直播水稻田田面水氮素动态变化及径流损失研究

[目的]为直播水稻田的合理施用氮肥和灌水及防止氮素污染地表水提供科学依据.[方法]通过田间试验,对太湖流域丹阳地区直播水稻田田面水氮素动态变化特征及径流损失进行研究.[结果]施肥使田面水氮素浓度迅速提高,施氮后第1天田面水TN和NH+4-N的浓度达峰值43.99和23.31 mg/L,第7天分别下降至峰值的23.50%～30.02%和16.22%～23.84%;田面水的NO-3-N浓度在施氮后第3天达最大值7.51 mg/L,随后逐渐下降.施氮后3～5 d内,田面水NH+4-N/TN比值达动态观察期中的最大值0.50～0.69,此后逐渐降低.田面水NO-3-N/TN比值也先升后降,均在0.31以下.丹阳当季直播稻田TN地表径流损失量为23.84 kg/hm2,占施氮量的5.05%;NH+4-N流失量为13.24 kg/hm2,占施氮量的2.88%.烤田排水TN径流损失为13.49 kg/hm2,占总施氮量的2.93%.[结论]NH+4-N是稻田田面水氮素的主要形态,施氮后7 d是防止稻田氮素流失的关键时期.     

稻作期氮素渗漏流失特性及控制对策研究

通过测坑定位试验,对上海市黄浦江上游水稻田氮素渗漏流失规律及其控制对策进行了研究,得到如下结论:(1)稻田氮素渗漏流失以NO3--N为主,施肥后1~2 d渗漏水中NH4 -N浓度较高,之后一般为0.19~2.83 mg.L-1;(2)受稻前旱作(草莓)的影响,水稻生长前期渗漏水中NO3--N的含量高达30~50 mg.L-1,随着田面水的不断下渗淋洗作用,到了稻作后半期,NO3--N的含量下降到较低水平,约为2~3 mg.L-1;(3)在整个稻作期(截止到9月20日)TN的渗漏流失量为22.65~30.57 kg.hm-2,其中NO3--N为18.59~24.90 kg.hm-2,平均为总流失量的82.64%;(4)使用有机肥替代化肥可以在很大程度上减少稻田氮素渗漏流失,在化肥用量减少20%~30%的情况下,氮素渗漏流失量可以减少19.43%~25.91%;(5)经测产,增施有机肥而减少化肥用量对水稻产量没有显著影响,但在很大程度上减少稻田氮素的渗漏流失,对减少农业氮素面源污染、保护地下水具有重要意义。     

稻作期氮素渗漏流失特性及控制对策研究

通过测坑定位试验,对上海市黄浦江上游水稻田氮素渗漏流失规律及其控制对策进行了研究,得到如下结论:(1)稻田氮素渗漏流失以NO3--N为主,施肥后1~2 d渗漏水中NH4+-N浓度较高,之后一般为0.19~2.83 mg.L-1;(2)受稻前旱作(草莓)的影响,水稻生长前期渗漏水中NO3--N的含量高达30~50 mg.L-1,随着田面水的不断下渗淋洗作用,到了稻作后半期,NO3--N的含量下降到较低水平,约为2~3 mg.L-1;(3)在整个稻作期(截止到9月20日)TN的渗漏流失量为22.65~30.57 kg.hm-2,其中NO3--N为18.59~24.90 kg.hm-2,平均为总流失量的82.64%;(4)使用有机肥替代化肥可以在很大程度上减少稻田氮素渗漏流失,在化肥用量减少20%~30%的情况下,氮素渗漏流失量可以减少19.43%~25.91%;(5)经测产,增施有机肥而减少化肥用量对水稻产量没有显著影响,但在很大程度上减少稻田氮素的渗漏流失,对减少农业氮素面源污染、保护地下水具有重要意义。     

淹水稻田氮素淋溶损失及其控制

稻田土壤氮素淋溶研究较少,报道稻田氮素淋溶导致地下水NO3^--N污染超标的例子更少。稻田紧实的犁底层,导致土壤渗漏率大大降低。目前研究稻田氮素淋溶的方法主要有模拟土柱法、田间实测法、平衡估算法以及数学模型法。试验报道稻田氮素淋溶量差异较大,普遍认为高施氮量可导致较大的氮素淋溶,且各层次的NO3^--N淋溶量远大于NH4^＋-N。通过降氮的施肥管理和选择需氮量低的前茬作物,有利于控制氮素淋溶。     

稻田田面水氮素浓度变化特征及快速检测方法研究——以长江中游单季稻田为例

为揭示田面水的氮素浓度动态特征并探讨其快速检测方法,于2018年水稻生育期对稻田田面水的氮素浓度、常规水质参数进行原位监测。结果表明,水稻生育期内,人工栽秧稻田田面水的TN和NH4+-N浓度在施基肥后1周分别迅速降至4.03 mg/L和3.02 mg/L,至下次施肥前变化趋于平稳,TN和NH4+-N在追肥后2 d到达峰值,1周左右趋于平稳,机插秧稻田田面水的氮素动态特征与人工栽秧基本一致。基肥期田面水的TN和NH4+-N从峰值随时间的衰减趋势近似符合指数衰减规律,人工栽秧和机插秧稻田田面水的TN浓度在基肥期峰值出现后2周内衰减幅度分别为62%和72%,NH4+-N的衰减幅度分别为80%和83%。以DO、EC、pH、ORP为自变量,TN为因变量,得到了多元线性回归模型,为服务于稻田田面水氮素流失风险的监测和管理,按照GB 18918—2002中TN的限值15 mg/L（一级A标准）和GB 3838—2002中TN的限值2 mg/L（Ⅴ类）对TN的排放进行分级,得到模型预测的准确率为80%,基本满足水环境管理的需求。     

NaCl胁迫下氮形态对水稻幼苗营养的影响

在NaCl浓度为0、43、86mmol/L条件下,研究了水培水稻幼苗对不同质量比例（9/1、5/5和1/9）铵态氮/硝态氮处理的响应特征。结果表明：在3种盐浓度条件下,水稻幼苗均在NH4^＋-N/NO3^--N为1/9时生长量最少,吸收氮素最少,培养后营养液pH最高;NaCl浓度为0和86 mmol/L时,NH4^＋-N/NO3^--N为1/9处理的植株吸磷量最少。     

氮素形态对川梨培养介质pH及根系生长发育的影响

以水培川梨Pyrus．pashia Buch-Ham幼苗为试材,研究了氮素形态对培养介质pH及根系活力的影响。结果表明,NO3^--N与NH4^ -N比值为1：1时pH变化不大,NH4^ -N区pH下降,NO3^--N区pH升高,而NH4^ -N引起pH值下降的程度大于NO3^--N引起pH增加的程度;NO3^--N与NH4^ N比值为7：3时,根活力和根系生长最好;以NH4^ N为唯一氮源时,根活力最低,且表现为NH4^ -N毒害症状。     

模拟蓄水条件下土壤氮磷的变化及固定作用

采用室外微区模拟试验,在3、6和9cm3个不同蓄水深度处理条件下,对稻田土壤氮磷的变化动态及固定作用进行了研究。结果表明,土壤铵氮（NH4^＋-N）、硝氮（NO3^--N）和总磷（TP）含量与蓄水深度显著负相关;蓄水处理对土壤中总氮（TN）含量变化影响不大。施肥后随蓄水时间延长,土壤NH4^＋-N和NO3^-N呈下降趋势,而TN和TP呈上升趋势。土壤对NH4^＋-N、TN和TP的固定作用较强,而NO3^--N不易被土壤胶粒所吸附。     

不同形态氮素比例对水稻苗期水分利用效率及其生物效应的影响

通过水培试验研究了不同形态和比例的氮素对水稻苗期水分利用效率及其生物效应的影响。结果表明：随着NH4^ -N/NO3^--N比例的减小，根系鲜重、根日生长率、根系含水量、全氮和全磷含量增加，但在全硝态氮条件下减少；当NH4^ -N/NO3^--N比例为50／50时，水分利用率最高；叶片光合作用对不同形态比例的氮素反应差异明显，NH4^ -N/NO3^--N比例为25／75时，光合速率最大。由此表明，过高的铵态氮和硝态氮比例均会引起水稻有机物合成和生物量积累的减少，其中铵态氮的影响尤为严重。当NH4^ -N/NO3^--N比例为50／50和25／75时，水稻表现出最佳的生物效应。     

无机氮和氨基酸态氮对甜瓜幼苗生长和氮素吸收的影响

水培条件下,研究相同浓度（3．0mmol·L^-1）的无机氮（NO3^--N、NH4^＋-N）和氨基酸态氮（Gly-N）对甜瓜幼苗生长和氮素吸收的影响。结果表明,NO3^--N、NH4^＋-N和Gly-N显著影响甜瓜幼苗的生长、根系形态和氮素吸收。与NO3^-N处理相比,NH4^＋-N和Gly-N处理都显著抑制了甜瓜幼苗根系和地上部的生长。不同氮素形态处理的甜瓜植株根长、根体积和根表面积均表现为NO3^-N〉Gly—N〉NH4＋-N（p〈0．05）。甜瓜的叶绿素含量、植株平均氮素含量和氮素吸收量均表现为NO3-N〉Gly—N〉NH4^＋-N（p〈0．05）。与NO3^-N处理相比,NH4^＋-N和Gly-N处理提高了甜瓜根系的氮素分配比例。NH4^＋-N处理显著降低了营养液的pH值,而Gly-N处理提高了营养液的pH值。不同氮素形态处理营养液pH值的变化是影响甜瓜幼苗生长和氮素吸收的重要因素。虽然甜瓜是喜硝作物．氨基酸态氮也可以成为其良好的氮源。     

施氮量及氮素形态对桑叶中1-脱氧野尻霉素含量的影响

[目的]探讨施氮量（NO-3N和NH＋4-N）及氮素形态（NH＋4/NO-3）对桑叶中1脱-氧野尻霉素（DNJ）含量的影响,以期为提高桑叶中DNJ含量及其药用价值提供参考。[方法]通过改变水培溶液中施氮量及氮素形态,研究其对桑叶主要药用成分DNJ含量的影响。[结果]随着2种氮素含量的增加,桑叶中DNJ均呈现出先升高后降低的趋势,且NO-3-N比NH4＋-N更利于DNJ的积累;随着NH＋4/NO-3的降低,桑叶中DNJ含量呈现出明显的先上升后下降的趋势,其中当比值为25/75时,含量达到最高。[结论]适当的施氮量及NO-3-N/NH＋4-N能有效提高桑叶中的DNJ含量。     

不同氨氮浓度对部分亚硝化过程中N_2O释放的影响

[目的]研究氨氮浓度对部分亚硝化过程中温室气体N2O释放的影响。[方法]利用序批式生物膜反应器(SBBR),采用间歇曝气的方式,分析进水不同氨氮浓度对部分亚硝化过程中N2O产生的影响。[结果]当进水氨氮浓度不同时,部分亚硝化过程中DO、ORP变化趋势大体一致,出水中亚硝氮与氨氮的浓度比都能达到1∶1,而且硝氮始终都维持在较低水平。进水氨氮浓度对部分亚硝化过程中N2O的释放有显著影响,氨氮浓度越高,N2O的释放量越大。其中,当氨氮浓度为400 mg/L时,N2O的释放量高达37 mg左右。[结论]部分亚硝化过程中N2O的释放可能与NH4+、NO2-的浓度有关。     

施氮量及氮素形态对桑叶中1-脱氧野尻霉素含量的影响

[目的]探讨施氮量及氮素形态对桑叶中1-脱氧脱尻霉素含量的影响,以期为提高桑叶中DNJ含量及其药用价值提供参考。[方法]通过改变水培溶液中施氮量（NO3--N和NH4＋-N）及氮素形态（NH4＋/NO3-）,研究其对桑叶主要药用成分1-脱氧野尻霉素（1-deoxynoji-mycin,DNJ）含量的影响。[结果]随着2种氮素含量的增加,桑叶中DNJ均呈现出先升高后降低的趋势,且NO3--N比NH4＋-N更利于DNJ的积累;随着NH4＋/NO3-比的降低,桑叶中DNJ含量呈现出明显的先上升后下降的趋势,其中当比值为25/75时,含量达到最高。[结论]适当的施氮量及NO--N/NH＋-N比能有效提高桑叶中的DNJ含量。     

冻融作用对旱地土壤中不同吸附形态铵根离子的影响

[目的]探讨冻融作用对土壤中不同吸附形式铵根离子的影响。[方法]通过室内模拟试验,研究了冻融作用对三江平原旱地土壤吸附铵根离子总量(水浸提)、强吸附态量(0.01 mol/L KCl溶液浸提)的影响。[结果]冻融处理和非冻融对照处理下,相比线性方程,旱地土壤吸附的铵根离子总量能更好的由Freundlich方程拟合(R20.99,SE1.69)。冻融作用对铵根离子的总吸附量基本没有影响:当土壤中加入的NH4+初始浓度从0 mg/L升高到200 mg/L时,冻融条件下NH4+总吸附量从-0.52 mg/kg升高到39.0 mg/kg;非冻融条件下NH4+总吸附量从-0.70 mg/kg升高到38.5 mg/kg。土壤中强吸附态NH4+的吸附等温线呈线性(R20.99,SE0.54),强吸附态NH4+的吸附量经过冻融过程后有明显增加,当土壤中加入的NH4+初始浓度从0 mg/L升高到200 mg/L时,冻融条件下NH4+强吸附态含量从-2.36 mg/kg呈线性升高到28.81 mg/kg;非冻融条件下NH4+强吸附态量从-4.25 mg/kg呈线性升高到25.12 mg/kg。由于冻融作用降低了强吸附态NH4+吸附解吸达到平衡时土壤溶液中NH4+的浓度,因而有利于降低土壤中铵根离子的淋失。冻融作用主要影响的是以离子交换形式吸附于土壤的NH4+。[结论]该研究为控制土壤氮素过量输入水体,防治水体富营养化奠定了理论基础。     

DO浓度和pH对沼液废水短程硝化反应的影响

目的]研究溶解氧(DO)浓度和p H对沼液废水短程硝化反应的影响。[方法]采用自制的SBR反应器,针对DO浓度和p H 2个影响因子进行单因素试验,考察其对亚硝酸盐积累的影响。[结果]在温度(25±2)℃,进水氨氮(NH_4~+-N)浓度550~600 mg/L、化学需氧量(COD)1 600~1 700 mg/L、p H 7.5,水力停留时间(HRT)为1 d的条件下,DO浓度在1.1~1.5 mg/L时,出水亚硝氮(NO_2~--N)/总硝氮(NO_x~--N)可达到0.85,NO_2~--N/NH_4~+-N接近于1。在温度为(25±2)℃、DO为1.3 mg/L和进水NH_4~+-N浓度为600 mg/L时,将p H控制在7.3~7.8,亚硝酸菌整体活性最高。[结论]DO浓度会显著影响亚硝酸盐的积累和转化,p H直接影响亚硝酸菌的生长,过高的p H会导致高NH_4~+-N沼液废水中游离氨的浓度升高,从而抑制亚硝酸菌的活性。     

生石灰施用增加了酸性双季稻田氮素氨挥发损失

选择南方典型酸性双季稻田,采用通气法研究了不同生石灰用量对稻田氨挥发通量、田面水NH_4~+-N浓度和pH值的影响。结果表明:撒施生石灰显著影响稻田田面水NH_4~+-N浓度和pH值,生石灰用量与田面水NH_4~+-N浓度和田面水pH值之间均存在极显著正相关关系;撒施生石灰,显著增加稻田氮素氨挥发损失,早、晚稻季氨挥发损失量较不施生石灰处理分别增加2.20~22.91和3.08~52.44 kg/hm~2,增幅分别达19.28%~200.79%和6.96%~118.48%;当早、晚稻季分别施纯氮150和180 kg/hm~2时,撒施生石灰450~3 750 kg/hm~2,氨挥发损失量分别达13.61~34.32和47.34~96.70 kg/hm2,氮素损失率分别达7.44%~18.78%和21.66%~44.24%;当早、晚稻季生石灰用量分别超过900和1 800 kg/hm2时,稻田氨挥发显著增加。     

好氧颗粒污泥处理高氨氮养殖废水的试验研究

[目的]探寻好氧颗粒污泥处理高氨氮养殖废水过程中的影响因素,为工程实践提供理论依据。[方法]采用好氧颗粒污泥处理高氨氮猪场废水,研究化学需氧量（COD）、溶解氧（DO）和氨氮的去除率变化。[结果]在进水COD为1 000 mg/L,氨氮质量浓度为50mg/L的条件下,COD与氨氮的去除率均随处理时间增加而上升,但COD的去除效率远高于氨氮,处理4 h后,氨氮去除效率为55%,而COD去除效率接近90%。平稳运行下亚硝酸盐与硝酸盐浓度随时间的变化,始终稳定在较低的水平。[结论]采用好氧颗粒污泥处理高氨氮养殖废水具有良好的COD和氨氮去除效果,该技术值得推广。     

过磷酸钙在猪粪堆肥过程中的保氮效果研究

[目的]为减少堆肥过程的氮挥发损失.[方法]采用强制通风静态堆肥反应器,研究过磷酸钙不同添加量对猪粪、米糠堆肥的保氮效果.[结果]添加过磷酸钙可促进堆温的提高,明显降低堆肥初期与高温期的pH,明显提高堆肥的水溶性NH4+-N含量,有效减少NH3的释放量,推迟NH3产生量的高峰期.与对照(CK)相比,添加1％、2％和3％过磷酸钙可分别降低堆肥氮损失率33.56％、49.18％和52.88％,提高堆肥的磷含量.[结论]猪粪、米糠堆肥的过磷酸钙适宜添加量为2％ ～3％.     

曝气扰动下底泥氮的释放动力学及硝化反硝化过程研究(英文)

[目的]研究曝气扰动下底泥氮的释放动力学及硝化反硝化过程,以期解决底泥氮释放及二次污染问题。[方法]研究了底泥原位曝气对氮污染物释放的影响,并对其释放动力学参数进行解析,同时模拟了间歇曝气下泥水界面硝化反硝化脱氮过程。[结果]底泥曝气加速了氮污染物的释放,30min后底泥NH4+-N与达到释放平衡;最大释放量与底泥扰动强度成正比,在曝气头距离泥面距离为0、1、2和3cm时(扰泥量为3.52、3.41、3.26和3.01g/L),NH4+-N与最大释放量分别为14.3、13.8、13.2、12.2mg/L和33.2、30.9、29.8、27.3mg/L;且两者的释放动力学均符合双常数方程。持续曝气可促进泥水界面硝化反应发生,8d后NH4+-N浓度由12.4mg/L下降至0.2mg/L,硝态氮浓度达到最大值;停止曝气12d后,硝态氮与总氮浓度分别由10.8和37.4mg/L下降至0.36和23.2mg/L,说明有反硝化脱氮现象发生。可见,底泥曝气可促进氮污染物的释放及硝化过程,而通过间歇曝气,可实现底泥原位硝化反硝化脱氮。[结论]该研究结果可为城市黑臭河道底泥原位修复提供技术借鉴。     

固体碳源及生物强化CAST工艺处理低C/N生活污水的效果

[目的]研究固体碳源及生物强化CAST工艺处理低C/N生活污水的效果。[方法]设2组CASS反应器,试验组投加玉米芯填料与生物强化菌剂,对照组不投加玉米芯和生物强化菌剂。试验运行阶段对进出水进行氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)等指标进行持续监测。试验后期,取挂膜填料与2反应器中的污泥进行电镜分析。[结果]从池塘底泥中筛选出3株具有高效反硝化作用的好氧反硝化菌,分别为假单胞菌(Pseudomonas sp.)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),对硝酸盐和亚硝酸盐去除率均在85%以上。电镜分析表明,固体碳源表面结构粗糙,孔隙内及表面附着大量的杆菌、球菌及丝状菌等微生物,生物量有明显的提高。试验组出水COD浓度维持在40.00 mg/L左右,NH_4~+-N的平均出水浓度由11.35 mg/L降至4.58 mg/L;平均出水TN浓度由24.74 mg/L降至12.11 mg/L。反应器运行20 d后,试验组污泥结构相对于对照组更加紧密。[结论]固体碳源及生物强化CAST工艺处理低C/N生活污水可行性强,发展前景广阔。