不同供氮水平下幼龄苹果园氮素去向初探

以2年生红富士/平邑甜茶为试材,采用田间小区和15N微区相结合,研究了不同供氮水平下幼龄苹果园氮素去向。结果表明,施用氮肥显著增加了植株生物量和吸氮量,而氮肥利用率随施氮量的增加显著降低;N75、N150和N225的氮肥利用率分别为31.28%、22.95%和19.38%。土壤残留氮量随施氮量的增加而显著增大,且残留氮素主要分布于060 cm土层,深层渗漏量很小。整个作物土壤体系氮素回收率随施肥量的增加显著降低,损失率显著增高。N75处理的氮素回收率为60.41%,显著高于N150（46.41%）和N225处理（40.88%）;且损失率最低（39.59%）,显著低于其它两个处理。氨挥发损失随施氮量的增加显著升高,N2O损失量各处理间无明显差异;氮素损失中氨挥发和N2O损失所占比例较低,较多的氮素通过反硝化和径流等途径损失。     

不同管理方式对小麦氮素吸收、分配及去向的影响

【目的】随着氮肥在农业生产中的广泛应用,已有许多通过不同施氮水平调控,分析作物养分吸收,提高氮素利用率的相关研究,但是关于高产体系下作物花前花后氮素利用、转移规律的研究相对较少。本文探讨传统（CT）和优化（YH）两种栽培体系对冬小麦氮素吸收、分配及去向的影响。分析高产条件下化肥氮的作物吸收土壤残留损失的新变化,解析小麦花前花后氮素利用、转移规律,探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系。【方法】在传统和优化两种栽培体系定位试验中设置15N 微区,采用将15N 标记的尿素表施的方法,通过测定植株、土壤样品分析氮素利用特征。新鲜土壤 NH+4-N和NO-3-N 含量采用TRACCS 2000型流动分析仪测定。15N土壤及植物全氮用美国THERMO finnigan 公司的稳定同位素质谱仪Delta plusXP 测定。【结果】在该试验条件下,优化管理小麦籽粒产量和吸氮量均显著高于传统处理,分别比传统管理高35%和34%。优化管理15N利用率比传统管理高,差异达显著水平。小麦各器官中氮素的累积量及向籽粒中的转移量均表现为来自土壤氮高于来自肥料中的氮,说明土壤氮是小麦生长的主要氮源。传统管理籽粒氮素大部分来源于花前累积,转运氮的贡献率为81.65%,优化管理为62.14%。优化管理土壤硝态氮及15N含量显著低于传统管理;开花期传统管理土壤表层硝态氮及15N大量累积;收获后4060 cm土层15N 出现累积峰,氮肥随水向下运移。两种管理方式的小麦当季化肥去向均表现为土壤残留作物吸收损失;传统管理土壤氮肥残留率高达 69.33%,优化管理较低,为39.17%。【结论】在优化栽培体系中冬小麦施氮量为139 kg/hm2 时,小麦籽粒产量达到高产且氮肥高效利用。合理调控氮素投入量以及适度的水分胁迫可以实现水氮高效前提下的作物高产。     

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.     

水稻不同移栽密度的氮肥效应及氮素去向

利用15N示踪技术,研究不同移栽密度对水稻产量、氮肥吸收利用及其氮素去向的差异。结果表明,随移栽密度变大,水稻产量显著增加,穗粒数、结实率和千粒重降低,子粒与秸秆氮肥吸收量、肥料利用率及其残留量增加,而氮素损失降低。水稻所吸收的氮素约2/3来源于土壤氮,1/3来源于当季肥料施的氮。不同处理间,肥料利用率为16.69%～26.69%,氮肥残留率为17.12%～21.08%,有52.23%～66.19%的肥料损失。无论哪种密度下,肥料主要残留在0～20 cm土层中。密度为40 cm×40 cm时,0～20 cm土层氮素残留量高于50 cm×50 cm和30 cm×30 cm处理,为28.54 kg/hm2,占施肥量的12.97%;而在40～60 cm的土层的氮素残留量为7.34 kg/hm2,比50 cm×50 cm和30 cm×30 cm处理同层残留量降低了57.90～59.29%。     

北京郊区冬小麦/夏玉米轮作体系中氮肥去向研究

采用田间微区15N示踪试验研究了肥料氮在冬小麦、夏玉米当季和后茬的去向。结果表明 ,在供试土壤的肥力水平和生产条件下 ,N 120kg/hm2 的施肥水平已经达到了较高产量 ,再增加氮肥施用量作物产量不再增加 ;其氮肥利用率和残留率均显著高于施氮量为N 360kg/hm2,损失率则远低于后者 ;在一季作物生长后仍有 20.9%～48.4%肥料氮残留于 0～100cm土层 ,这些残留的肥料氮在后茬的利用率不足 8% ,至施肥后第 2或第 3茬作物 ,仍有部分肥料氮残留于土壤。在低施氮量时 ,肥料氮以NO3--N残留的量很低 ,在高施氮量时 ,残留氮除以有机态、微生物态氮形式存在外 ,以NO3--N形式存在的比例也很高 ;在氮素损失途径中 ,淋洗损失可能占有相当重要的地位。     

不同秸秆还田方式下黑土玉米田肥料氮素去向

探究不同秸秆还田方式下肥料氮在连续两季作物系统中的去向，为黑土地保护下的氮肥管理提供重要依据。于2020—2021年在吉林梨树开展大田微区试验，设置无秸秆还田 (CK)、深翻还田 (DTS)、免耕覆盖还田 (NTS) 3种秸秆还田方式，每种方式下设置2个施氮水平：180 kg?hm-2(N1)和270 kg?hm-2(N2)。结果表明：当季和第二季玉米成熟期植株氮分别有38.0%~46.8%和12.9%~18.6%来源于15N标记氮肥。肥料氮当季平均利用、残留和损失率分别为32.4%~43.9%、32.8%~51.4%和13.2%~32.7%，秸秆覆盖配施适量氮肥 （180 kg?hm-2）处理下肥料氮当季利用率显著提高29.5%，而秸秆深翻还田则使肥料氮在土壤中的残留率显著增加18.2%。当季施用肥料氮仍有8.5%~14.9%被第二季玉米吸收利用，两季累积利用率达40.9%~58.8%，在高氮（270 kg?hm-2）下秸秆深翻还田显著提高肥料氮的第二季利用率及累积利用效率。综上，秸秆覆盖还田配施适量氮肥有利于提高肥料利用效率，而秸秆深翻还田更有利于高施氮量下土壤对肥料氮的保持，增加其被下季作物利用的机会，两者均能显著减少氮的损失。     

不同生物炭制备条件对重金属在秸秆生物炭中存留的影响

项目研究了重金属修复基地水稻、玉米、油菜、高粱4种修复材料秸秆的热重反应,并首次探讨了重金属修复材料在制备生物炭过程中,不同生物炭制备条件对重金属在生物炭中留存的影响。结果表明:四种秸秆热重反应变化趋势基本一致,失重主要发生在200～400℃之间,而在400～600℃区间,基本保持恒重。水稻秸秆失重率90%明显高于其他三种秸秆失重率75%。在不同终点温度条件下(350～550℃),重金属在生物炭中浓度有增加趋势,其百分比例均随温度的升高而降低,原料利用热值则在400℃最高。在不同升温速率和保温时间下,重金属在生物炭中的含量随升温速率升高和保温时间的延长而升高,生物炭得率和秸秆综合利用热值却随之下降。因此,秸秆生物炭制备过程中为获得较低重金属含量和高热值的生物炭,建议以400℃为终点温度,升温速率不宜过快,保温时间不宜过长,分别在1℃min^-1和1 h左右即可。     

控释氮肥在淹水稻田土壤上的去向及利用率

通过土壤渗漏装置、微区和田间小区试验,研究了15N标记控释氮肥在淹水稻田土壤上氮素的去向和利用率。结果表明,施用控释氮肥能明显地降低氨挥发、淋失和硝化—反硝化的损失。控释氮肥处理的氨挥发量比尿素降低54.0%,氮淋失量降低32.5%。尿素的硝化—反硝化损失量占施入氮量的34.5%,而控释氮肥的只占2.0%;控释肥料与尿素氮在0—80cm土层中的残留率相近。控释氮肥一次性全量作基肥施入土壤,水稻的氮肥利用率平均为65.6%,比尿素(基肥+追肥)高出32.2个百分点。控释氮肥的农学效率显著地高于尿素。     

不同施氮水平对冬小麦季化肥氮去向及土壤氮素平衡的影响

采用田间微区15N示踪技术,研究了冬小麦季化肥氮去向及土壤氮素平衡。结果表明,在供试土壤肥力水平和生产条件下,N 150 kg/hm2的施肥量已达到较高产量,再增加氮肥用量小麦产量不再增加。随着施肥量的增加,地上部吸氮量有所增加,氮肥的表观利用率和农学利用率持续下降,而生理利用率则表现为低—高—低的变化趋势。在低施氮条件下,小麦主要吸收土壤氮的比例高于化肥氮;在高施氮条件下,小麦吸收土壤氮的比例下降。冬小麦收获后,仍有26.7%4~0.6%的氮肥残留在0—100 cm土层中,17.4%2~4.8%的氮肥损失。残留在土壤剖面中的氮肥主要分布在表土层。随着施氮量的增加,土壤氮素总平衡由亏缺转为盈余;土壤根区硝态氮也由播前消耗转为在播前的基础上累加,两个小麦品种表现为相同的趋势。     

矿区水土保持研究进展

随着矿产资源的开发,所造成的生态地质灾害亦在不断加剧,加强矿区的生态恢复治理,预防造成的人为水土流失必要而紧迫。通过收集大量资料,综述了矿区建设生产对土壤环境、水环境的影响以及水土流失防治措施研究进展,展望了矿区水土保持前景。     

Fate of lignins in soils: A review

Lignins are amongst the most studied macromolecules in natural environments. During the last decades, lignins were considered as important components for the carbon cycle in soils, and particularly for the carbon storage. Thus, they are an important variable in many soil-plant models such as CENTURY and RothC, and appeared determinant for the estimation of the soil organic matter (SOM) pool-size and its stabilization. Recent studies challenged this point of view. The aim of this paper was to synthesise the current knowledge and recent progress about quantity, composition and turnover of lignins in soils and to identify variables determining lignin residence time. In soils, lignins evolve under the influence of various variables and processes such as their degradation or mineralization, as well as their incorporation into SOM. Lignin-derived products obtained after CuO oxidation can be used as environmental biomarkers, and also vary with the degree of degradation of the molecule. The lignin degradation is related to the nature of vegetation and land-use, but also to the climate and soil characteristics. Lignin content of SOM decreases with decreasing size of the granulometric fractions, whereas its level of degradation increases concomitantly. Many studies and our results suggest the accumulation and potential stabilization of a part of lignins in soils, by interaction with the clay minerals, although the mechanisms remain unclear. Lignin turnover in soils could be faster than that of the total SOM. Different kinetic pools of lignins were suggested, which sizes seem to be variable for different soil types. The mechanisms behind different degradation kinetics as well as their potential stabilization behaviour still need to be elucidated.     

环境矿物材料在土壤环境修复中的应用研究进展

环境矿物材料(包括天然矿物及改性和人工合成矿物等材料)已经广泛应用到有机污染、重金属污染及病毒污染土壤中。本文在回顾环境矿物材料研究进展的基础上重点综述了环境矿物材料在修复重金属、有机污染物和病毒污染土壤中的应用。其中,重点论述了硅酸盐矿物、磷灰石、金属氧化物等天然矿物材料,以及改性和人工合成矿物材料在修复重金属污染土壤中的应用效果及其机理;同时阐述了硅酸盐矿物和金属氧化物在修复有机污染和病毒污染土壤中的应用效果及其机理;最后展望其主要研究方向。     

病毒在土壤和地下水中迁移研究综述

病毒能够通过多种途径进入土壤和地下水,并在其中迁移。经病毒污染的地下水被人畜直接饮用后可以造成感染,进而引发多种疾病。为了有效的预防和控制病毒污染,必须对病毒迁移机理进行深入的研究。本文在总结已有研究结果的基础上,综述了土壤和地下水中病毒迁移的过程和机理,以及影响病毒迁移的主要因素,并指出还有待深入的问题和今后的研究方向。     

等温微量热技术在土壤与环境科学中的应用

Isothermal microcalorimetry provides thermodynamic and kinetic information on various reactions and processes and is thereby a powerful tool to elucidate their mechanisms. Certain improvement in isothermal microcalorimetry with regard to the studies on soil and environmental sciences is briefly described. This review mainly focuses on the use of microcalorimetry in the determination of soil microbial activity, monitoring the toxicity and biodegradation of soil organic pollutants, the risk evaluation of metals and metalloids, the heat effect of ion exchange and adsorption in soil, and environmental researches. Promising prospects for the applications of the technique in the field are also discussed.     

Hydrological properties of a Mediterranean soil burned with different fire intensities

The influence of vegetation cover on soil hydrological properties and its response to the impact of different fire intensities, in a Mediterranean forest environment, has been evaluated. The study was carried out in the Permanent Experimental Field Station of La Concordia (Llíria–Valencia, Spain), on a set of nine erosion plots (4 × 20 m²). The Station is located on a calcareous hillside S–SE oriented, with soils of Rendzic Leptosol type and supporting Mediterranean shrubland vegetation. All runoff generated and sediment produced in every rain event was collected from each plot. The set up includes a system of sensors for the continuous monitoring of climatic parameters (air temperature and humidity, rain volume, intensity, etc.).In June 1995, a set of experimental fires was carried out to the Station. Three of the plots were burned with high intensity fire, three with moderate intensity and the remaining were left unaltered. Soil water content and water retention capacity (WRC) were measured in the different plots and in two different vegetation covers: under canopy (UC) and in bare soil (BS). The pF curves were also obtained for each fire treatment.A year after the fires (June 1995–June 1996), great differences, reaching 77.15%, in runoff generation between fire treatments and the control plots were observed.No significant differences were detected on water retention capacity between soils UC and BS in the burned plots. However, these differences appeared in the control plots, giving UC and BS values of 13% and 18%, respectively. Plots corresponding to the high intensity fire treatment showed values of WRC significantly higher than those of the moderate intensity and of the control treatments.The pF curves show that the values of water volume, at the different pressure points studied, were slightly greater on UC soil. Values obtained for BS samples are higher in the fire treatments, showing significant differences in respect to the control plots at pF 1 and 2. These differences were also observed for UC soil, but in this case at pF 2, 2.5 and 4.2.     

施用涂层尿素对水田土壤氮去向及其利用率的影响

采用水稻盆栽试验方法,研究施用涂层尿素对水田土壤氮的挥发、土壤残留、水稻吸收三个去向及其氮素利用率的影响。研究结果表明:施用涂层尿素可显著抑制NH3和NOX挥发损失,NH3和NOX挥发量之和的减少幅度为22.1%~24.8%;使土壤中全氮含量增加,增加幅度为1.9%~2.1%。等氮用量条件下,施用涂层尿素可极显著提高氮素利用率,其提高幅度随施用量增大而减小;使水稻经济产量显著增加,中用量和高用量水平处理经济产量增加幅度分别为21.8%和21.5%。说明施用涂层尿素不仅能提高水田土壤氮素利用率,而且可减轻生态环境污染。     

苹果园不同覆盖材料对土壤与近地微域环境及树体生长发育的影响

干旱是影响陇东雨养区苹果生产的主要限制因素之一,覆盖保墒是保证该区苹果稳产丰产的重要措施。为了探寻适宜于陇东地区苹果园的覆盖保墒措施,于19年生‘长富2号’苹果园,采用覆盖麦草(WM)、覆盖细河沙(SM)、覆盖黑色地膜(FM)的地表连续3年(2010年11月—2013年11月)覆盖处理,以清耕(CK)为对照,研究不同覆盖材料对果园环境及树体生长发育的影响。结果表明:4—6月干旱期,3年各覆盖处理0~100 cm土层的平均含水量均显著(P0.01)高于对照,且WM处理SM处理FM处理CK;覆盖第3年,从花芽膨大到果实采收,叶幕形成(幼果期)前0~500 cm土层WM处理和SM处理的耗水量显著(P0.01)低于CK,叶幕形成后则显著(P0.05)高于CK,但耗水总量略低于CK;FM处理在叶幕形成前后均显著(P0.01)高于CK。WM处理降低3—8月份5~25 cm各层土壤温度,而升高了9—11月份土温,但5~25 cm平均地温日变幅始终显著(P0.05)低于CK,同时近地表气温降低相对湿度升高;SM处理对地温的影响较小,但明显提高近地表气温而降低相对湿度;FM处理的地温及日变幅始终高于CK,近地表气温和相对湿度与CK接近。各种覆盖处理对苹果物候期均无明显影响。总体0~60 cm土层各种养分含量顺序为WM处理CKFM处理SM处理,且WM处理随年份增幅较大;FM处理0~20 cm土层与SM处理0~60 cm各土层的有机质、全氮和碱解氮等养分随年份降低最明显,相应的全盐量(包括WM处理0~20 cm土层)均显著(P0.01)低于CK。各种覆盖处理增加了苹果树体枝条生长量,但对枝类组成影响都不大。各种覆盖处理增加了果实单果重及产量,均以WM处理显著(P0.05)高于CK。水分利用效率WM处理显著(P0.01)高于其他处理。综上所述,陇东雨养区苹果园覆盖麦草效果较佳,长期覆沙和覆膜土壤须补充有机肥及其他养分,单一覆膜还需完善。     

桂西北环境移民安置区柑橘园土壤环境动态研究

对桂西北环境移民安置区柑橘园开垦后土壤环境动态变化的研究结果表明,该安置区土壤肥力总体变化趋势呈先降后升,土壤pH值微弱降低,土壤酸性强度有所增强,土壤有机质含量先降后升,全N含量呈下降趋势,而水解氮和全P、速效钾及速效磷含量均呈上升趋势,全K含量先升后降,并分析了土壤各养分演变成因。     

有机肥替代化肥对旱地小麦产量和养分利用效率的影响及其经济环境效应

  目的  为评价化学氮肥配施有机肥对陇中黄土高原半干旱区春小麦氮素利用及土壤肥力效应的影响。  方法  在陇中黄土高原旱作区由黄土母质发育而来的黄绵土麦田上进行连续5 a的田间定位试验,以陇中旱作春小麦（Triticum aestivum L.）为研究对象。以不施氮肥（CK）为对照,在等氮条件下分析和比较了单施化学氮肥（N,尿素228.2 kg hm⁻²）、单施有机肥（M,有机肥21.0 t hm⁻²）和化学氮肥配施有机肥（NM,尿素114.1 kg hm⁻²和有机肥10.5 t hm⁻²）对春小麦氮素积累量、氮素利用效率和土壤养分含量的影响。  结果  ① 等氮量条件下,NM处理对各生育期春小麦氮素积累具有显著的提升作用,与处理N相比NM处理下成熟期春小麦氮素积累量提高了15.89%,全生育期氮素吸收速率平均提高了15.67%。与处理N相比NM处理下春小麦花前氮素转运量、转运率和花后氮素积累量分别提高了24.72%、4.45%和21.95%。NM处理较N处理春小麦氮肥偏生产力、氮素回收率和氮肥农学利用效率和氮素收获指数分别提高了20.50%、16.35%、24.14%和2.07%。② 在定位试验开展5 a后,NM处理土壤有机碳和全氮含量较N处理提高了11.09%和13.40%,而不施氮肥导致土壤有机碳和全氮较耕作前下降达13.88%和11.63%。除分蘖期外各处理下土壤无机氮含量均表现为NM > N > M > CK,各处理间差异性显著（P < 0.05）。与N处理相比在小麦整个生育期NM处理下土壤无机氮含量平均提高了9.66%。③ NM处理较其他处理提高了春小麦产量和生物量,优化了小麦产量构成因素。NM处理的春小麦产量达到了2 787.13 kg hm⁻²,比常规施肥处理N提高了17.89%,具有显著的增产效应。通过通径分析发现每公顷有效穗数和千粒重的提高是促进小麦增产的重要原因。  结论  在等氮条件下采用化学氮肥配施有机肥的方式可以培肥土壤、提高土壤氮素有效性,在化肥减施下实现春小麦氮素利用效率和产量的同步提高,是陇中旱作区春小麦生产中值得推广的施肥方式。     

酞酸酯在土壤中的环境行为与健康风险研究进展

酞酸酯(PAEs)又称邻苯二甲酸酯,是环境激素类有机化合物,作为增塑剂在塑料、树脂和橡胶制品中的添加量一般为20%~60%。土壤中PAEs的主要来源有农用化学品、污水灌溉和大气沉降。PAEs在土壤中有较强的富集作用,并能通过一系列的环境地球化学过程进入不同的环境介质,引起环境污染和人类健康风险。本文结合国内外土壤PAEs的相关研究成果,综述了我国土壤PAEs的污染现状,分析了PAEs在土壤-大气界面(挥发、沉降)、土壤-植物系统(植物吸收、植物修复)、土壤-水界面下的环境行为(吸附-解吸)及土壤PAEs污染的环境健康风险,并指出国内土壤PAEs研究中存在的不足。研究结果显示,我国土壤环境总体上已遭受不同程度的PAEs污染;同时,土壤PAEs通过不同界面之间的迁移转化过程,也面临较高的生态环境健康风险。提出今后土壤PAEs研究应以区域土壤污染与环境行为为重点,深入研究土壤PAEs的时空传输与演变规律、多介质迁移转化机制和风险削减与修复措施,为保障土壤生态环境与健康提供理论依据。