间和0～40cm土层土壤硝态氮的含量均高于处理2的；肥料氮的利用率和籽粒产量处理间无显著差异。成熟期不同处理0～60cm土层土壤硝态氮含量均低于播种前，在60～80cm土层形成累积峰并高于播种前，但80cm以下层次与播前相比无明显差异。