太行山山前平原冬小麦田深层土体硝态氮累积特征研究

农田氮素（N）淋失是N素损失的重要途径之一。采集土壤溶液并测定其硝态氮（NO3^--N)，对不同施N肥处理下40-220cm土层的NO^-3-N累积特征进行了研究，结果表明，不同施N肥处理，对不同土层中NO^-3-N累积影响很大，太行山山前平原竭土农田80cm土层和40-160cm土层为NO^-3-N高度聚集层，入冬后麦田NO3^--N有所累积。易流失；不同土层NO3^--N累积与N肥投入呈直线关系。N肥过量投入易造成深土层NO3^--N累积并流失。     

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。     

施氮量对间作玉米土壤硝态氮累积量及氮肥利用率的影响

通过田间定位试验,监测了不施氮和不同施氮水平(分别为210、420和630kg.hm-2)下间作玉米各关键生育时期0～200cm土层硝态氮累积量的动态变化、玉米产量及其构成,计算分析了间作玉米的氮肥利用率。研究结果表明,间作玉米0～200cm土层土壤硝态氮累积量总体表现为0～60cm土层>60～200cm土层。0～60cm土层土壤硝态氮累积量呈"M"形变化,即玉米播种前和玉米大喇叭口期出现高峰,小麦播种前、玉米拔节期和玉米收获后出现低谷。60～120cm和120～200cm土层土壤硝态氮累积量呈倒"V"形变化,总体在玉米大喇叭口期前后出现高峰值,210～630kg.hm-2施氮处理下120～200cm土层的硝态氮累积量较不施氮处理分别高出149.1%、115.6%和126.3%。随着施氮量的增加,间作玉米穗长、穗粒数、穗重呈增大趋势,秃顶呈降低趋势,增产幅度依次减小,氮肥利用率依次降低。     

黄土旱塬长期施肥下硝态氮深层累积的定量研究

在黄土旱塬长期定位测定结果表明，长期过量或不平衡使用氮肥将导致硝态氮在土壤深层的严重积累，不同施肥处理对比，14年后0－200cm硝态氮的累积量NPM＞N＞NP＞M，对应的硝态氮累积率分别为20．3％、30．98％、15．49％和8．51％。化肥配比试验表明，土壤剖面NO3－N的累积与累积率一般随氮肥用量的增加而增加，而且，NO3－N累积深度随氮肥用量的递增而加深，氮磷严重失调时，硝态氮累积率剧增，15年后最大累积率达到42．3％（单施氮180kg/hm^2处理），在施氮引起NO3－N严重累积的情况下，配施磷肥可以明显的减少硝态氮的累积数量和累积率，而且随磷肥用量的增加减少幅度愈大，从土壤氮素平衡来看，加大施氮量降低氮素利用率，配施磷肥则增加氮肥利用率。     

施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究不同施氮模式：农民习惯施肥（N—hmxer）、减施化肥氮26％（74％N-farmer）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N（74％N—farmer＋S）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N和采用滴灌（74％N-farmer＋S＋D）、减施化肥氮45％结合调节土壤C／N和采用滴灌（55％N-farmer＋S＋D）的集成模式对设施番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响。结果表明。55％N-farmer＋S＋D模式下番茄产量最高为108349kg·hm^-2,产投比最高为26．1;与N—farmer模式相比,74％N-farmer、74％N—farmer＋S、74％N-farmer＋S＋D和55％N—farmer＋S＋D模式的氮素利用率和氮素农学利用效率均有增加,其中55％N—farmer＋S＋D模式的氮素当季利用率为9．56％,氮素农学效率为43．67kg·kg^-1,均显著高于N—farmer模式（P〈0．05）;氮肥生理利用效率在各施氮模式间没有显著差异,55％N-farmer＋S＋D模式的效率最高为598．06kg·kg^-1;55％N-farmer＋S＋D模式的氮素果实生产效率和收获指数分别为493．81kg·kg^-1和53．84％,均高于N—farmer模式。氮平衡结果表明,N—farmer模式的表观损失最高,55％N-farmer＋S＋D模式显著低于N—farmer模式;相同土壤剖面中不同模式硝态氮含量随番茄生育进程均呈先增高后降低的趋势;番茄盛果期和拉秧期,74％N—farmer＋S、74％N—farmer＋S＋D和55％N-farmer＋S＋D模式在0～100cm剖面累积的硝态氮含量均低于N—farmer模式,拉秧期N—farmer模式累积的硝态氮含量最高达705．24kg·hm^-2,74％N-farmer＋S＋D模式累积的硝态氮含量最低为453．75kg·hm^-2;番茄在3个不同生育期,土壤硝态氮多累积在0—40cm土层,硝态氮的相对累积量约为50％。综合以上分析结果,集成模式55％N—farmer＋S＋D具有明显优势,能够提高氮肥的吸收和利用效率,减少土壤硝态氮的残留。     

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.     

施肥与灌水对硝态氮在土壤中残留的影响

通过田间试验研究不同施氮量与灌水量对春玉米和冬小麦田土壤中硝态氮分布与累积的影响,结果表明,春玉米收获后0~2 m土壤中累积硝态氮185.7~748.0 kg/hm2,其中1 m以上占57.9%~70.1%。由于施用氮肥而增加的硝态氮占施N量的1.8%(N 112.5 kg/hm2),50.7%(N 225 kg/hm2),56.7%(N 337.5 kg/hm2)和77.0%(N450 kg/hm2)。不施N和施N 112.5 kg/hm2时春玉米田土壤剖面没有明显累积峰;施N等于或高于225 kg/hm2时在60~80 cm土层有明显累积峰,施氮量高的峰值较高;施N 450 kg/hm2时在120~140 cm深度出现另一个累积高峰。冬小麦收获后土壤0~2 m硝态氮累积量为74.9~328.8 kg/hm2,其中1m以上占67.8%~90.7%。由于施用氮肥而增加的硝态氮占施N量的19.5%(N 112.5 kg/hm2),35.6%(N 225 kg/hm2),58.9%(N 337.5 kg/hm2)和56.4%(N 450 kg/hm2)。冬小麦田收获后土壤深层(1~2 m)没有明显的硝态氮累积,即使施氮量高达450 kg/hm2时也只在表层40 cm以上累积较多。不论是春玉米还是冬小麦,当生育期施氮量大于225 kg/hm2时0~2 m土层均有明显的硝态氮累积,施氮量高的累积量较高。施氮量是造成土壤中硝酸盐累积的主要因素,灌水量对春玉米田硝态氮的向下迁移有显著影响。     

不同施氮量对太湖地区新增设施菜地土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,研究了太湖地区大棚蔬菜不同施N量对土壤NO3--N累积及其土壤电导率、pH和蔬菜产量品质的影响.结果表明:土壤NO3--N的累积与施N量呈正比,种植两季蔬菜后,农民习惯施N下的土壤NO3--N从35 mg/kg上升到221.35 mg/kg;土壤电导率、pH与NO3--N含量显著相关,其中电导率与NO3--N的关系更为密切,相关系数达到0.832.NO3--N的累积导致蔬菜的产量与品质下降,与莴苣、芹菜施N量分别为312、384 kg/hm2的处理相比,农民习惯施N处理下的莴苣和芹菜产量分别下降了11.8％和33.9％,Vc含量下降了17％和36.6％,而硝酸盐含量增加了22.3％和32％,农民习惯施N处理下的两季蔬菜硝酸盐含量均达到三级污染,可危害人体健康.     

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。     

几种新型氮肥对叶菜硝酸盐累积和土壤硝态氮淋洗的影响

应用土柱模拟试验的方法,研究了在高肥力菜田土壤条件下,施用几种新型氮肥对两茬叶菜硝酸盐积累和土壤硝态氮淋洗的影响。结果表明,在高肥力菜田土壤上,施用几种新型氮肥都未能明显提高第一茬油菜的生物量,硫硝铵（A SN）却降低了生物量,而第二茬菠菜不施肥处理生物量下降。尿素＋硝化抑制剂DM PP（En tec46）、尿素＋硝化抑制剂DCD（U＋DCD）和有机无机复混肥（OIF）3种氮肥显著降低了油菜硝酸盐含量。尿素＋玉米秸秆（U＋M S）和硫硝铵＋硝化抑制剂DM PP（En tec26）减少了土壤NO3^--N的向下淋洗,而尿素＋保水剂（U＋SAP）增加土壤NO3^--N的向下淋洗。     

重庆市主要土壤类型硝态氮淋失及其影响因素

采用SRC(Soil-Resin-Core)装置,研究了重庆市主要土壤类型硝态氮淋失的差异以及硝态氮淋失与硝态氮含量、有效氮含量、降雨和气温等4个方面的关系。结果表明:酸性紫色土的硝态氮淋失量最大,而黄壤与碱性紫色土的硝态氮淋失量较小。酸性紫色土硝态氮含量、有效氮含量与硝态氮淋失量之间显著相关,而黄壤和碱性紫色土的硝态氮含量、有效氮含量与硝态氮淋失量之间没有显著的相关性。降雨量、气温也是引起硝态氮淋失的原因。农田施肥对地下水的污染受施肥量、施肥次数、降雨量和气温等综合作用的影响,可采取控制氮肥用量,减少施用人粪尿,避免在降雨量大的时期追肥的措施。     

施氮量对冀西北春玉米氮肥利用率和土壤硝态氮时空分布的影响

在田间条件下研究了施氮量对春玉米产量、氮肥利用率和土壤硝态氮时空分布的影响,旨在为冀西北春玉米氮肥优化管理提供理论依据。研究结果表明,春玉米产量随施氮量的增加而提高,当施氮量高于225 kg/hm2时,春玉米产量和氮肥利用率显著降低。从春玉米播种前到收获后,不施氮处理0-90 cm各土层硝态氮含量不断降低,施氮处理0-30 cm和30-60 cm土层硝态氮含量呈先上升后迅速下降并保持稳定的趋势,而60-90 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势;春玉米收获后随着土层深度的增加,硝态氮呈波浪式下降,施氮量300,375 kg/hm2处理60-90,120-150,150-180 cm土层硝态氮含量显著高于其它处理。随着施氮量的增加,春玉米0-90,90-180,0-180 cm土层硝态氮累积量均呈增加趋势,高施氮量土层累积的硝态氮存在着更大的淋溶风险。因此,综合分析氮肥用量对春玉米产量、氮肥利用率的影响,并考虑土壤硝态氮时空分布下的环境风险,合理的施氮量应控制在195~225 kg/hm2之间。     

太行山山前平原土壤有效水动态分析

利用栾城试验站1998—2002年的降水和土壤水观测资料,探讨太行山山前平原的土壤有效水量和土壤水有效性的时间变化特征。结果表明,①土壤有效水量年内变化明显,受降水影响显著;年际变化呈减少趋势,秋季变化幅度最大;作物的主要供水层下移。②作物根系层土壤水的总体有效性在全年基本为“中效”;在冬小麦生育期,深层的土壤水逐渐转为“难效”,经过雨季能基本得到缓解;自1998年至2001年土壤水分有效性等级由浅层至深层依次降低。     

喀斯特山区生态恢复中土壤剖面无机磷形态分布特征及其影响因素

[目的]研究贵州喀斯特高原峡谷生态恢复过程中土壤剖面无机磷的形态分布特征,为喀斯特山区生态恢复过程土壤磷素的研究及科学管理提供科学依据。[方法]选取贵州省晴隆县莲城镇内4种代表性样地(耕地、退耕还草地、荒草地和林草间作地)为对象,研究土壤无机磷形态特征及影响因素。[结果] 4种代表性样地土壤全磷和速效磷含量分别在1.96～3.88 g/kg,1.16～11.25 mg/kg范围。无机磷总量在591.39～1 024.79 mg/kg之间,表现为:耕地退耕还草地林草间作地荒草地。不同土壤剖面磷素活化系数(PAC)均远小于2%。不同形态的无机磷含量依次表现为:O-PFe-PCa-PAl-P;各形态的无机磷均与速效磷呈极显著正相关关系(O-P除外);各无机磷形态之间呈显著相关关系。不同形态的钙素(水溶性钙和交换性钙)以及pH值、黏粒含量均会影响各形态无机磷的比例以及相互间的转化。[结论]在生态恢复过程中,研究区由耕地→退耕还草地→荒草地→林草间作地,地表植物逐渐恢复,土壤理化性质得到了改善,土壤磷素含量也随之增加。     

江西省油菜土壤碳氮磷生态化学计量学空间变异性及影响因素

运用经典统计学和地统计学分析方法,探讨了江西省油菜种植区土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果表明:江西省油菜土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为16.99,1.44,0.50g/kg,土壤C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为12.28,38.31和3.27,土壤总体C∶N∶P为33.86∶2.88∶1,整体处于相对较低水平,表现出中等程度的变异性和空间自相关性,其空间变异特征受到结构性因素和随机性因素的共同影响,但受结构性因素影响更大。从空间分布规律看,土壤SOC、TN和TP含量均表现出东北高西南低的空间分布格局。土壤C∶N高值区主要分布在赣北地区,分布面积较小,低值区主要分布在赣西、赣西北、赣西南以及赣东等地区。土壤C∶P与N∶P高值区零星分布在赣西南、赣东北等区域;低值区主要分布在赣西北及赣南地区。回归分析表明,成土母质、土壤类型、地形因子、气候条件、种植制度和氮肥施用量对研究区土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异特征有极显著影响(P0.01);成土母质对土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异的独立解释能力分别为16.6%,3.7%和7.0%,地形因子的独立解释能力分别为3.5%,2.9%和4.2%,种植制度的独立解释能力分别为9.7%,4.4%和7.6%,氮肥施用量的独立解释能力分别为3.9%,4.4%和7.6%,土壤类型和气候条件独立解释能力最高,分别为16.8%,5.1%,9.0%和13.4%,9.8%,15.2%,是调控江西省油菜土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异最主要的影响因素。     

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.     

重庆梁滩河表层沉积物氮形态时空特征及影响因素

为研究流域快速城市化背景下浅水河流表层沉积物氮赋存形态时空格局特征及潜在环境风险,选择重庆主城区的梁滩河为研究对象,于2014年12月和2015年6月采集干、支流主要断面水样及表层沉积物样进行分析。结果表明:梁滩河干、支流表层沉积物总氮(TN)含量变化为2.63～8.12 g/kg,离子交换态氮(IEF—N)、弱酸可提取态氮(WAEF—N)、强碱可提取态氮(SAEF—N)和强氧化剂可提取态氮(SOEF—N)含量分别为190～1 764,119～1 139,208～2 039,159～2 829 mg/kg,受流域污染源分布格局影响,沉积物各形态氮含量空间变化幅度均较大;梁滩河沉积物TN、WAEF—N、SAEF—N、SOEF—N含量上游至下游均逐渐降低,而活性最高的IEF—N则在城市河段出现明显峰值,外源污染强度和建设用地面积对不同形态氮的空间变异性具有较高的解释量,表明流域内污染格局及人类活动强度对沉积物氮形态分布具有重要影响;沉积物中可转化态氮(TF—N)含量占TN比例的52.9%～72.3%,且在城市河段IEF—N占比均显著高于非城市段,呈现较高的氮释放风险,表明城市污染进一步促使沉积物氮的活化;大部分断面总氮及各形态氮冬季略高于夏季,但变化幅度不大;统计分析表明,各形态氮之间具有较强的相互转化的联系,而且与水体pH、DO、DOC等环境参数呈显著相关关系,沉积物中氮形态分布特征受外源有机碳输入及水体污染的影响。综上,受流域城市发展过程中形成的不同污染源格局的影响,梁滩河表层沉积物氮形态空间变异性大,特别是城市区河段内源污染风险较大,如何调控内源氮释放是未来治理河流的关键。     

成都平原西部土壤速效钾含量剖面分布特征及其影响因素

为了准确获取土壤钾素剖面分布信息,掌握区域钾素运移和合理精准施肥的需要,基于134个剖面(0—100 cm)采样数据,运用经典统计学和地统计学方法探讨了成都平原西部土壤速效钾剖面分布特征,并对比分析了成土母质、土壤类型和土地利用方式对土壤速效钾剖面分布的影响。结果表明:土壤速效钾含量在水平方向上具有一定的规律性,其高值密集在金马河以南的崇州、邛崃和大邑区域,而低值出现在都江堰—郫县—温江一带,低值区面积占研究区面积50%以上,总体呈现由西南部向东北部显著降低趋势。垂直方向上0—100 cm随土层逐渐降低,表层土壤显著高于下层土壤(P0.05),下层土壤变幅(最大值与最小值之差)随土壤深度的增加逐渐减小。0—100 cm不同土层块金系数均为25%～75%,表现为中等程度空间自相关性,受结构性因素和随机因素共同影响。表层土壤速效钾空间分布受成土母质、土壤类型和土地利用方式共同影响,土壤类型的解释能力最高,分别是成土母质和土地利用方式的1.97,2.58倍;下层土壤主要受成土母质和土地利用方式的影响,影响程度均随着土层深度的增加而增加,相较之下,母质的影响程度增加更为显著。总体来看,成土母质和土地利用方式是影响研究区土壤速效钾剖面分布的主控因素。