地下水硝酸盐氮污染防治研究

采用室内土柱实验法,研究了向土壤中掺入活性炭纤维对地下水硝盐氮污染的防治效果。结果表明,将活性炭纤维掺入土壤中,可以强化土壤反硝化作用,防止硝酸盐氮对地下水的污染。     

污染物在土壤、地下水及粘土层中迁移转化规律研究

系统地评述了近年来国内外对污染物在土壤、非饱和带、地下水和粘土防渗层中迁移转化规律研究的最新进展,以及模拟污染物迁移的数值模型,并提出了需要进一步解决的关键性问题,为环境污染的治理、控制污染和水资源管理与评价的研究提供了可靠依据。     

利用氮、氧稳定同位素识别地下水硝酸盐污染源研究进展

氮污染特别是地下水硝酸盐污染已成为一个相当普遍而重要的环境问题。地下水硝酸盐污染与人类健康和环境安全密切相关。为控制地下水硝酸盐污染,最根本的解决办法就是找到硝酸盐的来源,减少硝态氮向地下水的输送。由于不同来源的硝酸盐具有不同的氮、氧同位素组成,人们利用NO3-中δ15N和δ18O开展了硝酸盐污染源识别研究。本文综述了利用氮、氧同位素识别地下水硝酸盐污染源及定量硝酸盐污染源输入的研究进展及目前存在的问题,并提出几个值得重视的研究方向。     

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。     

太子河流域地表水和地下水硝酸盐污染特征及来源分析

地下水作为一种主要的饮用水和重要农业用水水源,其环境质量状况关乎人类健康、粮食安全与生态可持续发展。本研究对太子河流域地表水、地下水的NO-3-N污染状况进行了调查,并结合水化学与NO-3-N同位素对其来源进行了分析,探讨太子河流域地下水的水化学特征和硝酸盐污染状况,为理解该区域地下水的水化学组成特点和开展水环境质量评价提供理论依据。结果表明,太子河流域地表水氮主要以NO-3-N的形式存在,占总氮78.38%,浓度为0.75~6.40 mg·L-1,从上游到下游其含量变化趋势为先上升后下降,在S6采样点达到最高值6.40 mg·L-1;地表水中NO-2-N所占比例仅为0.78%,且沿河流变化较小;由于施用化肥肥料和有机氮的矿化作用,下游地表水Cl-浓度和NH4+含量增高。太子河流域地下水NO-3-N浓度普遍高于地表水,NO-3-N浓度为0.57~55.78 mg·L-1,平均20.26 mg·L-1;NO-2-N浓度为0~0.04 mg·L-1,平均0.017 mg·L-1。太子河流域地下水的NO-3和NO-2污染状况较重。NO-3-N同位素结果显示,地表水的δ15N为-0.74‰~13.27‰;上游NO-3-N主要来源于土壤有机氮矿化,中下游受农业化肥和人畜粪便共同影响。地下水δ15N为5.7‰~17.5‰,受人类活动影响较大,人畜粪便堆肥和农业化肥的渗漏是主要影响因素。     

大棚土壤硝酸盐状况研究

大棚种植具有很好的经济效益和社会效益[1 ] 。近年来它以非常迅猛的速度在我国北方地区发展 ,据统计 ,1 985年以大棚为主的保护地仅占全部蔬菜耕地面积的 1 .4% ,而到1 995年则增至 1 4 % [2 ] 。现在这种增长的势头仍未有减缓的趋势 ,而且大棚种植植物也逐步从蔬菜扩展到果树     

府河-白洋淀硝酸盐来源判定及迁移转化规律

近年来白洋淀流域内经济高速发展、人口增加,生活污水排放量增大,严重威胁府河和白洋淀水质,其中硝酸盐浓度过高引发的水体富营养化是河流系统面临的重要难题。以白洋淀和唯一一条常年有水的入淀河流——府河为研究对象,结合水化学、水中氢氧同位素(δ~2H、δ~(18)O)和硝酸盐氮同位素(δ~(15)N)的方法 ,分析2008—2016年水化学特征和水化学类型变化,明确府河-白洋淀淀区硝酸盐污染来源以及沿程迁移转化规律,为其水质富营养化管理提供参考。研究结果表明:府河2008年硝酸盐δ~(15)N值10‰,2014年硝酸盐δ~(15)N值的变化范围是2.07‰~18.49‰,府河硝酸盐主要来自于保定市和沿府河村落的生活污水;但2009年硝酸盐δ~(15)N值的变化范围是-3.7‰~4‰,府河硝酸盐主要来源于工业废水。白洋淀淀区2008年和2014年硝酸盐δ~(15)N值的变化范围分别是5.8‰~11.7‰和3.31‰~12.53‰,2009年δ~(15)N值的变化范围是-3.8‰~0.7‰,说明府河的生活污水和工业废水是白洋淀淀区硝酸盐的主要来源。2008—2014年Cl~-和SO_4~(2-)浓度比例逐渐减小,工业废水和生活污水的排入受到控制;2009年因工业废水的排放NO3-浓度超过50 mg·L~(-1),2014年和2016年NO_3~-浓度未超标;控制硝酸盐浓度变化的主要因素是降水稀释、外源输入及反硝化脱氮作用,当溶解氧(DO)小于2 mg·L~(-1)时,硝酸盐的减少主要受反硝化作用影响。     

山东省种植区地下水硝酸盐污染空间变异及分布规律研究

近年来,我国部分地区地下水硝酸盐污染态势十分严峻,特别是集约化种植区由于施用大量氮肥导致的硝酸盐污染更为严重。为控制污染,应掌握地下水硝酸盐污染的空间变异规律与分布特征。采用地统计学方法,对山东省种植区地下水硝态氮含量数据进行空间变异分析。结果表明,不同区域地下水硝态氮含量存在一定的差异,存在明显的趋势效应以及变异性,且含量随地下水深度增加而减少。通过相关性分析,获得与地下水硝态氮含量相关性最高的两个因子（土壤有机质含量和全氮含量）,并作为协克里金（Cokriging）插值方法中的协同因子,对山东省地下水硝酸盐污染进行插值。经比较分析,协克里金法比普通克里金法（Ordinary Kriging）的精度高,减少了80%的平均误差。协克里金法空间插值结果表明,空间分布规律表现在从西南到东北逐渐升高的方向性效应,而地下水硝态氮含量较高的区域主要分布在潍坊、青岛、烟台种植区,如青岛的平度、莱西,潍坊的寿光等农业较发达的种植区。     

土壤-根系微区养分状况的研究 Ⅵ.不同形态肥料氮素在根际的迁移规律

本文研究了不同形态氮肥施用后,氮素在作物根际的分布规律,及其与作物种类、土壤水分条件的关系.在淹水条件下的水稻根际土壤中,(NH₄)₂SO₄和(NH₂)₂CO荨NH₄⁺-N肥,其亏缺率随离根面距离增加呈指数相关的减小.而旱作条件下的玉米、大麦、黑麦草等作物根际NH₄⁺-N肥料在离根面1-3毫米内存在相对累积,然后再出现亏缺梯度.试验证明,NH₄⁺-N在旱作根际的相对累积,部分来源于根系分泌物.然而,NO₃^--N肥即使在淋失量较大的情况下,无论在淹水水稻还是旱作根际土壤中均未测出亏缺,仅存在累积.     

水氮互作对冬小麦氮素吸收分配及土壤硝态氮积累的影响

试验采用完全随机裂区设计,研究不同灌水和施氮处理对田间冬小麦氮素吸收转运分配以及成熟期土壤剖面硝态氮分布积累的影响.结果表明:冬小麦氮素吸收速率在拔节-开花期达到最大;阶段氮素吸收量、籽粒氮素积累量和氮收获指数均随灌水量的增加而增加,表现为W1500＞W1200＞W900＞W0;施氮量超过150 kg/hm2时,籽粒氮素积累量、氮收获指数,拔节-成熟期的氮素吸收量不再显著增加;灌水和施氮均能增加冬小麦营养器官氮素转移量,氮素转运率随施氮量增加而增加,氮素转运贡献率随灌水量的增加而降低;冬小麦成熟期表层(0-20 cm)土壤硝态氮含量随着灌水量增加而降低,表现为W0＞W900＞W1200＞W1500;相同灌水处理下,各土层硝态氮含量随施氮量的增加而增加,施氮处理能显著增加0-120 cm土层硝态氮含量,当施氮量超过150 kg/hm2时,随灌水量增加,土壤剖面中的硝态氮由上层向下层移动.     

田间条件下氮的矿化及硝态氮淋溶研究

采用SRC（Soil-Resin-Core）装置，研究了重庆市主要土壤类型的氮矿化差异以及与硝态氮淋溶的关系。研究结果表明，微酸性紫色土（菜地）的氮索矿化量、硝态氮淋失量和有效氮的变幅均较大，而其它两种坡耕地变化的氮素矿化景和硝态氮的淋失量变幅均较小。相关分析表明：在微酸性紫色土中，影响硝态氮淋失的主要因素是矿化量，且二者呈显著正相关；而其它两种坡耕地土壤的矿化量与硝态氮淋失量不表现相关性。这就表明不同土壤矿化、硝态氮淋失的情况有差异。     

黄河三角洲典型潮滩湿地土壤硝态氮和铵态氮的空间分布特征

运用地统计学方法研究了黄河口滨岸潮滩湿地土壤中硝态氮和铵态氮的空间分布格局。结果表明,潮滩湿地土壤NO3--N和NH4+-N的水平变异性在不同土层差异较大,较高的水平变异性主要与其在潮滩湿地良好水分条件下较为活跃的物理运移特性有关;潮滩湿地表层土壤NO3--N的水平分布具有明显的空间结构,符合高斯模型,并具有中等程度的空间相关性;自然结构因素在引起NO3--N空间异质性中的贡献占优,随机因素的影响相对较小;表层土壤NO3--N的空间变异性以向低潮滩延伸且受潮汐涨落影响较大的方向最大;潮滩湿地表层土壤的NO3--N具有明显的空间分布格局,表现出向低潮滩延伸方向形成明显斑块低值区,边缘则形成斑块高值区的特征。微地貌特征和潮汐微域物理扰动强度是导致空间异质性的两个重要随机因素,而水盐条件、土壤类型和潮汐物理扰动是3个重要结构因素。     

三江平原典型湿地土壤硝态氮和铵态氮垂直运移规律

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上的两种土壤类型(草甸沼泽土和腐殖质沼泽土)为研究对象,运用模拟土柱的方法,研究了两种土壤中硝态氮和铵态氮的垂直运移规律。结果表明:在水分饱和条件下,两种土壤的硝态氮和铵态氮穿透曲线均符合Gauss单峰模型(R2≥0.85),其运移过程主要受粘粒含量的影响;随粘粒含量增加,硝态氮和铵态氮穿透曲线整体上峰值降低,峰面分布变宽,但不同土壤各土层间也存在一定差异,原因与不同土层水分构成、溶质运移方式以及硝化-反硝化作用的差异有关;溶质浓度加倍后,两种土壤0~20 cm土层中硝态氮和铵态氮的穿透曲线也符合Gauss单峰模型(R2≥0.88),但其峰值、形状及出流时间均发生不同程度的变化,原因与浓度改变前后土壤水分构成、溶质运移方式的差异有关,铵态氮还与土壤胶体对其吸附饱和程度的差异有关;两种土壤表层的硝态氮和铵态氮垂向迁移能力较强,当湿地水分增加后将不利于有效氮的保持。     

三江平原典型湿地土壤硝态氮和铵态氮垂直运移规律

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上的两种土壤类型（草甸沼泽土和腐殖质沼泽土）为研究对象,运用模拟土柱的方法,研究了两种土壤中硝态氮和铵态氮的垂直运移规律。结果表明：在水分饱和条件下,两种土壤的硝态氮和铵态氮穿透曲线均符合Gauss单峰模型（R^2≥0.85）,其运移过程主要受粘粒含量的影响;随粘粒含量增加,硝态氮和铵态氮穿透曲线整体上峰值降低,峰面分布变宽,但不同土壤各土层间也存在一定差异,原因与不同土层水分构成、溶质运移方式以及硝化-反硝化作用的差异有关;溶质浓度加倍后,两种土壤0～20 cm土层中硝态氮和铵态氮的穿透曲线也符合Gauss单峰模型（R^2≥0.88）,但其峰值、形状及出流时间均发生不同程度的变化,原因与浓度改变前后土壤水分构成、溶质运移方式的差异有关,铵态氮还与土壤胶体对其吸附饱和程度的差异有关;两种土壤表层的硝态氮和铵态氮垂向迁移能力较强,当湿地水分增加后将不利于有效氮的保持。     

集约化种植条件下土壤硝态氮动态变化及累积特征研究

选取江阴市沿江平原地区的3种典型农业种植区,即大棚葡萄集约化种植基地、蔬菜集约化种植基地和常规种植农田为研究对象,通过田间现场采样分析的方法研究了不同种植方式下土壤剖面硝态氮含量的动态变化和累积特征.结果表明,葡萄种植基地0-100 cm各土层硝态氮含量随时间的变化波动较大,而蔬菜种植基地和常规种植农田的表层土壤硝态氮含量变化幅度大于深层土壤;3种典型种植区的土壤硝态氮含量均呈现随着土层深度的增加而逐渐减小的趋势,其中土壤硝态氮含量最大值出现在葡萄种植基地的20-40 cm土层中;葡萄种植基地各土层硝态氮平均累积量均高于蔬菜种植基地和常规种植农田,大棚葡萄集约化种植基地0-00 cm土层硝态氮平均累积总量高达400.96 kg/hm2,显著高于蔬菜集约化种植基地和常规种植农田的累积总量,这进一步表明不合理过量追肥导致土壤中硝态氮大量累积,增大了氮素淋失和地下水环境污染的风险.     

地下水位波动对包气带中氮素运移影响规律的研究

为探讨地下水位不同尺度波动幅度中氮素运移规律,室内通过土柱I、Ⅱ和Ⅲ模拟地下水位的不同尺度上下波动进行对比试验。试验中柱I水位保持静止、柱Ⅱ波动幅度为15em、柱Ⅲ波动幅度为30cm,在实验装置相同情况下,得出三柱各土层中DO、NO3^- —N和NH4^＋ -N浓度变化。结果表明：柱I中DO、NO3^- -N和NH4＋^ —N变化较小,而柱Ⅱ、Ⅲ中DO、NO3^- —N和NH4^＋ —N均变化较显著,且柱Ⅲ的变化幅度要大于柱Ⅱ。对比水位静止的柱I,当水位上升和下降后,柱Ⅱ、Ⅲ各土层中DO和N0i—N浓度均减小和增大,增减趋势相同,但DO和NO3^- —N的变化幅度均为柱III〉柱II;NH4^＋ —N浓度相应地增大和减小,增减趋势相同,但幅度柱Ⅲ〉柱Ⅱ。柱Ⅱ、Ⅲ进行两次循环波动后,两土柱各土层中NH4^＋ -N均减小,且减小幅度柱Ⅲ〉柱Ⅱ;NO3^- -N无明显规律。可知,水位波动对土层中硝酸盐运移影响显著,且水位波动尺度与该影响程度相关,故在地下水硝酸盐污染风险评价时,不可忽视水位波动对氮素运移的影响。     

单次和间歇性降雨下紫色土坡地壤中硝氮迁移特征

为探究不同降雨条件下不同观测时期硝氮在紫色土坡地中的迁移特征,通过室内土槽和人工模拟降雨装置,设置单次降雨和间歇性多次(12次)降雨条件,分别探讨短时期和长时期下的紫色土壤中硝氮迁移特征.结果 表明:在单次降雨后短期内紫色土坡地距地表15 cm处土壤水和硝氮均匀地向下距地表35 cm土壤坡脚处迁移,而在间歇性12次降雨...     

Field and Laboratory Evaluation of the Cardy Nitrate-Nitrogen Meter for Measuring Soil Solution Nitrate Nitrogen in Hawaiian Soils

The estimation of plant-available nitrate nitrogen (NO₃-N) is essential for any nutrient-management plan but can be time-consuming and expensive. However, the efficacy of rapid methods to determine soil NO₃-N levels designed for grower use has received mixed reviews in the literature. Therefore, the objectives of this study were to (1) evaluate the Cardy electrode-based meter for measuring soil solution NO₃-N concentrations under a perennial peanut living mulch in two mixed orchard systems on O'ahu and (2) determine the influence of soil type on measurement accuracy and precision under laboratory conditions. To achieve the first objective, 24 lysimeters were installed 15–30 cm deep at each of two fruit tree orchards with different soils and climate on Oahu island. For the second objective, a replicated column study was conducted, in which NO₃-N solutions of varied concentrations were leached through three representative agricultural soils (Wahiawa, Loleka'a, and Waialua series). Field soil solution and column leachate were analyzed using the portable electrode-based meter and a standard laboratory colorimetric method. In the field samples, soil solution NO₃-N ranged from <1 to 110 mg/L, and there was a strong correlation (r²?=?0.92) between the portable meter and colorimetric values. Similarly, a strong correlation between the Cardy meter and the laboratory methods was observed in the column study, although r ² values varied with soil type. The data suggest that the Cardy meter can be used to rapidly and accurately measure soil solution NO₃-N, if its concentrations are relatively high and concentrations of interfering ions such as chloride (Cl^?) are low. Overall, the primary value of this rapid method may be in estimating relative changes in soil nitrate in response to nutrient management at a single site.     

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。