农村污水加入对模拟稻田生态系统中氮、磷的影响

在温室内,以中性紫色水稻土为基质,水稻(Oryza sativa)为植被构建了模拟稻田生态系统用以处理农村污水,研究了外源污水(TN 15.0mg/L,其中NH4+-N 13.5mg/L,NO3--N 1.5mg/L;TP 2.0mg/L)加入4种系统后,土壤和田面水中各种形态氮、磷、pH等的动态变化。结果表明,外源污水加入后3d土壤中NH4+-N、NO3--N、pH均达到峰值,其中NH4+-N 29.4～46.5mg/kg,NO3--N 12.3～21.4mg/kg,pH 7.9～9.1,完全施肥处理显著高于减量施肥处理,垄作与平作之间差异不显著。7d后NH4+-N、NO3--N、pH显著降低,处理之间差异不显著。外源污水加入后3d,土壤中NH4+-N增加了5.76～9.70g/m2,显著高于田面水中NH4+-N的损失量1.15～1.34g/m2,田面水和土壤中NO3--N分别上升了0.64～0.91g/m2和2.02～4.12g/m2。表明田面水中NH4+-N的减少可能对土壤中NH4+-N的升高有一定的贡献,而田面水中NO3--N的增加量可能来自土壤。土壤中碱解氮和Olsen-P浓度均在污水加入后1d达到峰值,完全施肥处理显著高于减量施肥处理,垄作与平作之间差异不显著。土壤中TN和TP在试验期间有下降的趋势,但是差异不显著。相同施肥条件下,垄作较平作能够获得更高的生物产量,意味着能够带走更多的氮、磷。     

温度、水分和施肥对甜菜黑土氮素迁移转化的影响

以东北甜菜主产区的黑土为材料,采用模拟土柱方法,研究了不同温度(5℃和20℃)、水分(10%,20%和30%)和施肥(尿素)条件对甜菜0—90cm土层土壤无机氮(NH4+-N和NO3--N)迁移转化的影响。结果表明:在整个培养期内,温度和水分对不同施肥处理、不同土层土壤NH4+-N和NO3--N含量的影响不同。不施肥土壤NH4+-N和NO3--N含量在不同水分和温度下均无显著差异。不同温度和水分条件下施肥处理各土层NH4+-N、NO3--N平均含量均随土层深度增加而下降,在相同温度条件下,土壤水分为20%时为甜菜土壤矿化和硝化作用的最适水分,而10%水分时,0—15cm土层土壤硝化作用受到明显抑制。施肥明显增加0—15cm土层NH4+-N、NO3--N含量,分别与不施肥相比增加2.71~16.65倍和1.04~9.05倍。5℃时,NH4+-N、NO3--N在土柱内的迁移距离和硝化作用主要发生在0—15cm土层内;20℃时,主要发生在0—15cm和0—50cm土层内。施肥与不施肥土壤NH4+-N含量与温度、水分均呈负相关,NO3--N含量和硝化率(Nr)呈正相关,多因素统计分析表明,温度和水分的提高可以增强施肥土壤的氮素转化,温度、水分和施肥三者对土壤NH4+-N、NO3--N含量迁移有交互作用,但是对土壤氮素的转化没有显著影响。     

不同浓度葡萄糖添加对黑土氨基酸转化的影响

通过室内培养方式,研究不同浓度葡萄糖与无机氮肥(NH4)2SO4配施对土壤微生物将无机态氮转化为氨基酸态氮过程的影响。结果表明:和单施(NH4)2SO4培养相比,葡萄糖与(NH4)2SO4配合施用显著提高了土壤微生物将无机态氮向氨基酸态氮转化的程度,高浓度葡萄糖的添加更有利于无机态氮的同化。同样培养条件下NH4+-N、NO3--N和微生物量氮的数据表明,添加碳源明显降低了土壤中NH4+-N和NO3--N的含量,而微生物量氮量明显提高。表明活性碳源的加入明显提高土壤微生物活性,起到调控土壤微生物将无机态N转化为氨基酸态氮速率和容量的作用。     

铵态氮/硝态氮对水稻铝吸收的影响及其机制研究

选用两个水稻品种武运粳7号（耐铝品种）和扬稻6号（铝敏感品种）作为实验材料,利用水培试验,通过长期和短期处理相结合的方式研究了NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响及其作用机制。结果表明,与NH4+-N相比,NO3--N促进了水稻对Al的吸收。而且随着NO3--N浓度的提高,水稻根中Al含量显著增加,随着NH4+-N浓度的提高,水稻根中Al含量显著降低。这些结果表明NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响具有浓度效应。当向Al溶液添加pH缓冲剂后,NH4+-N和NO3--N对根尖Al累积的影响变小,表明NH4+-N和NO3--N处理下溶液pH的变化可能是NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收影响不同的一个原因。     

控释氮肥养分控释效果及合理施用研究

试验采用{3,3}单形重心设计方法,研究了普通尿素和2种包膜尿素D90、D60配比对土壤NH4+-N、NO3--N及矿质态氮(Nmin)含量的影响。结果表明,供试的7种包膜肥料初期溶出率均12.0%,微分溶出率在0.26%～2.49%之间。各处理土壤NH4+-N含量均随时间逐渐降低,而NO3--N和Nmin含量随时间逐渐增加。整个培养期内单独施用尿素处理,土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin含量最高;2种控释肥单施或其配比施用土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin含量最低;尿素与控释肥配合施用,土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin含量居中。不同时期内土壤NH4+-N的来源不同,0～20d内,尿素对土壤NH4-N含量贡献最大;30～50d内,土壤NH4+-N主要来自D60;整个培养期内尿素对土壤NO3--N和Nmin的贡献均最大。肥料配比中随着尿素比例的减少,土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin均逐渐减少。研究结果初步验证了混料设计在肥料配比研究中的可行性。     

太湖地区两种典型水稻土中氮、磷迁移转化的研究

研究了饱和状态下,铵态氮(NH4+-N)和速效磷(AP)在太湖地区两种主要水稻土-宜兴白土和常熟王庄黄泥土的原状土和扰动土中的迁移转化情况。结果表明,土壤的饱和导水率、粘粒含量对于铵态氮和速效磷的出流影响很大。在原状土土柱的出流中,白土滤液中NH4+-N、硝态氮(NO3--N)和速效磷浓度峰值出现的时间比黄泥土早,峰面比黄泥土窄,拖尾的时间比黄泥土短。速效磷在土壤中迁移及淋移都比NH4+-N弱,且黄泥土对磷的固定作用强于白土。在本试验NH4+-N的加入情况下,原状土土柱出流的NH4+-N如果进入地下水会造成地下水污染;NO3--N在黄泥土中的积累作用比白土强,出流的NO3--N含量较高;出流的NO2--N含量很低,不会造成地下水的NO2--N污染。土壤中的NH4+-N和速效磷可以通过大孔隙向下运移,并且随着深度的变化呈现降低的趋势。NO3--N在白土中的分布比较平缓。在扰动土的试验中,粘粒含量越低,饱和导水率越高,NO3--N的穿透曲线的峰值越高,峰面越窄。黄泥土的粘粒含量远高于白土,滞留作用较强,对NO3--N的穿透影响较大。本文结果可以为太湖地区地下水环境污染防治、农田水肥管理和防止水体富营养化提供依据。     

长期地膜覆盖对棕壤剖面中NH_4~+-N和NO_3~--N动态变化的影响

棕壤长期定位试验结果表明,覆膜使表层土壤中NH4+-N含量明显增加,并使各个层次NO3--N含量都有所增加,有效地减少了NO3--N的淋失。研究同时表明施用有机肥和化肥都能提高土壤全氮、碱解氮、NH4+-N、NO3--N含量,而施用单一的氮肥则对土壤碱解氮几乎没有影响。因此,有机肥与无机肥配合施用是培肥覆膜土壤氮素肥力的有效措施。     

不同水分条件下铵态氮对汕优63水稻硝态氮吸收的影响

通过水培试验,研究了汕优63水稻在不同水分以及有无NH+4-N供应条件下硝态氮的吸收特征。结果表明:在正常水分预处理的基础上,汕优63水稻硝态氮吸收速率随着硝态氮供应量的增加而增加。正常水分条件下,除0浓度,NH4+-N的供应抑制了硝态氮的吸收;模拟水分胁迫条件下NH4+-N的供应抑制了硝态氮吸收,且在0、20 mg.L-1浓度NO3--N有外溢现象。在无NH4+-N供应的情况下模拟水分胁迫抑制了硝态氮的吸收。在20 mg.L-1、40 mg.L-1、80 mg.L-1浓度,有NH4+-N供应的情况下水分胁迫促进了硝态氮吸收。在模拟水分胁迫预处理的基础上,汕优63水稻硝态氮吸收速率也随着硝态氮供应量的增加而增加,且大多数高于相应正常水分预处理,但处理3、4、5在正常水分预处理条件下硝态氮吸收速率相对高一些。在正常水分条件下,除20 mg.L-1浓度,NH4+-N的供应都促进了硝态氮吸收。在0、20 mg.L-1浓度,模拟水分胁迫条件下NH4+-N的供应抑制了硝态氮吸收;在60 mg.L-1浓度,模拟水分胁迫条件下NH4+-N的供应促进了硝态氮吸收。在40 mg.L-1、80 mg.L-1浓度,硝态氮吸收速率变化不大;在无NH4+-N供应的情况下,除20 mg.L-1浓度,模拟水分胁迫促进了硝态氮吸收。有NH4+-N供应的情况下,在0、20 mg.L-1浓度,水分胁迫抑制了硝态氮吸收;而在40 mg.L-1、60 mg.L-1、80 mg.L-1浓度,水分胁迫却促进了硝态氮吸收。     

NAM添加剂对水稻减氮施肥的影响效果研究

通过田间小区试验,研究NAM添加剂在水稻减氮施肥的情况下,对土壤NH4+-N、NO3--N含量、水稻产量以及氮肥利用率的影响,旨在验证利用NAM添加剂减少当地水稻施氮量的可行性。结果表明,施用NAM添加剂,在一定的时间内,使土壤NH4+-N保持较高的水平,延缓土壤NH4+-N向NO3--N的转化,减少氮素损失,从而保证总有效氮能够满足作物后期的生长需要。NAM添加剂能够有效地增加水稻产量,常规施肥不添加NAM处理的产量为9676.93 kg hm-2,与常规施肥添加NAM的处理差异显著,而与减氮20%添加NAM处理差异不显著。与常规施肥氮肥利用率33.94%相比,NAM添加剂能够将氮肥的利用率提高到40.58%,并且氮肥的利用率随着施氮量的减少而增加。研究试验表明,在欲节氮减肥的水稻生产中,NAM不失为一种理想的添加剂。     

灌排调控的稻田排水中氮素浓度变化规律

基于农田排水氮素浓度及湿地进出口断面总氮（TN）、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）浓度的监测,研究了灌溉排水措施以及沟塘湿地对农田排水中氮素浓度变化的影响。结果表明,控制灌溉的水稻全生育期稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规灌溉处理低12.08%、20.33%和13.51%;控制排水处理下稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规排水处理低2.21%、7.08%和20.92%;湿地出口水体中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别比入口降低了16.8%、14.4%和50.9%,湿地水体中TN、NH4+-N、NO3--N浓度随时间近似服从指数函数衰减趋势。控制灌溉、控制排水及沟渠塘湿地系统的调控措施对农田排水中氮素的净化效果比较显著。     

祁连山哈溪林区移植前后土壤氮对比研究

研究不同海拔梯度森林土壤氮的分布特征,对于合理利用森林资源、改善森林的生态功能都有重要意义。采用封顶埋管法,对祁连山东段哈溪林区不同海拔梯度和不同植被类型的土壤氮进行了研究。结果表明:(1)海拔2 650m青海云杉林土壤的初始TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最低,海拔2 950 m青海云杉林土壤的初始TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最高;各海拔梯度青海云杉林土壤经培养后,其TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均减小。(2)就不同植被类型而言,青海云杉林土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最高,草地和灌丛土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量较低,且二者差异不大。草地和灌丛土壤培养后TN和NH_4~+-N含量显著升高,NO_3~--N含量变化不大。(3)某一海拔青海云杉林土壤移植到其他海拔青海云杉林培养后,土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量变化不大;不同植被类型之间土壤相互移植培养后,土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量变化明显,不同植被类型对土壤氮的含量差异显著。     

秸秆还田下氮肥用量对稻田养分淋洗的影响

通过田间试验,研究秸秆还田配施氮肥对稻田土壤养分淋洗的影响。结果表明,随氮肥用量增加,田间渗漏水中NH4+-N、NO3--N、全氮浓度随之增加;与秸秆未还田相比,秸秆还田降低了田面水与渗漏水中NH4+-N、NO3--N的浓度;秸秆还田下各处理30cm土层渗漏水中全氮和NO3--N浓度最高,其浓度范围分别为1.09~12.76mg·L-1和0.76~3.74mg·L-1;全磷浓度范围为0.02~0.79mg·L-1,田面水中全磷浓度随施氮量增加而增加,30cm渗漏水中全磷浓度大于60cm渗漏水。氮肥用量180kg·hm-2时,施肥后5~10d内30cm、60cm渗漏水中的养分以NH4+-N为主,其后均以NO3--N为主。氮肥与秸秆配合施用,可降低田面水和渗漏水中的氮磷浓度,改善肥料利用效率。     

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。     

铁和不同形态氮素对玉米植株吸收矿质元素及其在体内分布的影响 Ⅱ.对铁、锰、铜、锌等营养元素的影响

用营养液培养方法研究了铁和两种形态氮素对玉米植株吸收铁、锰、铜、锌等微量元素及其在体内分布的影响。结果表明:与硝态氮(NO3--N)相比,铵态氮(NH4+-N)显著提高了玉米对铁的吸收,降低了对锰、铜及锌的吸收。供铁也明显提高了植株地上部铁的吸收总量,降低了锰及锌的吸收量,尤其是在供应No3--N时这种作用更为明显。在缺铁条件下,NH4+-N处理的玉米新叶中铁的含量明显高于NO3--N处理;而新叶、老叶、茎中锰、锌、铜含量以及根中锰、锌含量都明显低于NO3--N处理。但使用NH4+-N时,根中铜的含量较高。在供铁条件下,NH4+-N处理的玉米植株四个不同器官中锰和锌的含量显著低于NO3--N处理的植株,而铜的含量正好相反。在缺铁条件下,玉米新叶中活性锰、活性锌的含量显著高于供铁处理;与NO3--N相比,NH4+-N的供应也显著降低了玉米新叶中活性锰以及活性锌的含量。     

上海郊区园艺土壤氮素的生物形成动态变化

Dissolved organic nitrogen (DON) represents a significant pool of soluble nitrogen (N) in soil ecosystems. Soil samples under three different horticultural management practices were collected from the Xiaxiyang Organic Vegetable and Fruit Farm, Shanghai, China, to investigate the dynamics of N speciation during 2 months of aerobic incubation, to compare the effects of different soils on the mineralization of ¹⁴C-labeled amino acids and peptides, and to determine which of the pathways in the decomposition and subsequent ammonification and nitrification of organic N represented a significant blockage in soil N supply. The dynamics of N speciation was found to be significantly affected by mineralization and immobilization. DON, total free amino acids, and NH₄⁺-N were maintained at very low levels and did not accumulate, whereas NO₃^--N gradually accumulated in these soils. The conversion of insoluble organic N to low-molecular-weight (LMW) DON represented a main constraint to N supply, while conversions of LMW DON to NH₄⁺-N and NH₄⁺-N to NO₃^--N did not. Free amino acids and peptides were rapidly mineralized in the soils by the microbial community and consequently did not accumulate in soil. Turnover rates of the additional amino acids and peptides were soil-dependent and generally followed the order of organic soil > transitional soil > conventional soil. The turnover of high-molecular-weight DON was very slow and represented the major DON loss. Further studies are needed to investigate the pathways and bottlenecks of organic N degradation.     

培养条件下微纳米增氧水添加对新疆砂壤土硝化作用的影响

为了提升氮素利用效率和生产能力,采用室内培养试验方法,研究不同土壤含水率（田间持水量的30%、60%、100%及175%）条件下增氧水处理对土壤硝化作用的影响,并分别利用硝化动力学方程和硝化作用强度定量评价NH4+-N和NO3--N含量的动态变化特征,比较NH4+-N初始消耗速率、NH4+-N最大消耗速率、达到最大消耗速率所用时间以及NO3--N平均生成速率的变化。结果表明：粉质砂壤土氮素转化以硝化作用为主;随着含水率的升高,土壤硝化作用强度呈现先增加后降低的趋势,并在田间持水量条件下达到最大。在不同含水率条件下增氧水处理对土壤硝化作用的影响具有显著差异（P<0.05）。与常规水处理相比,在田间持水量的60%条件下,增氧水处理对土壤硝化过程的促进作用更为明显,NH4+-N最大消耗速率提高了8.9%,最大消耗速率出现时间提前,NO3--N平均生成速率增加,硝化作用更强;而在田间持水量条件下,增氧水处理的土壤NH4+-N消耗没有显著差异,仅NO3--N平均生成速率增加;田间持水量的175%条件下,增氧水处理土壤NH4+-N最大消耗速率降低了21.5%,最大消耗速率出现时间滞后,但NO3--N平均生成速率没有显著变化。该研究提出了增氧水处理促进氮素转化作用的最适水分条件,为发展农业高效水肥利用技术提供了理论依据。     

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。     

生物炭施用对稻田氮磷肥流失的影响

针对宁夏引黄灌区稻田过量施肥导致土壤养分利用效率低的问题,通过田间小区试验,在优化施氮条件下(240kg·hm~(-2)),设4个生物炭水平(0、4500、9000、13500kg·hm~(-2)),研究施用外源生物炭对稻田氮磷流失和土壤养分含量的影响。结果表明:生物炭对稻田田面水氮素动态产生影响,表现为田面水中全氮、硝态氮含量随生物炭用量的增加而降低,铵态氮表现则相反;全氮和铵态氮的最大峰值出现在第1次追施氮肥后的第2天,最大值为34.86、8.28mg·L~(-1);硝态氮最大峰值3.31mg·L~(-1)出现在第2次追施氮肥后的第2天。随后均迅速下降,全氮含量在施氮肥后10d回到第1次追氮前的含量水平,并趋于稳定,铵态氮和硝态氮则在7d后。生物炭对田面水全磷未产生显著影响,全磷含量在第1次施氮肥后3d达到峰值,为3.69mg·L~(-1),之后迅速下降,6~7d后降至追氮前的含量水平,并趋于稳定。生物炭处理显著降低了稻田全氮流失量8.03%~13.36%,高量炭处理(13500kg·hm~(-2))显著提高了土壤全氮和有机质含量,提高幅度分别为41.2%和27.5%(P0.05)。说明生物炭对稻田磷流失、土壤全磷和速效磷含量无显著影响,对降低稻田氮素淋失表现出积极效果。     

控制排水条件下淹水稻田田面及地下水氮浓度变化

为了在减少农田面源污染,提高氮肥的利用效率。该文通过蒸渗测坑进行淹水稻田不同渗漏强度控制试验,研究了稻田施肥后NH4+-N、NO3--N浓度变化及各生育阶段不同渗漏强度稻田水NH4+-N、NO3--N浓度变化。结果表明：施分蘖肥后,地表水及地下水NH4+-N浓度急剧升高而后回落,均在施肥后第5天出现峰值,分别为17.75和10.34?mg/L;地表水NO3--N浓度短暂升高后便回落,在施肥后第2天出现峰值,但地下水NO3--N浓度急剧上升而后回落,在施肥后第5天出现峰值（3.25?mg/L）,6?d上升了249.4%。稻田补水会扰动土壤,促进土壤表层吸附的NH4+-N的释放及硝化进程,使地表水中NH4+-N和NO3--N浓度升高,随着淹水时间的延长,NH4+-N和NO3--N浓度会随之降低。不同渗漏强度（2和4?mm/d）对稻田水氮素变化有一定影响,但各处理之间差异不显著。因此,施肥后应该避免排水,应避免雨后和灌水后立即进行地表排水。