硝化抑制剂阻控养殖肥液灌溉土壤氮素淋失

为考察硝化抑制剂伴施养殖肥液灌溉条件下土壤氮素的淋溶特征和阻控效果,采用土柱模拟淋溶试验,设置尿素溶液单施、养殖肥液单施、以及养殖肥液分别伴施双氰胺(DCD,5%、10%和15%)和氯甲基吡啶(Nitrapyrin,0.25%、0.5%和1%)处理,连续监测了5个灌溉周期土壤淋溶液中铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、总氮(TN)和溶解性有机碳(DOC)淋失特征。养殖肥液单施比尿素溶液单施显著减少碳氮的淋失浓度和淋失量。养殖肥液伴施DCD和Nitrapyrin淋溶液中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、DOC浓度分别比单施养殖肥液降低27.19%、35.69%、45.89%、53.69%和24.86%、30.87%、21.10%、64%,处理间均达到5%显著水平。从抑制效果及经济节约角度,推荐5%DCD伴施养殖肥液是优化的养分淋溶阻控模式。此外,发现养殖肥液连续饱和灌溉条件下土壤淋溶液硝态氮浓度与氧化还原电位间存在显著的相关性(R2=0.602 8*,n=34)。养殖肥液伴施硝化抑制剂是抑制养分淋失、提高养分利用效率和控制硝态氮淋溶污染的有效措施,但抑制剂的作用效果、抑制时间与施用方式之间的关系还需要进一步研究。     

养殖肥液灌溉土壤磷淋失阻控：镧改性生物炭

为探究镧改性生物炭伴施养殖肥液灌溉条件下土壤磷素的淋溶特征和阻控效果,采用土柱模拟试验对比镧改性生物炭和石膏、沸石传统阻控剂对磷淋溶的阻控特征,及镧改性生物炭不同添加量（1%、3%和5%）和不同施用方式（0~20 cm和0~10 cm混合）的影响效果。结果表明：磷淋失阻控效果呈现镧改性生物炭 > 石膏 > 沸石,且镧改性生物炭处理阻控效果最好（P<0.05）;镧改性生物炭施加处理总磷淋失量比对照处理削减了16.3%~58.3%,随镧改性生物炭施加量增加削减效果显著升高,这主要是因为生物炭对磷酸盐和有机磷发生了吸附;镧改性生物炭0~20 cm和0~10 cm施用方式总磷淋失量分别削减23.4%~58.3%和16.3%~45.0%,全土层混合削减效果更显著（P<0.05）;镧改性生物炭对正磷酸盐和有机磷的吸附机制主要是沉淀作用与络合作用。研究表明,在有机无机复合磷素输入条件下,镧改性生物炭的应用能够明显阻控磷淋失。     

秸秆培肥土壤对优先流中养分淋失的影响

为了研究秸秆培肥土壤后对优先流中养分淋失的影响,采用原状土柱模拟养分淋溶的方法,对秸秆培肥后土壤中养分淋失的状况进行了研究。结果表明,土壤经秸秆培肥后,淋溶液中氮、磷和钾的累计含量降低,淋失速度和含量也都有不同程度的降低,但对不同养分降低的效果不同,对阳离子养分的保持效果更好一些,未施秸秆处理的NH4+-N累计含量为秸秆培肥处理的4.54倍;而对硝态氮的保持作用最差,未施秸秆处理的NO3--N累计含量为秸秆培肥处理的2.79倍。说明秸秆培肥土壤对减少养分淋失和降低地下水污染具有一定作用。     

硝化/脲酶抑制剂和生物质炭联合施用对养殖肥液滴灌土壤氮淋失及油菜品质的影响

为探究硝化/脲酶抑制剂、表面活性剂和生物质炭的组合施用对养殖肥液滴灌后土壤不同形态氮素淋失及白菜型油菜品质的影响,采用土柱培养试验,设置不同硝化/脲酶抑制剂、表面活性剂和生物质炭的组合方式,共6组处理:单施养殖肥液(CK),养殖肥液+表面活性剂+生物质炭(YB),养殖肥液+双氰胺+氢醌(DH),养殖肥液+双氰胺+氢醌+表面活性剂(DHY),养殖肥液+双氰胺+氢醌+生物质炭(DHB),养殖肥液+双氰胺+氢醌+生物质炭+表面活性剂(DHBY)。结果表明,土壤硝态氮淋失量呈现CKYBDHDHYDHBYDHB,油菜的硝酸盐含量呈现CKYBDHYDHDHBYDHB,DHB处理下土壤硝态氮的淋失减少27.62%,油菜鲜重和株高分别增加1.42倍和1.29倍,油菜硝酸盐含量降低32.25%。可见硝化/脲酶抑制剂和生物质炭组合模式能更好地防控养殖肥液滴灌过程中土壤氮素的淋失,减少作物中硝酸盐的积累,显著提高作物品质。     

不同施氮量对茶园土壤氮淋失的影响

为研究不同施氮量对茶园土壤氮淋失的影响,改良茶园土壤品质,采用室内土柱淋滤试验,研究不同施氮量对强酸性茶园土壤淋溶液pH、NH+4-N和NO-3-N淋溶量的影响。氮肥采用尿素,氮肥用量分别为N0(0kg·hm-2)、N1(150kg·hm-2)、N2(300kg·hm-2)、N3(450kg·hm-2)、N4(600kg·hm-2)。结果表明:施用氮肥降低了土壤pH和土壤淋溶液pH,降低幅度分别为0.08~0.32和0.35~0.81个单位,促进茶园土壤酸化;NH+4-N和NO-3-N的淋溶量均随施氮量的增加而提高;无机氮的淋失率为47.66%~71.31%,淋失量(Y)与施氮量(X)之间的线性回归方程为Y=0.708 X+145.27(R2=0.98);在整个淋洗过程中,NH+4-N和NO-3-N淋溶主要发生在前5次,且主要以NO-3-N的形式淋失,淋失比例为73.50%~89.21%。     

土壤氮素淋失研究进展

根据国内外对氮素淋失研究的进展,对氮素淋失的研究方法、相关机制和影响因素进行综述,以为氮素淋溶损失的相关研究提供基础资料。     

硝化/脲酶抑制剂及生物质炭对养殖肥液灌溉土壤氮素转化的影响

化学氮肥添加硝化/脲酶抑制剂和生物质炭均可起到减少硝态氮淋溶损失或气态损失的作用。为研究以有机氮素和无机氮素复合系统的养殖肥液为主体的新型肥料对减少氮素损失的作用,在控制施氮量相同的前提下,通过设置不同种类的抑制剂和抑制剂组合方式：养殖肥液单施（CK）、尿素单施（U）、养殖肥液+双氰胺（DCD）、养殖肥液+氢醌（HQ）、养殖肥液+双氰胺+氢醌（DCD+HQ）、养殖肥液+生物质炭（B）,探究硝化抑制剂、脲酶抑制剂单施或配施及生物质炭的添加对养殖肥液施用后土壤氮素转化的影响。结果表明,土壤N₂O-N累积排放量抑制率呈现DCD+HQ > HQ > DCD > B,抑制率依次为21.97%、19.39%、18.55%和10.71%;土壤氮素矿化速率依次为DCD+HQ > DCD > HQ > B > CK > U;土壤氮素硝化速率由大到小依次为CK > HQ > B > DCD+HQ > DCD > U。研究表明,DCD+HQ抑制剂组合模式更加有利于防控养殖肥液灌溉过程土壤氮素的损失。     

养殖肥液不同灌溉强度下硝化-脲酶抑制剂-生物炭联合阻控氮淋溶的研究

为考察养殖肥液不同灌溉强度下,硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术（Nitrapyrin+NBPT+Biochar）对氮素淋失的抑制效果,本研究采用土柱模拟淋溶试验,测定淋溶液中铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）的浓度以及土壤中NH₄⁺-N、NO₃^--N的含量,探究养殖肥液不同灌溉强度下Nitrapyrin+NBPT+Biochar技术对氮素淋失的影响。结果表明：硝化-脲酶抑制剂-生物炭阻控技术使淋溶液中NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN浓度降低了25.3%、53.6%、38.2%,累积淋失量减少了34.5%、61.0%、38.6%。该技术在灌溉强度增加30.0%、60.0%和100.0%后,仍使NO₃^--N淋失量减少了59.3%、55.1%、46.6%,TN淋失量减少了31.7%、27.1%、15.4%,土壤NH₄⁺-N增加86.5%、60.0%、44.5%。该研究中养殖肥液灌溉强度越大土壤氮素淋失风险越大,但是硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术明显抑制了氮素淋失,并且在增加一定灌水量范围内仍然有效果。     

土壤中新型肥料氮素淋失特征研究

氮素淋溶是农田氮素损失的重要途径,也是造成地下水硝酸盐污染的重要原因,研究土壤氮素淋失特征对预防地下水氮素污染具有十分重要的意义。该文采用室内土柱淋溶试验的方法,研究了新型肥料在土壤中的迁移及淋溶规律,分析了氮素淋溶的地球化学响应特征,并确定了各形态氮素淋失量。研究结果表明:尿素、缓释肥料、稳定性肥料处理氮素淋溶量差异显著,分别为208.66、131.95、125.24kg·hm-2,缓释和稳定性肥料的氮素淋失率分别为32.98%和31.31%,比尿素低19.15%和20.85%,说明缓释和稳定性肥料可以显著减少氮素的淋失及对地下水的污染。硝态氮、铵态氮、有机氮分别占氮素淋失量的49.89%~75.19%、6.48%~12.77%、14.92%~31.31%,说明硝态氮是氮素淋溶的主要形态,其次是有机氮和铵态氮。     

沼液施用对贵州典型黄壤油菜地氮淋溶的影响

了研究西南喀斯特山区沼液灌溉氮淋溶风险,以及率定沼液还田安全施用量,以该区域典型土壤——黄壤为供试土壤,主栽作物油菜为供试作物,牛场沼液为施用材料,开展大棚盆栽试验模拟沼液灌溉,评估沼液灌溉氮淋溶风险,考察油菜农艺性状响应,率定沼液安全施用量。设置油菜不施肥（CK）、无作物施沼液（NP480,施氮量480 kg·hm^-2）、油菜施化肥（CF,480 kg·hm^-2）、油菜沼液低施用量（R120,120 kg·hm^-2）、油菜沼液中施用量（R240,240 kg·hm^-2）、油菜沼液高施用量（R480,480 kg·hm^-2） 6个处理,将化肥水溶或沼液稀释后按每12 d 1次、每次25 mm连续灌入12次。结果表明：沼液灌溉存在氮淋溶风险,该风险以NO-3-N负荷为主,NO-3-N淋溶风险随施氮量增加而增大,R480处理NO^-₃-N淋溶量分别是CK、R120、R240处理的2、1.8倍和1.4倍;同施氮量下,沼液灌溉氮淋溶风险低于化肥处理,CF处理TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N淋溶量分别是R480处理的3.8、2.3倍和2.9倍; R480处理的氮淋溶风险值得警惕,但油菜氮素吸收能够降低该风险,使TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N淋溶量分别降低34%、30%、32%;适量施用沼液（施氮量120 kg·hm^-2）相对CF处理能改善油菜农艺性状,但过量施用沼液（施氮量480 kg·hm^-2）不利于油菜生长。研究表明,西南喀斯特山区油菜黄壤沼液灌溉存在一定氮淋溶风险,综合考虑氮淋溶风险、油菜农艺性状和沼液消纳需求,沼液还田施氮量控制在240 kg·hm^-2以内为宜。     

秋闲期沼液施用对黑土区土壤氮素损失的影响

为探讨非种植期施用沼液的可行性,采用喷施加深翻及注施方式于2018年10月和2019年10月将不同氮素替代量的沼液施于东北黑土中,研究了黑土区作物收割后（秋闲期）沼液施用对玉米土壤有机质含量的影响,考察了黑土区玉米土壤铵态氮挥发和铵态氮及硝态氮淋溶特性。结果表明：沼液施用能够增加土壤有机质含量,注施沼液对土壤有机质的升高幅度要高于喷施处理。秋闲期在低温条件下以喷施加深翻的方式施用沼液能够减少土壤氨挥发量。秋闲期当喷施氮素替代量在135 kg·hm^-2·d^-1以下时可以施用沼液,此时未发生铵态氮和硝态氮淋溶风险,而采用注施方式时,即使沼液氮素替代量为90 kg·hm^-2·d^-1时仍有潜在发生铵态氮淋溶的风险。两年试验结果初步表明,黑土区秋闲期采用合理的氮素替代量及施用方式施用沼液是可行的。     

生物质炭对土壤硝态氮淋洗的影响

在过去10年中,施用生物质炭降低氮素淋洗正逐渐成为研究热点。为全面总结分析生物质炭在降低农田土壤硝态氮淋洗方面的影响,本文收集了2010-2016年在中国知网和Web of science上发表的相关中英文文献41篇,采用加权平均法对数据进行处理。结果表明：在农业生产过程中,86%的研究数据表明施入生物质炭可降低土壤硝态氮淋洗,且降低比例随生物质炭施入量的增加而升高。同时,98.2%的研究数据显示生物质炭的施入可以减少土壤水分淋溶体积,平均降幅达10.0%。生物质炭的施用效果以在中性土壤（pH=6.48）为最佳,硝态氮的淋失减少量达30.7%。研究表明,生物质炭可以降低土壤硝态氮的淋洗,平均降幅达24.6%,其淋洗效果主要与生物质炭施用量及原材料有关,此外土壤类型、土壤酸碱度等也是相关影响因素。但是目前关于生物质炭对硝态氮淋洗的研究主要集中在室内土柱模拟,未来仍需长期的田间定位试验来进一步验证其作用效果。     

横坡垄作和秸秆覆盖对红壤坡耕地氮磷流失的影响

为研究南方红壤坡耕地油菜-玉米轮作模式氮磷养分地表径流损失对不同耕作方式的响应机制,本文采用田间定位试验的方法,研究坡耕地顺坡垄作（CK）、横坡垄作（T1）、横坡垄作+秸秆覆盖（T2）、顺坡垄作+秸秆覆盖（T3）4个处理模式连续2 a对坡耕地氮磷养分地表径流损失的影响。结果表明：不同处理地表径流总量与氮磷流失总量均呈现出CK>T3>T1>T2,横坡垄作和秸秆覆盖处理均能有效降低坡耕地地表径流量和径流液中氮磷养分含量,其中T2处理对控制地表径流及氮磷损失的效果最好,较其他处理分别降低地表径流量、氮和磷流失总量24.46%~74.90%、39.60%~86.37%和36.84%~79.66%;坡耕地氮素流失以硝态氮为主,不同处理下径流液中全氮浓度与硝态氮浓度呈显著正相关关系。横坡垄作+秸秆覆盖对减少坡耕地土壤氮、磷素损失效果最好,观测期内横坡垄作+秸秆覆盖处理土壤全氮和全磷含量分别增加了19.42%和21.98%。研究表明,在南方红壤坡耕地上推广横坡垄作+秸秆覆盖的保护性耕作措施有利于降低氮磷径流损失风险、提高红壤坡耕地可持续生产能力。     

铁改性油菜秸秆生物质炭对酸性茶园土壤氮磷淋失 及酶活性的影响

生物质炭是一种具有前景的土壤改良剂,目前针对铁改性油菜秸秆生物质炭对茶园土壤养分淋失的研究相对较少。通过向茶园土壤中添加改性、未改性油菜秸秆生物质炭（炭土质量比分别为1 %、3 %和5 %）后开展土柱淋溶及土壤培养实验,研究铁改性或未改性油菜秸秆生物质炭作用于土壤养分淋失及酶活性（蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶）的变化规律,旨在分析和比较铁改性及未改性生物质炭对茶园土壤微生物活性及养分循环的影响。结果表明,添加生物质炭可增加茶园土壤的保水能力, 土壤水分累积淋溶量随生物质炭添加量的增加显著减少, 添加5 %的改性生物质炭（g3）及未改性生物质炭（w3）分别较未添加生物质炭的土壤（CK）减小7.70 %和16.98 %。g3处理对土壤硝态氮和磷酸盐的固持作用最为显著,淋失量较CK处理分别减少31.82 %和60.56 %。生物质炭对茶园土壤酶活性存在一定促进作用,但添加改性或未改性生物炭对土壤酶活性的影响存在明显差异。其中, w3中土壤脲酶、蔗糖酶分别显著高于其他处理14.85 %～25.10 %和19.00 %～48.98 %,添加3 %未改性生物质炭（w2）后,土壤过氧化氢酶活性高出其他处理2.14～29.33 μmol·h^-1·g^-1;g3处理对酸性磷酸酶促进作用最强。总的来说,未改性生物炭在增强茶园土壤持水能力及促进土壤酶活性方面要优于铁改性生物炭,而改性生物质炭对土壤氮磷养分的固持作用更为显著。因此,为改善茶园土壤质量,提高土壤肥力,应适量选取铁改性生物质炭。     

沼液与有机肥配施条件下氮损失风险的研究

本研究旨在探索沼液、有机肥配施等氮量替代化肥的模式,期望能够在保持产量稳定的前提下,降低稻田氮素损失的风险。本试验以太湖水稻土为研究对象进行盆栽试验,设置了空白对照(CK)、常规化肥(NPK)、100%沼液、75%沼液+25%猪粪有机肥、50%沼液+50%猪粪有机肥和100%猪粪有机肥六个处理,采用密闭室间歇通气法研究了不同生育时期的稻田氨挥发特性,同期测定稻田田面水氮含量,以及全施肥期径流流失量。试验结果显示,在等施氮量条件下,常规化肥处理水稻产量达12 752.70 kg·hm~(-2),其农田氨挥发总量为76.99 kg·hm~(-2),径流氮损失量39.11 kg·hm~(-2);100%沼液施用处理和75%沼液+25%猪粪有机肥配施处理氨挥发量较高,分别为120.66、88.01 kg·hm~(-2);而50%沼液+50%猪粪有机肥配施处理氨挥发总量和径流氮流失量均低于常规化肥处理,分别为58.03、22.00 kg·hm~(-2),其产量与常规化肥处理相比无显著性差异;100%猪粪有机肥施用处理尽管氨挥发总量和径流氮流失量表现最低,但其产量低于50%沼液+50%猪粪有机肥配施处理。综合比较而言,50%沼液+50%猪粪有机肥配合施用处理在保持一定产量的基础上又能减少氨挥发及氮流失风险,是一种比较适宜的施肥模式。     

秸秆改良土壤对磷的淋溶能力及其在不同 团聚体中垂直分布的影响

采用室内土柱模拟法研究了不同处理秸秆改良土壤对磷的淋溶能力及其在不同团聚体中垂直分布的 影响,测定了淋溶液中全磷和水溶性磷以及土柱不同层次土壤中全磷、Fe-P、Al-P、Ca-P、O-P 和水溶性磷的含量。结 果表明院不同处理秸秆改良土壤中全磷淋失曲线呈降低趋势,碳化秸秆处理相比其他处理淋溶液中全磷的含量较 少,对全磷淋溶损失具有较大的抑制作用;T2、T3、T4 处理可溶性磷累计淋溶损失量比T1 处理分别减少59.44%、 30.56%、69.44%,处理与对照间差异极显著;土柱中无机形态磷垂直分布中T2、T3、T4 处理在20~25 cm 处增加值都 低于T1 处理,不同处理秸秆改良土壤阻止了无机形态磷向下层土壤的迁移。     

不同耕作方式对旱地土壤酸解有机总氮的影响

通过在定西进行秸秆覆盖免耕试验,研究了长期连续定位使用秸秆覆盖免耕对土壤中酸解有机总氮变化的累积影响.结果表明:免耕秸秆覆盖能不同程度的增加土壤酸解有机总氮含量,提高土壤肥力,造成土壤养分的表层富集,0~5 cm,5~10 cm土层有机总氮在播前与收获后差异显著;与传统耕作相比,0~5 cm土层有机总氮比对照增加了17.18%.