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。     

精准保护技术减少NO_3-N淋溶潜力的评估

研究目的是评估使用GIS、GPS、计算机模拟和遥感等技术降低中心旋转灌溉制下土壤NO3-N淋溶量的效果。试验发现采用精准农艺技术的生产区土壤NO3-N残留量和潜在淋溶量与其它区不同。这种差异与土壤质地呈负相关(P(0.0001),在低产沙壤区土壤残留NO3-N较低,潜在NO3-N淋溶率较高。可见,遥感等精准保护技术是一种具有降低NO3-N淋溶量提高N的使用效率潜能的管理工具。     

表层土壤容重对黄土坡面养分随径流迁移的影响

农田化学物质随地表径流迁移的问题,既是农业问题,又是水环境问题。地表土壤容重是影响土壤溶质随径流迁移的重要因素之一。通过室内模拟试验,研究了降雨条件下土壤容重对黄土区坡面土壤氮、磷和钾随径流迁移过程的影响。结果表明,随着土壤容重增大,初始产流时间提早,径流系数增大,土壤流失量增多,土壤磷和钾流失量也随之增大。径流养分浓度变化对土壤容重响应程度的大小次序是：NO3ˉ-N〉PO4^3-P〉K^＋。径流养分流失率过程曲线存在“峰值点”,它是土壤容重、溶质理化特性以及土壤水文参数综合作用的结果。通过数学模拟,进一步证实了幂函数是模拟黄土区非饱和水流条件下养分流失过程的最佳模型。本研究为深入理解黄土坡面径流溶质迁移机理提供了参考。     

模拟降雨下初始含水量对砂黄土硝态氮迁移特征的影响

利用室内人工模拟降雨,研究了不同初始含水量砂黄土在降雨条件下入渗-径流、土壤侵蚀,以及NO3--N随径流流失和土壤深层淋溶特征。结果表明,初始含水量对产流时刻影响在相对含水量为49.4%和76.9%之间存在一个转折点,高初始含水量较低含水量产流提前大约15 min;土壤侵蚀量随着土壤初始含水量的增加而增加,相对含水量为97.1%时,侵蚀泥沙量分别是相对含水量22.9%的2.8倍,49.4%的2.3倍,76.9%的1.5倍。初始含水量高的处理径流初始NO3--N浓度高,随后各处理均衰减很快,10 min左右NO3--N含量趋于雨水本底值;土壤初始含水量越低,NO3--N被淋洗的程度越严重,土壤剖面中NO3--N的浓度峰越深。对于黄土高原坡地砂黄土NO3--N迁移特征来看,按照NO3--N迁移数量,随径流和泥沙流失量比向土壤深层迁移的数量小。说明在降雨条件下,NO3--N主要通过土壤深层淋溶损失,且土壤初始含水量越低其损失越严重。针对黄土高原降水量小,分布集中的特点,采取措施增加入渗,蓄积水分,在一定含水量下施肥,以提高氮肥利用率,降低NO3--N的淋溶。     

用原状土柱研究太湖地区稻麦轮作农田养分淋溶量

采用原状模拟土柱,对太湖地区不同施肥水平下稻麦轮作农田NH4 -N、N03--N 和TP的淋溶量进行了研究.初步结果表明:麦田NH4 -N、NO3--N 和TP的淋溶量分别为0.36～0.64、2.74-16.42和0.05-0.19kg/hm2,各占化肥施用量的0.2%～0.4%、4.8%～8.1%和0.2%～0.7%;稻田NH4 -N、N03--N和TP的淋溶量分别为0.36～1.04、0.86～3.01和0.24～1.17kg/hm2,各占化肥施用量的0.2%～0.4%、0.6%～1.7%和0.8%～8.2%.猪粪能增加养分淋溶量,尤其显著促进了P素向下迁移;秸秆减少麦季土壤无机N的淋溶损失.     

模拟降雨条件下黄土坡地土壤溶质迁移特征试验研究

土壤质地和溶质性质对土壤溶质地表迁移过程有较大影响.通过室内模拟降雨试验,以杨凌壤土、安塞黄绵土和神木绵砂土为研究对象.研究了土壤NO3-、NH4+、PO43-、K+和Br-的迁移特征.结果表明,塿土的溶质地表流失量均高于黄绵土和绵砂土.尤其是吸附性强的NH4+和PO43-、NO3-与Br-坡面流失以随地表径流流失为主,且主要集中在产流开始的初期阶段.3种土壤处理中径流溶质最高浓度ρmax(mg/L)大小顺序为:ρmax塿土＞ρmax＞黄绵土＞max绵砂土,土壤溶质随入渗水分的迁移能力由大至小依次为:Br-＞NO3-＞K+＞NH4+＞PO43-.塿土等效径流迁移深度EDR最大,黄绵土次之,砂绵土最小,各溶质EDR与溶质垂向迁移能力无明显相关性.     

无机与有机肥配施麦田(紫色土)铵态氮及硝态氮的时空变异

试验研究无机与有机肥配施冬小麦紫色土NH4 -N及NO3--N的时空变异特征结果表明,冬小麦不同生育期施肥后第15d和第120d紫色土NH4 -N含量有两个显著的降低、升高转折点,第15d与N素的硝化作用和挥发作用有关,第120d受此阶段冬小麦的强烈吸收和肥料的矿化释放作用影响较大;土壤NH4 -N和NO3--N含量在不同剖面(0~15cm、15~30cm、30~50cm土层)的分配明显受施用有机肥的影响,有机肥对NO3--N有一定固持作用,阻碍了NO3--N向下迁移,各处理对NO3--N迁移的固持作用表现为秸秆 化肥>猪粪 化肥>鸡粪 化肥>纯化肥处理;土壤NH4 -N与NO3--N含量时空变异有较强的此消彼涨相关性,且施纯化肥处理最明显。     

(土娄)土水分入渗、再分布过程反应性溶质(NH4+)运移特征研究

利用土柱切割法研究Lou土水分入渗、再分布过程反应性溶质（NH4^ )运移特征。在水分入渗初期，土壤剖面溶质分布曲线为斜线，随入渗时间延长，土壤剖面溶质分布曲线上部逐渐出现垂直于横坐标的垂直线段。与水分入渗、再分布相比，溶质（NH4^ )入渗、再分布明显滞后；水分入渗深度增加，水溶质入渗距离比增加，溶质入渗滞后程度增大。入渗液浓度增大，溶质入渗滞后程度及溶质入渗阻滞因子减小，相应的土壤吸持溶质的反应速率常数增大，表观活化自由能减小。不同再分布时间的土壤剖面溶质分布曲线具有交点（溶质再分布等浓度点），且该交点随入渗液浓度增大而加深。水分再分布过程中，溶质再分布等浓度点的土壤溶质吸持量基本不变，而其上部的土壤吸持量减小，下部的土壤吸持量增大。     

赣南稀土尾矿山土体硝态氮累积特征研究

稀土开采会造成大量浸矿剂（硫酸铵）残留在土壤中，高浓度铵态氮（NH4+-N）可能在生物化学作用下转化为硝态氮（NO3--N）。为探明NO3--N在稀土尾矿山土体内的含量及影响因素，明确硝酸盐污染程度，本研究选择赣南地区一个离子型稀土原地浸矿尾矿山，由表土分层采样至基岩面，并分析土壤NO3--N及相关的理化性质。研究结果表明，尾矿山土体NO3--N含量变异范围非常大（2.80~193.99 mg·kg-1），其平均值为46.30±55.16 mg·kg-1，表层土壤NO3--N含量均值为5.16 mg·kg-1，与自然土壤相近；含矿层土壤NO3--N含量均值为48.64 mg·kg-1，是自然土壤的10倍。尾矿山土体深部含矿层土壤NO3--N含量明显高于表层， NO3--N含量随深度的分布规律与自然土壤相反，这是矿体部分残留大量浸矿剂造成的。土壤NH4+-N含量主导了NO3--N的产生量，但NO3--N在土体不同深度、山体不同部位的累积量还受降雨淋溶及NO3--N迁移过程的控制。开采结束4年后，尾矿山内累积的NO3--N仍不断向环境中释放。长期来看，尾矿山土壤中富集的NH4+-N将不断转化为NO3--N并随水迁移，持续威胁生态环境及人类健康。本研究可为稀土原地浸矿场地土壤及下游水体污染的评价和治理提供理论基础与科学支撑。     

不同水肥管理模式对太湖地区稻田土壤氮素渗漏淋溶的影响

针对当前我国水稻生产中日益严重的水资源短缺及稻田土壤氮素渗漏淋溶引发的面源污染问题,本研究通过设置2种灌溉方式及4个施氮水平的双因子交互试验,探讨了不同水肥处理对稻田土壤氮素渗漏淋溶的影响.结果表明,稻田20 cm处渗漏水中NH+4-N浓度与施氮量呈正相关关系,减少氮肥施用量,可降低2％～35％的NH+4-N浓度,而80 cm处NH+4-N浓度与施氮量无相关关系;稻田20 cm、80 cm处渗漏水中NO3-N浓度均与施氮量呈正相关关系;控制灌溉显著提高了稻田80 cm处渗漏水中NO-3-N浓度,增幅达31％,但由于其水分渗漏量少,NO3-N淋溶量较常规灌溉仍降低16％～ 49％; NO3-N是稻田中氮素渗漏淋溶的主要形式,占氮素渗漏淋溶总量的77％～92％;减氮施肥条件下,NO3-N渗漏淋溶量降低14％～56％.控灌减氮措施可很好地协调产量效益与水体环境效益,是适宜太湖地区的环境友好型水肥管理模式.     

灌溉施用氮肥后氮素在土壤中的转化及淋失状况: 土柱模拟研究

A soil column method was used to compare the effect of drip fertigation (the application of fertilizer through drip irrigation systems, DFI) on the leaching loss and transformation of urea-N in soil with that of surface fertilization combined with flood irrigation (SFI), and to study the leaching loss and transformation of three kinds of nitrogen fertilizers (nitrate fertilizer, ammonium fertilizer, and urea fertilizer) in two contrasting soils after the fertigation. In comparison to SFI, DFI decreased leaching loss of urea-N from the soil and increased the mineral N (NH₄⁺-N + NO₃^--N) in the soil. The N leached from a clay loam soil ranged from 5.7% to 9.6% of the total N added as fertilizer, whereas for a sandy loam soil they ranged between 16.2% and 30.4%. Leaching losses of mineral N were higher when nitrate fertilizer was used compared to urea or ammonium fertilizer. Compared to the control (without urea addition), on the first day when soils were fertigated with urea, there were increases in NH₄⁺-N in the soils. This confirmed the rapid hydrolysis of urea in soil during fertigation. NH₄⁺-N in soils reached a peak about 5 days after fertigation, and due to nitrification it began to decrease at day 10. After applying NH₄⁺-N fertilizer and urea and during the incubation period, the mineral nitrogen in the soil decreased. This may be related to the occurrence of NH₄⁺-N fixation or volatilization in the soil during the fertigation process.     

不同肥料结构对红壤稻田氮素迁移的影响

不同肥料结构对红壤稻田淹水层、不同深度渗漏水、外排水和土壤剖面中氮素的含量、形态及其动态变化的影响研究结果表明 ,各处理淹水层、外排水和渗漏水中NH4+-N含量明显高于NO3--N。淹水层中N的含量 ,水稻生育前期以单施化肥的高 ,约相当于配施有机肥的 1.18～ 1.20倍 ,而水稻生育后期 ,后者为前者的 1.11～ 1.2 1倍。各处理外排水中N素的输出量均以苗期最高 ,单施化肥明显大于配施有机肥。土壤剖面中NH4+-N向下迁移比碱解N更为明显 ,且配施有机肥的远高于单施化肥的 ,而NO3--N则相反。不同深度渗漏水中NO3--N的比例 ,上层 (30cm)低于下层 (50cm) ,随水逸出的N量各处理渗漏水均小于外排水 ;随水输入的N量远低于随水输出的N量 ,且以单施化肥的N亏损最大。水稻未利用的N量也以单施化肥的最大 ,约为配施有机肥的 1.0 9倍。     

水分状况与供氮水平对土壤可溶性氮素形态变化的影响

采用通气培养试验,研究比较了两种水稻土在不同水分和供氮水平下的矿质氮(TMN)和可溶性有机氮(SON)的变化特征。结果表明,加氮处理及淹水培养均显著提高青紫泥的NH4+-N含量;除加氮处理淹水培养第7 d外,潮土NH4+-N含量并未因加氮处理或淹水培养而明显升高。无论加氮与否,控水处理显著提高两种土壤的NO3--N含量,其中潮土始见于培养第7 d,青紫泥则始于培养后21 d;加氮处理可显著提高淹水培养潮土NO3--N含量,却未能提高淹水培养青紫泥NO3--N含量。两种土壤的SON含量从开始培养即逐步升高,至培养21～35 d达高峰期,随后急剧下降并回落至基础土样的水平;SON含量高峰期,潮土SON/TSN最高达80%以上,青紫泥也达60%。综上所述,潮土不仅在控水条件下具有很强硝化作用,在淹水条件下的硝化作用也不容忽视,因此氮肥在潮土中以硝态氮的形式流失的风险比青紫泥更值得关注;在SON含量高峰期,两种土壤的可溶性有机氮的流失风险也应予以重视。     

华北山前平原典型厚包气带硝态氮分布累积规律

包气带是连接大气层和含水层水分和养分转换的纽带,也是农田NO_3~–-N分布和累积的重要场所和向含水层淋失的通道,因此研究包气带土壤中NO_3~–-N的分布累积规律对防止地下水NO_3~–-N污染至关重要。本文以中国科学院栾城试验站典型的厚包气带为对象,在无施肥处理(N0)和施氮肥600 kg/(hm~2·a)(N600)两种处理的多年试验田中,利用Geoprobe获取0~10.5 m深度土壤样品,研究厚包气带NO_3~–-N垂向分布、累积规律,并分析其影响因素。结果表明:N0中NO_3~–-N基本保持不变,长年施氮肥600 kg/(hm~2·a)使得NO_3~–-N淋溶至10.5 m,并在深层包气带中形成累积,累积的峰值由土壤的质地和含水量决定;NO_3~–-N的分布和累积主要受水分运移、土壤质地和反硝化作用影响。     

灌溉对土壤硝态氮淋吸效应影响的研究

在陕北米脂县无定河谷地沙壤质土壤上进行了灌水量对土壤硝态氮的淋失和作物吸收效应影响的研究( 简称淋吸效应) 。结果表明,灌水量在0～4000m3/hm2范围内,与玉米产量和玉米吸N 量之间的关系均呈线性相关。土壤剖面中NO3--N 遗留量主要集中分布在0 ～60cm土层内,出现的高峰在40cm ;在0 ～80cm 土层内的NO3--N 遗留量随灌水量的增加而降低;80 ～320cm 土层内的NO3--N 与灌水量之间无明显相关,320 ～400cm 土层内NO3--N 是随灌水量的增加而增高。不同深度的土壤剖面中NO3--N 遗留量与灌水量之间均呈双曲线相关;氮素损失率以未灌溉和灌水量4000m3/hm2处理的为最低,据此提出了土壤NO3--N 淋吸效应的概念。     

Nitrogen and Phosphorus Leaching from Fertilizer Applied on Golf Course: Lysimeter Study

Fertilizers applied to turfgrass may pose a threat to surface and groundwater quality, and hence, a study was carried out to evaluate the fate of fertilizer applied to turfgrass of the Clearwater Bay Golf and Country Club in Hong Kong. Lysimeters with reconstituted soils collected from fairways and greens with Bermudagrass (Cynodon dactylon) growing in the surface were used to evaluate the leaching loss of nitrate (NO₃ ^-), ammonium (NH₄ ⁺), and phosphate (PO₄ ^3-) for 22 weeks under greenhouse condition. Both soils received a slow release fertilizer at an application rate of 25 (low) or 50 (high) kg N ha^-1, and an application frequency of monthly and fortnightly for fairways and greens, respectively, simulating the fertilizer application strategy of the golf course. Both low and high fertilizer application rate supported the same amount of biomass production for each soil type. Breakthrough of NO₃ ^- occurred only in greens after 11 weeks of leaching, but the total amount of NO₃ ^- leached did not differ significantly for the two different fertilizer application rates. The continued addition of fertilizer to greens resulted in a final leachate NO₃ ^- concentration exceeding 45 mg L^-1, while fairways maintained a concentration below 5 mg L^-1. Also PO₄ ^3- concentration in leachate of greens exceeded the surface water standard of 0.3 mg L^-1. The results of the lysimeter study showed that the current application rate on greens would create adverse environmental impacts on the surface water and groundwater due to leaching loss of PO₄ ^{3 -} and NO₃ ^-.     

华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米一年两熟长期定位试验, 应用土钻取土和土壤溶液取样器取水的方法, 研究了不同农田管理措施下土壤硝态氮的累积变化, 计算了不同氮肥处理通过根系吸收层的硝态氮淋失通量。结果表明, 小麦-玉米生长季土壤硝态氮累积量和淋失量随着施氮量的增加显著增加, 相同氮肥水平下增施磷、钾肥增加了作物的收获氮量, 施磷肥增加的作物收获氮量最高可达123kg·hm^-2·a^-1, 施钾肥增加的作物收获氮量最高为31 kg·hm^-2·a^-1。不同灌溉水平下0~400 cm 土体累积硝态氮随着灌溉量的增加而降低, 控制灌溉(小麦季不灌水, 玉米季灌溉1 水)、非充分灌溉(小麦季灌溉2~3 水, 玉米季按需灌溉)、充分灌溉(小麦季灌溉4~5 水, 玉米季按需灌溉)各处理剖面累积硝态氮量分别为1 698 kg·hm^-2、1148 kg·hm^-2 和961 kg·hm^-2。与非充分灌溉和充分灌溉处理相比, 控制灌溉在100~200 cm 土层硝态氮累积量显著高于其他层次, 2003~2005 年间控制灌溉剖面增加的硝态氮量占施肥总量的23%; 非充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的22%; 充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的47%。免耕措施降低了作物产量, 影响土壤水的运移, 增加了硝态氮的淋失风险。根据作物所需降低氮素投入(N 200 kg·hm^-2·a^-1), 增施磷、钾肥, 控制灌溉量是减少华北山前平原地区硝态氮淋失, 保护地下水的有效措施。     

北京地区潮土表层中NO3--N的转化积累及其淋洗损失

本试验利用渗滤池设施，采用化学分析和同位素技术相结合的方法研究了北京地区潮土表层中施用氮肥后ＮＯ３＾－－Ｎ转化积累及其１３０ｃｍ土体的淋洗状况。常规分析结果表明，在春小麦和夏玉米的生育前期可以观察到氮素明显地向ＮＯ３＾－－Ｎ的转化积累，其强度随尿素施用量的增加而明显增加，而尿素、硝铵、硫铵等不同氮肥品种处理之间有差异但大多不显著。同时夏玉米期间转化积累作用比春小麦期间强烈。＾１５Ｎ标记试验结果表明     

三峡库区2种土地利用方式下土壤盐基离子及碳氮含量对氮添加的响应

为探究三峡库区2种土地利用方式下土壤交换性盐基离子及土壤碳氮含量对氮添加的响应,以湖北省秭归县的林地和果园土壤为研究对象,进行室内土柱淋溶模拟试验,研究4种不同氮添加量(0,50,120,200 kg/(hm²·a))下,土壤中交换性Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺以及NO₃^--N、DOC的变化。结果表明：随着氮添加量的增加,林地土壤中的交换性盐基离子淋失量显著增加(p<0.05),而果园土壤中的交换性盐基离子淋失量无显著变化,且林地土壤中交换性盐基离子淋失总量与各盐基离子淋失量均高于果园土壤;经N1、N2、N3处理后,与对照组(N0)相比,林地土壤中的交换性盐基离子淋失总量分别增加1.78%,4.45%,8.49%,且NO₃^--N淋失量分别增加89.21%,77.73%,157.25%,说明氮添加通过加剧土壤中NO₃^--N的淋失带走土壤中交...     

日光温室番茄灌水量与根层硝态氮淋溶特征及渗漏关系研究

针对蔬菜灌溉水肥渗漏问题,采用田间试验和室内分析相结合,研究了番茄膜下沟灌灌水量与土壤硝态氮的根层外渗漏关系,分析了灌水量与不同根层土壤硝态氮的淋溶和保蓄特征,结果表明:灌溉不施肥条件下灌水量与土壤硝态氮淋溶量和淋溶率、灌溉施肥条件下灌水量与土壤施入硝态氮的保蓄率和渗漏率均呈直线关系;灌溉均会引起浅根层(0—20 cm)硝态氮淋溶,灌溉施肥条件下7.5～15 mm灌水量范围硝态氮积累有一个峰值,而22.5～45 mm范围则有两个峰值;灌水量在7.5～15mm之间,灌溉不施肥条件下根层土壤硝态氮淋溶率为0,灌溉施肥条件下土壤硝态氮渗漏率为0～5.19%;灌水量在22.5～45 mm之间,灌溉不施肥土壤硝态氮淋溶率为5.38%～19.08%,灌溉施肥条件下根层土壤硝态氮渗漏率为21.91%～61.96%。日光温室番茄膜下沟灌能减少肥料淋溶与渗漏的节水灌水量为15 mm。