不同施氮水平对深层包气带土壤氮素淋溶累积的影响

为研究深层包气带土壤中氮素的迁移规律,采用田间小区试验,研究了不同施氮水平(142.5、285和427.5kg/hm2)对夏玉米种植期间0～500cm包气带土壤中氮素淋溶累积的影响。结果表明,不同施氮水平对NO3--N、NH4+-N和总氮有显著影响,施氮越多,NO3--N、NH4+-N和总氮在土壤中的淋溶累积也就越多,夏玉米生育期间土壤中氮素的淋溶累积含量随着夏玉米生长逐渐减少。在0～200cm土层中,收获后不同施肥水平土壤中NO3--N和总氮累积量随施氮量增加而增多,285kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最多,427.5kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最少,但相差不超过0.1kg/hm2,收获后土壤中氮素累积量有损失。夏玉米生育期间不同施氮水平对土壤NO3--N、NH4+-N和总氮的影响深度主要为0～145cm。粉砂壤土中氮素更易累积,砂质壤土中氮素较易随水分淋溶至下层。142.5kg/hm2施氮水平可有效减少NO3--N在土壤中的淋溶损失,降低土壤中NH4+-N和总氮的含量,对地下水构成的潜在污染风险最小。北京地区地下水埋深较深,NO3--N不易淋溶至地下水,但长期大量施用氮肥、田间土壤大孔隙的存在等会加速NO3--N向深层土壤迁移,对地下水水质构成威胁。     

农田利用方式对土壤可溶性氮素含量及迁移的影响

分析农田利用方式对表层土壤可溶性氮素各组分的影响,揭示农田生态系统中可溶性氮素的迁移规律。测定5种利用类型下14种农田0~10 cm、10~20 cm层土壤可溶性无机氮(SIN)、可溶性有机氮(SON)含量,分析农田利用方式对可溶性氮素的影响;测定葱、红花继木、西瓜、油菜等4种农田0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm层土壤SIN、SON含量,探讨可溶性氮素在土壤剖面中的迁移规律。结果表明,0~10 cm层14种农田土壤SIN和SON含量分别为2.16~152.06 mg kg~(-1)、10.80~173.77 mg kg~(-1),SON占TSN的39.90%~83.95%,平均为64.65%;10~20 cm SIN和SON含量分别为1.51~75.58 mg kg~(-1)、6.08~65.01 mg kg~(-1),SON/TSN为43.01%~78.79%,平均为65.76%。可溶性氮素各组分的关系为SON>NH4+-N>NO3--N;农田利用方式对可溶性氮素的影响达到显著水平。葱地、红花继木地、西瓜地、油菜地等4种农田土壤SIN和SON平均含量表现为随土层加深而减小,但有在下层(40~60 cm)累积的趋势。0~60 cm各层土壤SON/TSN为26.35%~72.35%,平均约为58.51%;农田利用方式对可溶性氮素在土壤中的迁移有影响。因此,农田利用方式对表层土壤SIN、SON含量有显著影响,并对其在土壤剖面中的迁移有影响;土壤SIN、SON含量随土层加深而减少,但有在下层累积的趋势;SON是可溶性氮素的主要组分,其对环境的影响值得关注。     

抚仙湖北岸有机与常规种植菜地土壤氮、磷流失及累积特征

于2006年4～8月在高原湖泊抚仙湖北岸进行了有机与常规蔬菜种植试验,分别采集菜地土壤渗漏水、径流水、浅层地下水样品以及土壤剖面样品,并分析其不同形态氮、磷含量,以初步评价抚仙湖流域有机蔬菜种植对水体环境的影响.结果表明:有机与常规种植均使菜地土壤0～20cm土层渗漏水中总氮、总磷含量升高;与常规种植不同,有机种植并未明显影响20cm以下土层渗漏水中氮素含量.常规种植导致菜地浅层地下水总氮、总磷含量升高,分别为未耕作空地浅层地下水的19.3倍和l.67倍;而有机种植短期内对浅层地下水氮、磷水平影响不大.菜地土壤渗漏水中总氮与硝态氮、总磷与磷酸盐含量显著相关,线性方程为:TN=1.163×NO3-N 5.146,TP=0.904×PO4-P 0.0499.不同试验区径流水氮、磷含量变化幅度较大,常规种植菜地氮素径流损失远高于有机种植菜地.有机与常规种植均使菜地土壤0.20cm土层有机质、全氮、全磷、硝态氮、可溶性磷酸盐有所累积,且有机种植积累程度高于常规种植.     

土壤中可溶性有机氮含量及其影响因素研究

研究了农田和日光温室2个生态系统土壤中可溶性有机氮(SON)的含量及施肥和栽培模式对其含量的影响。结果表明,农田和日光温室土壤中SON的含量平均分别为39.19 mg kg-1和320.16 mg kg-1,分别占可溶性总氮(TSN)的80%和73%,说明SON是土壤氮素中不可忽视的氮素组分。不同栽培模式对土壤中SON的含量及其占TSN的比例的影响因生育时期的不同而异。覆草显著增加了小麦拔节期0~5 cm土层土壤中SON的含量,覆膜各土层SON含量均较常规模式有所提高;开花期覆草和覆膜模式土壤中TSN和SON含量较拔节期的显著下降。施用无机氮肥对土壤中SON的含量无显著影响。     

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-玉米轮作期间不同施肥处理氮素的淋溶形态及数量

利用大型回填土渗漏池研究了陕西关中平原小麦-玉米轮作年生长周期内塿土不同施肥处理氮素淋溶的动态变化。结果表明,小麦-玉米期间土壤淋溶的氮素以硝态氮（NO3--N）为主,溶解性有机氮（DON）次之,铵态氮（NH4＋-N）最低,占淋失总氮的比例平均分别为72.1%、26.2%和1.7%,说明除NO3--N外,DON也是不可忽视的土壤氮素淋失形态。与施氮磷化肥（NP）相比,氮磷化肥和有机肥配施处理（NPM）明显降低了淋溶到100 cm深度土层的氮量;在小麦-玉米生长期间,NPM处理NO3--N、DON和NH4＋-N的累积淋溶量比NP处理分别降低了64.4%、42.9%和54.8%,这与配施有机肥后提高了土壤的持水保肥能力有关,说明有机肥与化肥合理配合施用可以降低氮素的淋溶损失。     

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。     

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。     

雨季喀斯特小流域氮输出特征及其受降雨的影响

以黔中典型喀斯特农业小流域后寨河流域为研究区域,探讨喀斯特小流域氮素输出形态特征及降雨对氮素输出的影响。通过对流域内落水洞、地表水和地下水水样各形态氮素的浓度进行监测,估算雨季氮素输出量,结合降雨量数据分析氮输出受降雨的影响。结果表明:(1)后寨河喀斯特小流域水体氮含量明显高于我国主要河流,流域地下水出口溶解性总氮(TDN)浓度均值为6.5mg/L;地表水出口TDN浓度均值为7.3mg/L。(2)氮素输出的主要形态为硝态氮(NO_3~--N),铵态氮(NH_4~+-N)、亚硝态氮(NO2--N)以及有机态氮(DON)输出占比极低。(3)流域内TDN,NO_3~--N,NH_4~+-N,NO2--N,DON雨季输出量估算值分别为55.13,52.12,0.40,0.01,2.61t。(4)持续性的多日降雨加速了水体氮素流失强度,流域上游水体硝态氮浓度在降雨事件发生后呈上升趋势,随着降雨事件的停止而呈下降趋势;流域总出口因降雨而产生的硝态氮浓度变化具有一定的滞后性。     

蚯蚓活动对土壤氮素矿化的影响

通过室内培养试验和田间长期定位试验,探讨了蚯蚓活动对土壤矿质氮的影响。发现蚯蚓对NH4+-N、NO3--N,以及矿质总氮(NH4+-N+NO3--N)均有显著影响,且加速了土壤氮素矿化。小区试验中,在2001年稻季和2003年麦季,蚯蚓活动显著提高了NO3--N和矿质总氮(p<0.05*),但在其他时期,未有显著影响。室内培养试验中,蚯蚓活动明显加速了氮素矿化。尤其在未施用秸秆时,蚯蚓处理后的硝态氮和矿质总氮明显增加,且累积净矿化量和净矿化率也有显著提高。     

华北平原不同农田类型土壤硝态氮累积及其对地下水的影响

针对华北平原典型农田的传统灌溉施肥带来的肥料浪费和环境污染问题,采集定州保护地蔬菜、小麦-玉米轮作农田土样及相应的地下水样品,研究了不同农田利用类型、保护地蔬菜不同种植年限和不同种植类型的土壤硝态氮的累积及对地下水污染的程度。结果表明,土壤剖面0-400cm范围保护地蔬菜的硝态氮累积量明显高于农田,0-100cm,100-200cm,200-300cm,300-400cm平均为815.0,293.6,394.9,313.4kg/hm2,分别为农田的12.3,3.8,4.6,5.1倍。保护地土壤剖面硝态氮累积量随着棚龄的增加而增加,尤其在0-60cm表现明显,0-100cm和100-200cm老龄棚(12a)土壤硝态氮累积量分别为815.0,293.6kg/hm2,高于低龄棚(8a)216.2,11.4kg/hm2。大棚黄瓜的土壤剖面硝态氮累积大于番茄,在根区外深层剖面出现多个明显的累积峰。保护地灌溉水、小麦-玉米轮作农田灌溉水及手压井饮用水NO3-N含量分别为9.6,7.4,10.5mg/L,超标率(10mg/L)分别为38%,16%,46%,该区域浅层饮用地下水已受到硝酸盐污染。     

密云水库流域地下水硝态氮的分布及其影响因素

2008年11月至12月,采集了密云水库流域305个井的地下水样品,分析了其硝态氮含量。结果表明,密云水库流域地下水的硝态氮含量的平均值、超标率(10 mg L-1≤NO3--N<20 mg L-1)和严重超标率(NO3--N≥20 mg L-1)分别为6.81 mg L-1、13.77%和2.30%。其中村庄和菜地的地下水硝酸盐污染最为严重,35个村庄井和13个菜地井的地下水硝态氮含量的平均值分别为9.52 mg L-1和9.55 mg L-1,已接近WHO饮用水硝态氮含量10 mg L-1的限定标准,超标率分别为20%和15.38%,严重超标率分别为8.57%和7.69%。219个粮田井水的硝态氮水平位居中间,其硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为6.59mg L-1、14.61%和1.37%。10个林地井的地下水硝态氮含量是最低的,其平均值为2.66 mg L-1,无超标现象。潮河流域农田地下水的硝酸盐污染比白河流域严重。潮河流域农田(124个井)的地下水硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为8.42 mg L-1、21.77%和3.23%,而白河流域(122个井)则分别为5.03mg L-1、6.56%和0,即无严重超标现象。密云水库流域农田地下水的硝态氮含量呈现出上游低而下游高的趋势。玉米田地下水硝态氮含量在接近河道的地方有所降低,与地下水水位呈负相关,与化肥氮的施用量呈正相关,当地下水位小于7m时或当一年的化肥氮的施用量超过200 kg hm-2,存在地下水硝态氮含量超标的潜在危险。     

宁夏主要枸杞产地土壤环境质量现状与评价

为了摸清宁夏主要枸杞产地土壤环境质量现状,2013年分别在宁夏中宁(n=48)和惠农(n=18)对≤5年、6~10年和≥10年不同树龄枸杞地0~30 cm耕层土壤环境和浅层地下水进行监测,分析评价了枸杞地土壤肥力、土壤重金属含量和浅层地下水水质现状。结果表明,宁夏中宁和惠农不同树龄枸杞地0~30 cm土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量变幅分别为14.2~16.8 g/kg、0.94~1.16 g/kg、79.1~305.0 mg/kg和183.3~292.3 mg/kg,土壤有机质和全氮含量随着树龄增加而呈增加的趋势。两枸杞产地土壤有机质含量处于二级和三级水平,土壤全氮含量处于一级和二级水平,土壤有效磷和速效钾含量都达到一级标准。不同树龄枸杞0~30 cm耕层土壤有效锌、有效锰、有效铜和有效铁含量分别为0.91~2.55、6.58~7.42、1.32~2.99和16.40~53.90 mg/kg,两枸杞产地土壤有效锌和有效锰已经出现潜在缺乏现象。不同树龄枸杞地0~30 cm土壤铅、镉和砷含量分别在20.6~22.9、0.177~0.304和9.6~12.2 mg/kg之间,均处于安全等级。中宁枸杞地冬灌后浅层地下水(n=9)矿化度、p H值、总氮和总磷平均分别为1.54 g/L、7.59、15.81 mg/L和0.13 mg/L,总氮、总磷含量分别达到地表水劣Ⅴ类和Ⅲ类水标准。因此,两枸杞产地土壤有机质、全氮及锰、锌含量与树龄大小有关,而土壤铅、镉、砷含量与基础环境背景值相关。总体来说,目前宁夏中宁和惠农枸杞产地土壤环境质量尚安全,但浅层地下水已出现不同程度的氮、磷污染。     

滴灌棉田氮肥用量对土壤无机氮的动态影响

通过南疆滴灌条件下N肥田间试验,研究了施用N肥对棉花生育期土壤无机N累积及收获后土壤NO3--N残留的影响.棉花生育期土壤无机N的累积规律是:花期以后,施肥量较高(N 225～337.5 kg/hm2)时,土壤无机N以NO3--N为主要形式累积于表层0～40 cm土壤中.棉花生育期施肥量影响收获后耕层土壤残留NO3--N.根据各施肥处理土壤NO3--N残留状况及产量,确定N 180～225 kg/hm2为南疆滴灌棉田土壤NO3--N发生少量累积同时获得高产的适宜施肥量范围.     

春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮对施氮的响应

为了提高氮肥增产效益,减少对环境的污染,通过田间试验研究了施氮量对春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮的影响。结果表明,施氮量较低时,春玉米籽粒产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于180 kg·hm-2时,产量保持不变或有减少趋势。氮肥农学利用率、氮素吸收效率、氮素偏生产力和氮收获指数均随着施氮量增加显著降低,氮肥表观利用率和氮肥生理利用率均先增加后降低。从苗期到收获期,施氮处理0~60 cm土层硝态氮含量呈现"上升—下降—上升—下降—稳定"的变化趋势,而60~120 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势。随着土层加深,土壤硝态氮含量呈波浪式下降,施氮量240 kg·hm-2和300 kg·hm-2处理在60~100 cm土层硝态氮含量均显著高于其他处理。随着施氮量增加,0~120 cm土层硝态氮累积量显著增加,当施氮量超过240kg·hm-2时,土层中累积的硝态氮存在着较大的淋溶风险。综合考虑产量、氮肥效率和环境效应,179~209 kg N·hm-2是本试验条件下春玉米的合理施氮量。     

不同利用年限不同坡位的红壤水稻田化肥氮去向

采用15N微区示踪法研究了不同利用年限、不同坡位的红壤水稻田N素的运移特征与去向.试验结果表明:红壤地区新、老水稻田成熟期肥料利用率为18.71%～29.10%;残留率在5.97%～18.73%之间;老稻田耕层的土壤N素残留高于新稻田,但新稻田剖面中15～50 cm土层15N残留量占总残留量的比率明显要高于老稻田;红壤水稻田肥料损失率高达52.24%～68.91%.此外,供试田块各生育期渗漏水中NH4 -N、NO3--N浓度均为:耕层＞犁底层.     

黄土高原旱地夏季休闲期~(15)N标记硝态氮的去向

夏季休闲是黄土高原旱地小麦常见的蓄纳雨水、恢复地力的措施。随着氮肥用量的增加,一季小麦收获后,旱地土壤剖面累积的硝态氮量不断增加,休闲期间降雨量高,残留硝态氮的去向是值得研究的问题。利用~(15)N标记法研究小麦收获后残留肥料氮在黄土高原旱地(陕西长武)夏季休闲期间的去向,即小麦收获后在微区土壤表层(0~15 cm)施入~(15)N标记的硝态氮肥(30 kg hm~(-2)(以纯氮计),约相当于当地小麦一季作物收获后土壤残留肥料氮量),休闲结束后,采集0~200 cm土壤样品,测定了土壤全氮、硝态氮含量及其~(15)N丰度。结果表明,小麦收获(即休闲开始)时0~200 cm土壤剖面硝态氮累积量在205~268 kg hm-2之间(平均244 kg hm~(-2)),累积量较高。夏季休闲期间降水量为157 mm,属欠水年,但休闲结束后,~(15)N标记肥料氮向下迁移已达80 cm土层,下移深度在45~65cm之间,说明,旱地休闲期间硝态氮的淋溶作用不可忽视。夏季休闲结束后,加入的~(15)N标记肥料氮平均损失率为28%,损失机理值得进一步研究。     

滴灌氮肥用量对设施菜地硝态氮含量及环境质量的影响

【目的】滴灌施肥较传统施肥更为精准的将肥水输送至作物的根区,减少肥料的用量,降低土壤水分和养分深层渗漏带来的环境风险。本试验研究滴灌管理下不同氮肥(N)用量对设施菜地供氮能力及环境质量的影响,以期获得滴灌水肥一体化管理条件下最佳施氮用量。【方法】采用日光温室冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄轮作,共设计4个化肥氮用量梯度(N_0、N_1、N_2、N_3,对应冬春茬黄瓜季施氮0、300、600、900 kg/hm~2;秋冬茬番茄季施氮0、225、450、675 kg/hm2)3年定位研究比较不同氮用量下0-100 cm土体硝态氮、电导率(EC_(5:1))、pH动态变化计算了各施氮水平下设施蔬菜生产的氮素表观平衡、氮肥利用率和经济效益。【结果】随着种植年限的延长,N_2和N_3处理0-100 cm土体硝态氮和盐分积累显著土壤硝态氮含量分别由2008年黄瓜季季平均14.4~31.1和14.9~41.0 mg/kg增至2010年番茄季季均76.4~119.8和129.0~184.5 mg/kg,分别增加了1.9~5.1和3.5~7.7倍;两处理EC。分别由2008年黄瓜季季平均379.6~514.3和407.0~476.7S/cm增至2010年番茄季季平均663.0~1212.4和710.0~1359.6μS/cm分别增加了0.3~1.8和0.5~2.0倍。与N_2和N_3处理相比,N_1处理节氮50%~66.7%,经过三年的种植0-100cm土层季均硝态氮含量和EC_(5:1)分别下降了35.5%~67.4%和6.0%~25.2%,pH增加0.06~0.18,氮肥利用率显著增加9.0~13.8个百分点而种植蔬菜的经济效益未有显著下降。【结论】温室滴灌冬春茬黄瓜一秋冬茬番茄经济施氮量分别为N 300和225kg/hm~2,既能保证3年5季蔬菜根层(0-60 cm)土层硝态氮处于相对适宜水平,具有较好的经济和环境效益。