模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程

在室内降雨模拟试验条件下，研究暴雨径流中农田氮素养分流失及施肥处理的影响。结果表明，农田暴雨径流氮养分的流失量与累积径流量成正相关；施用NH4HCO3显著地增大了农田径流中溶解态氮浓度及流失量（P＝0．01），而对颗粒态氮浓度及流失量没有显著影响（P＝0．1）在大暴雨和裸露地试验条件下，颗粒态氮是农田暴雨径流氮养分流失的主要形态；在44min降雨径流中，以颗粒态流失的氮达476．3－488．7mg/m^2；侵蚀泥沙有富集氮养分的特点，其富集系数与侵蚀泥沙累积量存在对数线性关系；LOG（ER）＝0．770－0．300LOG（SED）；减少地表径流和土壤侵蚀，降低表土中速效氮养分含量是减少农田地表径流氮流失的关键。     

太湖水网地区不同种植类型农田磷素渗漏流失研究

采用田间原位小型土壤渗漏计法研究了太湖流域水网地区不同种植类型农田土壤中的速效磷累积量与渗漏水中磷素含量之间的关系。结果表明:研究区菜地、果园高的年均磷肥施用量分别为946.8 kg/hm2和832.6 kg/hm2,显著高于水田的年均磷肥施用量（83.6 kg/hm2）,约为水田的10～12倍。施入农田中的磷肥主要累积在土壤表层,0—5 cm土层中的Olsen-P含量最高,菜地、果园和水田的平均含量分别高达161.75 mg/kg、143.88 mg/kg和23.77 mg/kg,菜地和果园显著高于水田,约为水田的6～8倍。随着土层深度的增加,土壤中Olsen-P的含量显著降低。农田浅层渗漏水中的可溶态磷在总磷中所占的比例远高于颗粒态磷所占的比例。本研究结果显示,农田浅层渗漏水中溶解性正磷酸盐（DRP）含量与土壤中速效磷（Olsen-P）含量之间具有极显著的指数相关关系,表明伴随着农田施肥量的增加和土壤中速效磷含量的增加,浅层渗漏水中的溶解性正磷酸盐含量会显著增加,大大提高了农田磷素的渗漏淋失风险,造成对农业面源污染的巨大潜在压力。     

自然降雨条件下农田地表径流氮素流失特征研究

为探讨自然降雨条件下,农田地表径流及氮素的流失特征,以澄江尖山河流域典型坡地为研究对象,采用标准径流小区和微型试验小区的研究方法,对农田地表径流及径流中氮素流失进行了分析研究.结果表明:降雨量和降雨强度是产生地表径流的主要原因,雨季应做好坡地的保护工作;地表径流中氮素流失的最高浓度可达到30.72mg/L;农田地表径流中可溶态氮素的流失形态主要为硝态氮和铵态氮,硝态氮流失浓度约占全氮的4%～28%,而氨态氮流失浓度约占全氮的1%～8%;地表径流中氮素累积流失负荷在0.45～1.18 kg/hm2,而流失系数仅为0.10%～0.12%.     

模拟降雨条件下北运河流域农田养分流失特征

为了解北运河流域农田养分流失特征,通过模拟降雨的情况下,分析了降雨量对径流雨水中养分含量、土壤养分和泥沙流失的变化特征。结果表明,北运河地区只有在暴雨情况下产生农田径流,暴雨后,农田径流雨水中总N浓度在4.7~11.3 mg·L-1,氨态氮和硝态氮占44.51%;总P浓度在0.66~1.35 mg·L-1,水溶磷含量占到总磷54.08%。养分的流失以表层为主,土壤表层总氮流失比例达到29.79%,氨态氮损失率达到52.09%,硝态氮损失10.21%,表层土壤总磷含量下降达到16.48%,水溶性磷损失5.27%。农田径流泥沙中总氮含量为0.66~1.27 mg·g-1,占总流失量的82.28%;总P浓度在14.73~20 mg·g-1,占到总流失量的99.89%;模拟降雨后土壤大团聚体减少8.8%,而微团聚体增加9.5%。     

模拟降雨条件下坡地氮素流失特征试验分析

通过模拟降雨试验,分别研究1.0mm/min和2.0mm/min雨强条件下,不同坡面上径流过程和土壤氮素流失特征。结果表明,在1.0mm/min雨强条件下,每个产流阶段径流变化量依次为18°>28°>21°,峰值出现时间依次为21°>18°>28°,径流峰值量依次为28°>18°>21°;硝态氮淋溶与土壤侵蚀同步进行;铵态氮流失量峰值的出现是坡面顶部和下部流失量的叠加结果,随后铵态氮流失量趋于降低;在2.0mm/min雨强条件下,每个产流阶段径流变化量不同,峰值出现时间依次为18°>21°>28°,径流峰值量依次为28°>21°>18°。硝态氮流失以泥沙携带为主,大坡度地表硝态氮流失量陡然增加;短时间内坡面表层土壤流失量显著增加,造成铵态氮流失量波动变化。在两种雨强条件下,累积径流流失量依次为28°>21°>18°;硝态氮是径流中全氮流失的主要形式;在整个降雨过程,全氮流失量表现为产流初期较低,中期增大,后期降低。各形态氮素累计流失量与径流累计流失量之间存在显著的线性关系。     

模拟降雨条件下农田地表径流与壤中流氮素流失比较

选择太湖流域平原河网地区为试验地点,采用3次重复人工暴雨试验方法,研究暴雨径流过程中地表径流与壤中流氮素流失特征。结果表明:地表径流与壤中流氮素流失特征具有较大差异,地表径流水相TN平均浓度为12.41 mg/L,壤中流水相TN平均浓度低于地表径流约50.65%。地表径流氮素流失以PN为主,DN和PN的流失量比为1∶2.65,壤中流氮素流失以DN为主,DN和PN流失量比为2∶1。整个暴雨径流过程中氮素流失以地表径流为主,占总流失量的81.66%,壤中流氮素流失量相对较少,仅占氮素总流失量的18.34%。地表径流与壤中流氮素流失量比较分析结果证实,土壤的水分下渗滤过机制对氮素具有较强的削减作用,对PN的削减作用尤为明显,可达70%以上。在流域产汇流过程中,充分发挥洼地和高透水地段对地表径流的蓄渗功能,对面源营养盐污染控制具有重要的作用。     

滇池流域原位模拟降雨条件下不同有机肥用量的农田氮素流失研究

在滇池流域的花卉(呈贡县大渔乡)、粮食(晋宁县晋城镇)及蔬菜(晋宁县新街乡)3种土地利用类型,应用原位模拟人工降雨设备,对其施用不同数量的有机肥后,地表径流和渗漏水中的水溶性总氮和总氮的浓度、数量变化特征进行了研究.所用的有机肥为未腐熟新鲜有机肥(鸡粪),模拟降雨量为120 mm,雨强采用40 mm/h模拟渗漏流失过程和120 mm/h模拟径流流失过程,有机肥用量分别为0、15、30、75、150 t/hm~2.结果表明:不同土地利用类型径流与渗漏水量存在显著差异;径流和渗漏两种流失途径下,总氮(TN)和水溶性总氮(DTN)的流失浓度、流失量均与有机肥间存在显著线性相关,渗漏水与径流水中的TN、DTN平均浓度与有机肥用量间的相关系数为0.999 3、0.981 3、0.994 6和0.982 0,渗漏与径流途径的TN、DTN流失总量平均值与有机肥用量间的相关系数为0.990 5、0.984 5,0.997 3和0.989 5.且不同土地利用类型,径流和渗漏流失的TN、DTN量平均值也表现出集约化蔬菜及花卉农田高于大田.DTN是滇池流域氮的主要流失形态.     

自然降雨条件下农田地表产流及氮磷流失规律研究

基于淮北平原自然降雨条件下2个连续汛期观测的降雨-径流试验数据,分析不同试验处理下农田地表产流规律和氮磷浓度及其构成,探讨地表径流氮磷浓度和流失量的时间变化过程及其分布差异。结果表明,当地农田地表径流氮磷浓度构成分别以颗粒态氮和可溶性磷为主,而可溶性氮中又以溶解性有机氮为主,且硝态氮是农田地表径流无机氮流失的主要成分。汛初7月不同土地利用方式下农田地表径流量及铵态氮、硝态氮、可溶性氮磷和颗粒态氮磷的浓度及流失量间的差异相对较小,但8月期间的差异却明显增加,低秆高密度作物种植模式下的相应流失量最低。在淮北平原夏季种植黄豆、棉花等矮秆高密度作物,可起到有效减少地表径流氮磷流失量的作用,减缓因农业非点源污染对地表水体富营养化产生的潜在威胁。     

模拟降雨条件下坡地氮流失特征研究

通过人工模拟降雨研究了5种雨强对紫色土坡地氮径流损失的影响.结果发现,(1)随着雨强的增大,地表径流占总径流量的比例上升.(2)径流中氮的流失是随着雨强的增加而逐渐降低的.其中铵氮和硝态氮作为可溶性氮,它们的流失浓度随着时间的变化有一定的规律性,主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度趋于稳定或减小,后期则又有所上升.(3)地表径流量对硝态氮的流失量起决定性作用,而浓度对壤中流流失量起主导作用.小雨强下紫色土坡地径流硝态氮流失以壤中流为主,随着雨强的增大,地表径流流失量的贡献率越发明显.     

滇池流域农田土壤氮素流失影响因子研究

本试验采用田间原位模拟降雨并结合多元线性回归(逐步)的统计分析方法,分别在滇池流域的6个点位研究了旱季和雨季农田土壤的理化性质与氮素流失的关系。结果表明:各点位进行的模拟降雨的产流起始时间、产流历时和平均出水速度,在径流和渗漏两种流失方式下差异显著;两次径流试验中,质地为砂质黏壤土的C-2点(大渔乡元宝村)的初始产流强度和平均产流强度均最大。渗漏是氮素流失的主要方式,流失的形态主要是与NO3--N为主。土壤的孔隙度与降雨平均入渗率呈显著正相关,与径流中总氮(TN)和铵态氮(NH4+-N)的流失量呈负相关。0～20 cm的土壤硝态氮含量与地表径流和渗漏中总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)的流失量呈极显著的正相关,是影响氮素流失的最重要因子,且0～20 cm土壤有机质含量与氮素的流失量呈正相关,土壤pH、5～20 cm的土壤含水量均与TN及NO3--N的流失量呈负相关。0～5 cm土壤铵态氮与NH4+-N的流失量呈正相关。     

太湖流域麦田土壤氮素流失过程的模拟研究

应用田间模拟降雨,研究了太湖流域稻麦轮作方式下,不同雨强和施氮水平对农田氮素径流流失的影响。结果显示,随施氮量增加,农田径流液中氮素的平均浓度和氮素径流累积流失量提高,两者间呈显著正相关。降雨量相同的条件下,低雨强农田产生径流时间较长,而高雨强引起的农田径流量较高;低雨强引起的农田氮素径流累积流失量较高,高雨强引起的农田氮素径流累积流失量较低,这种现象在中、高施氮水平条件下更为明显。试验还表明,在降雨量相同的条件下,降雨持续时间长的小雨引起的农田氮素径流流失量要超过降雨持续时间短的大雨。     

减氮配施有机物质对土壤氮素淋失的调控作用

采用室内土柱模拟试验方法,研究不同氮肥施用下1m土体中氮素的分布和移动特征,揭示土壤氮素动态变化规律。结果表明:FN(农民习惯施无机氮用量)、RN(根据土壤养分供应和作物需求确定的推荐无机氮用量)显著增加了土壤上层NH_4^+-N和NO_3^--N向下层淋失。RN+HA(与推荐无机氮纯养分相等的锌腐酸尿素)和RN40%+OMB(推荐无机氮肥减60%基础上配施自制有机调理物质)可延长上层土壤NH_4^+-N峰值出现时间,降低下层NH_4^+-N。淋溶结束后,等氮量下增施HA较RN降低60cm以下NH_4^+-N残留29.7%～54.2%;降低60—80cm NO_3^--N累积17.4%。RN40%+OMB处理无机氮肥用量最小,0—20cm的NH_4^+-N最高,40—100cm稳定在2.0mg/kg左右;0—20,20—40cm土层NO_3^--N较RN+HA增加12.3%和2.0%,显著降低40cm以下NO_3^--N残留。RN+HA和RN40%+OMB较RN的土壤总无机氮残留分别减少7.4%和20.2%,降低表观淋失率。因此,RN40%+OMB可较好地抑制氮素下移,降低氮素淋失风险,为减少氮素淋失、明确合理氮肥施用方式提供科学依据。     

缓释尿素对两种土壤小麦氮素运转、产量和土壤无机氮的影响

为探明缓释尿素与普通尿素掺混比例对安徽小麦花后氮素运转特征和土壤氮素盈余的影响,分别选择安徽省北方小麦产区小麦—玉米轮作和南方小麦产区小麦—水稻轮作方式,土壤类型分别为两合土和黄棕壤,设置不施氮肥处理(CK)、农民习惯处理(Ncon)、减少普通尿素用量的优化氮素处理(Nopt)、缓释尿素及其掺混普通尿素处理(SRU1、SRU2、SRU3)和普通尿素全部基施处理(SRU4),分析了不同施肥处理在两种土壤上小麦花后氮素转运、产量、氮肥利用率和土壤无机氮积累量。结果表明:与黄棕壤比较,相同施肥处理两合土上小麦产量、花后氮素积累量和氮素运转量显著增加,平均分别增加了71.8%,199.1%和25.8%,而氮素转移率和土壤氮素表观盈余量平均分别降低16.1%和49.7%。在两种土壤上,与Ncon比较,缓释尿素及其掺混普通尿素处理小麦产量差异不大,显著提高了氮肥利用率,黄棕壤和两合土上增幅分别达43.7%~91.9%和6.6%~26.9%,以缓释尿素掺混普通尿素比例2∶1处理(SRU2)最高;与Nopt相比,仅两合土上SRU2氮肥利用率显著提高。在小麦生育后期,农民习惯施肥处理0—30cm土壤NO_3~-—N和NH_4~+—N积累量明显高于缓释尿素处理,且土壤氮素盈余量高于其他处理。缓释尿素与尿素掺混实现了一次性简化施肥,可保障小麦产量、提高氮肥利用率、减少土壤氮素盈余量及降低环境污染风险。     

祁连山东段青海云杉林土壤有效氮研究

通过野外取样和实验室分析,对祁连山东段青海云杉林的土壤有效氮状况进行了研究。结果表明:(1)青海云杉林0—40 cm土层土壤总有效氮(铵态氮+硝态氮)的变化范围为17.26~20.76 mg/kg,铵态氮是土壤有效氮的主要存在形态,其含量占到总有效氮的66.72%以上;(2)土壤铵态氮含量随土层深度的增加而较少,硝态氮则无明显的变化规律,而且土壤硝态氮较土壤铵态氮对土壤微环境敏感;(3)土壤铵态氮与有机质相关关系显著(p<0.05),土壤硝态氮与有机质无显著相关性。研究区铵态氮为土壤有效氮的主要赋存形式,它在很大程度上取决于该区土壤pH中性值,较低温度和较高的水分含量。     

酸化沸石对尿素氮淋失和玉米籽粒氮素利用的影响

在尿素减量施用条件下,探究添加酸化沸石(SF)对氮素淋失及籽粒氮肥利用率的影响.通过等温吸附试验,结合土柱淋溶和玉米盆栽试验,研究酸化沸石对NH4+—N和NO3-—N的吸附性能,以及不同施氮梯度下,酸化沸石对氮素淋失和氮肥利用率的影响,试验分别设置农民习惯施肥(CN)、氮肥减量15％(CN1)、氮肥减量30％(CN2)...     

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。     

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。     

Responses of Agronomic Benefit and Soil Quality to Better Management of Nitrogen Fertilizer Application in Greenhouse Vegetable Land

As a result of intensive greenhouse vegetable production in northern China, the potential risk of nitrogen (N) fertilizer over-applied is increasingly apparent and is threatening ecosystem and the sustainability of food production. An experiment was carried out in Shouguang, Shangdong Province, China to evaluate agronomic benefit and soil quality under different N applications, including the conventional chemical N rate (1000 kg N ha-1 season-1, N1), 70% of N1 (N2), 70% of N1 + maize straw (N3), 50% of N1 + maize straw + drip irrigation (N4), and 0% of N1 (N0), during two successive growing seasons of autumn-winter (AW) and winter-spring (WS). The maximum yields for N4 were 1.1 and 1.0 times greater than those for N1 in the AW and WS seasons, respectively. N agronomic effciency (AEN) and apparent N recovery effciency (REN) were greatest with the N4. A significant relationship was found between soil NO-3 -N content and electrical conductivity (EC) (R2 = 0.61 in the AW season and R2 = 0.29 in the WS season). Reducing N fertilizer decreased soil NO-3 -N accumulation (20.9%-37.8% reduction in the AW season and 11.7%-20.1% reduction in the WS season) relative to the accumulation observed for N1 within the 0-100 cm soil layer. Soil urease and invertase activities were not significantly different among N treatments. The N4 treatment would be practical for reducing excess N input and maintaining the sustainability of greenhouse-based intensive vegetable systems in Shouguang.     

太湖地区稻麦轮作条件下施用包膜尿素的氮素循环和损失

A field experiment was conducted to investigate the fate of ^15N-labeled urea and its residual effect under the winter wheat （Triticum aestivum L.） and summer maize （Zea mays L.） rotation system on the North China Plain. Compared to a conventional application rate of 360 kg N ha^-1 （N360）, a reduced rate of 120 kg N ha^-1 （N120） led to a significant increase （P 〈 0.05） in wheat yield and no significant differences were found for maize. However, in the 0-100 cm soil profile at harvest, compared with N360, N120 led to significant decreases （P 〈 0.05） of percent residual N and percent unaccounted-for N, which possibly reflected losses from the managed system. Of the residual fertilizer N in the soil profile, 25.6%-44.7% and 20.7%-38.2% for N120 and N360, respectively, were in the organic N pool, whereas 0.3%-3.0% and 11.2%-24.4%, correspondingly, were in the nitrate pool, indicating a higher potential for leaching loss associated with application at the conventional rate. Recovery of residual N in the soil profile by succeeding crops was less than 7.5% of the applied N. For N120, total soil N balance was negative; however, there was still considerable mineral N （NH4^＋-N and NO3^--N） in the soil profile after harvest. Therefore, N120 could be considered ngronomically acceptable in the short run, but for long-term sustainability, the N rate should be recommended based on a soil mineral N test and a plant tissue nitrate test to maintain the soil fertility.     

太湖地区不同轮作模式下的稻田氮素平衡研究

采用田间微区15N示踪,研究了太湖地区稻田不同轮作模式(紫云英-水稻轮作、休闲-水稻轮作、小麦-水稻轮作)和施氮水平(0、120 kg·hm?2、240 kg·hm?2、300 kg·hm?2)下水稻对氮肥的吸收利用效率及土壤氮素残留特征。结果表明,水稻吸收的氮素来自肥料的比例为20.9%~49.6%,休闲-水稻轮作模式下水稻产量的获得更加依赖无机氮肥的大量投入。当季水稻对肥料氮的利用率为25.0%~41.5%,肥料氮的土壤残留率为13.4%~24.6%,其中90%以上的土壤残留肥料氮集中在0~20 cm土层,在土壤剖面中的残留率随土层深度增加而迅速降低,30~40 cm土层的肥料残留量仅占氮肥施用量的0.2%~0.7%。紫云英?水稻轮作和休闲?水稻轮作模式下氮肥利用率和土壤残留率均在施氮240 kg·hm?2时达到最大值,其氮肥利用率显著高于小麦?水稻轮作55.6%和66.0%。稻季施氮240 kg·hm?2时,小麦-水稻轮作模式下的氮肥利用率、土壤残留率以及总回收率显著最低,损失率显著最大;紫云英?水稻轮作模式下的氮肥损失率最小,分别小于休闲?水稻轮作和小麦-水稻轮作13.9%、39.2%。不同轮作模式下,水稻籽粒产量随施氮量的增加而增加,稻季施氮240 kg·hm?2时,紫云英?水稻轮作下水稻籽粒产量显著高于休闲?水稻轮作和小麦?水稻轮作,小麦?水稻轮作籽粒产量虽略高于休闲?水稻轮作,但没有达到显著水平。本研究认为,选择紫云英还田配施氮肥240 kg·hm?2,既可以保证水稻氮肥利用率而获得高产,又能减少氮肥损失而带来的环境风险,是一种值得在当地大力推广的耕作制度。