稻田中氮素流失的田间试验与数值模拟研究

在上海青浦农田水利试验站进行田间试验,研究了淹灌稻田在排水条件下的氮素流失规律。在试验的基础上提出了氮素运移与转化的数学模型,对氮素的淋失动态进行了模拟研究。分析表明,淹灌稻田的淹水层和剖面土壤溶液中氮素的主要形态为ＮＨ＾＋４－Ｎ;施肥后淹水层中氮素浓度衰减呈指数消退;水稻生长期间,氮肥损失的主要途径是气体损失,而淋失量相对较小。     

紫色土坡耕地氮素淋失通量的实测与模拟

氮淋失是氮素循环研究中最重要的环节之一,获得准确的氮淋失通量是当今农田氮循环研究中必不可少而又较为困难的工作之一。紫色土土层薄,土壤氮素难以蓄存,加之降水丰富,下伏透水性较弱的母岩,淋溶水达到母岩后难以垂直下渗而沿土壤岩石界面出流、汇流形成壤中流,紫色土氮素淋失主要表现为氮素随壤中流迁移流失。DNDC模型是基于过程的一种土壤碳氮循环模型,常用于农田温室气体排放模拟,但其应用于氮素淋溶的验证与测试不足。本文利用大型坡地排水采集器(lysimeter),测定紫色土坡耕地淋溶水量(壤中流流量)和氮素淋失通量,并利用观测数据对DNDC模型进行验证。结果表明,紫色土坡耕地小麦玉米季累积淋溶水通量为323.6 mm,径流系数33.3%,氮素淋失量为36.93 kg.hm 2,占全年氮素施用量的13.2%。壤中流流量与氮素淋失量实测值和模拟值的Pearson相关系数分别为0.944(P<0.05)和0.972(P<0.05),Theil不等系数分别为0.07和0.1,降雨量、土壤孔隙率和施氮水平是氮流失模拟的高敏感性参数。DNDC模型应用于紫色土坡耕地氮素淋失通量的模拟具有较高的可靠性,同时DNDC基于过程模型的优势可以描述持续降雨条件下的氮淋失过程,未来可通过进一步的验证,测试DNDC模型应用于氮淋失过程及区域氮淋失评估的可行性。     

不同种植模式粮田土壤氮素淋失的研究进展

氮素淋失既是农田养分氮损失的主要方式,也是农业生产污染水体环境的重要途径。单作、间作和轮作是常见的农业种植模式,由于水肥和耕作管理、作物氮素吸收和土壤氮素转化等方面的差异,不同种植模式下的氮淋失特征各异。通过分析文献,综述了粮食作物玉米、小麦和水稻单作的氮淋失特征及其影响因素,分析了豆科禾本科间作在降低氮淋失方面的优势及其机理;同时对常见农作物轮作种植的氮淋失特征进行了归纳总结,并就填闲作物控制氮淋失的研究进行了讨论,以期为今后开展不同种植模式氮淋失研究提供参考。     

施氮水平与模拟降雨pH值对玉米冠层NO3--N淋失的影响

为探明降雨特别是酸雨对玉米冠层氮素淋失的影响,以盆栽试验春玉米为指示作物,采用自制人工降雨器进行模拟降雨,研究施氮与不施氮（对照）条件下玉米冠层NO3--N淋失动态、数量及随生育期和降雨酸度的变化规律。结果表明,中性和弱酸性降雨淋洗,NO3--N淋失量主要由冠层氮素含量决定,而强酸雨淋洗,NO3--N淋失量受降雨pH值和冠层氮素含量共同影响。各生育期玉米冠层NO3--N淋失量随降雨pH值降低变化规律不一,生育前期降雨pH值对冠层NO3--N淋失影响较生育后期显著,在研究降雨酸度对玉米冠层NO3--N淋失的影响时,必须考虑生育期。相同pH值模拟降雨条件下,玉米冠层NO3--N淋失量随生育期推进逐渐降低：11叶期>吐丝期>灌浆期,生育前期显著高于中后期。玉米冠层NO3--N淋失量不仅与介质施氮有关,同时受降雨pH值影响,2因素在不同生育期对NO3--N淋失贡献大小有所不同,但总体看,植物体氮素丰富程度是影响冠层NO3--N淋失的主要因素。各生育期玉米冠层均存在一定数量的NO3--N淋失,尤以生育前期为甚,说明在研究农田生态系统氮素流量和冠层氮素损失时,冠层氮素淋失应予以考虑。     

污水灌溉对稻田土壤氮磷淋失动态变化的影响

通过模拟稻田灌溉大型淋洗柱试验,在污染河水灌溉条件下对太湖地区水稻生长季两种主要类型的稻田土壤--黄泥土和乌珊土的氮磷淋洗特征进行了研究.结果表明,在灌溉淹水初期,不同形态氮素的淋失量均比较高,并达到峰值,以后淋失量逐渐降低,说明淹水初期淋失的氮素不是来源于灌溉河水,而是主要来自土壤氮.到淹水后期,NO3--N和NH4 -N淋失量接近零值,但仍能观测到可溶性有机氮淋失现象,这表明可溶性有机氮是污水灌溉稻田土壤主要的氮素淋失形态.而磷素的淋失动态与氮素的淋失动态截然相反,在灌溉淹水后很长一段时间内均观测不到土壤磷素淋失,但在淹水灌溉的淹水后期,发现土壤磷素有淋溶损失现象,这可能是利用富营养化的河水长期淹水后,土壤对磷的吸持已达到饱和状态,土壤不能继续固持多余的磷素所致.     

施肥对设施番茄-黄瓜养分利用与土壤氮素淋失的影响

以宁夏引黄灌区设施番茄-黄瓜为研究对象,利用田间定位试验,研究了不同施肥措施对蔬菜产量、养分吸收利用及淋溶水产生和氮素淋失动态的影响,并对氮素淋失量及淋失率进行了分析。结果表明,常规施肥和优化施肥间番茄和黄瓜果实产量差异都不显著,养分吸收量顺序为:K＞N＞P。两季蔬菜的N、P肥利用率都不到7%,而K肥利用率最高仅12.3%。氮素淋失量与施肥灌水和蔬菜生育时期密切相关。同一施肥处理下,黄瓜季氮素淋失量高于番茄季;氮素淋失以硝态氮为主,占总氮比例70%以上。番茄季总氮、硝态氮淋失率分别为2.95%～6.65%和2.50%～5.56%;黄瓜分别为3.40%～6.96%和2.89%～5.70%。两季蔬菜铵态氮淋失率都低于1%。通过优化化肥用量和施用高C/N比有机肥或秸秆调节土壤C/N,有利于降低氮素的淋失量,从而减少氮素的损失。     

人民胜利渠灌区氮素淋失特性的模拟研究

利用自制渗漏装置进行了氮素淋失的模拟实验。结果表明：氮素的淋失量随渗漏水量和施氮量的增加而增加；在渗漏水量氮量超过一定限度后，作物吸氮量降低，逐渐接近甚至低于氮素淋失量；氮的气态损失量在渗水量过低或过高时及施量氮过多时都远大于氮素的淋溶损失量，而在渗漏水量适中及施氮量少时，氮素淋失量却大于气态损失；土壤氮的减少量随渗漏水量的增加而增加，且始终高于氮素的淋失量，但随着施氮量的增加而减少，且在高施氮量     

红壤旱地施用有机肥的氮素淋失过程

随着我国畜禽养殖业的发展,畜禽排泄物产量不断增加,从1980年的6·9亿t增加至2002年的41亿t,2002年的畜禽粪便产生量是工业有机污染物的4·1倍,成为农业氮磷面源污染的主要来源[1,2]。农田土壤硝酸盐的淋失是我国地下水硝酸盐污染的一个重要原因[3]。国内外在化肥氮素淋失方面开展了大量的研究。在施用有机肥的氮素淋失方面,国外主要利用试验和模型研究不同管理措施对养殖场、牧场和农田的氮素迁移的影响[4~8],提出有机肥的区域管理措施和对策[9~10]。而国内主要利用室内培养试验或短期试验观测农田土壤氮素迁移,利用长期试验对有机肥氮素迁移的研究主要针对秸秆[11~14]。由于有机氮在土壤中     

油菜生长季氮素在紫色土中的淋失

利用原状回填土渗漏池研究了油菜生长季节氮素在紫色土中的移动特点和淋洗损失以及影响氮素移动和淋失的因素。结果表明．油菜生长期间氮素的渗漏淋失星波浪式的变化．在移栽后的第10天、40天、90天和110天左右出现了4次淋洗峰；油菜季各处理氮素淋失总量变动在1．81～5．43kg／hm^2．平均为3．35kg／hm^2；油菜季氮素淋失量，前期（移栽后0～50天）：中期（51～100天）；后期（101天～收获）约为3：1：2。降雨量、氮肥用量、肥料品种和土壤性质影响了NO3^- -N在紫色土中的移动和淋失。     

包膜控释和常用氮肥氮素淋溶特征及其对土水质量的影响

大量施用氮素化肥所引起的氮素损失和环境污染正日益受到重视。通过土柱模拟氮养分的淋洗试验。探讨包膜控释氮肥和常用氮肥的氮素淋失特点及其对土壤和地下水质量的影响。研究结果表明，不同氮肥施入土壤后氮素的淋失率有着显著的差异，其中硝酸钾中氮素淋失率最高，其次为尿素，硫酸铵和碳铵的氮素淋失量明显较小。然而控释氮肥因其控制释放的特点。在氮素释放的高峰期，其模拟淋失量较高，但如果在田间条件下此释放高峰期与作物吸肥高峰期相吻合，则会显著地降低其淋失率。除尿素外，被淋失的氮素均以硝态氮为主，尿素则以酰胺分子态被林溶。大量速效化肥的施入会形成土壤中的肥料“微域点”，引起交换性Ca^2 、Mg^2＋离子的淋失，从长远来看可引起土壤结构的破坏，而施用控释肥则很少形成这种“微域点”，有利于土壤结构和肥力的维持。不同氮肥处理淋洗后对土壤pH值和有效氮含量变化的影响差异较大，其中以控释肥对土壤pH值变化的影响较小。大多数氮肥处理在淋洗后，土壤中各层速效氮含量较淋洗前有所降低，然而两种控释氮肥处理的土壤表层却能持续保持较高的有效氮含量。     

稻田土壤中氮素淋失的研究

本文应用稻田大型原状土柱渗漏计，研究了双季稻田土壤中氮素随渗漏水流淋失的形态、数量、季节性变化以及若干农化因子的影响。明确了稻田中氮素淋失的基本形态是硝态氮（ＮＯ３＾－－Ｎ），估算出双季稻田中氮素淋失总量可接近３０ｋｇＮ／ｈａ，同时肯定了农田施用氮肥对地下水体环境可能的ＮＯ３＾－－Ｎ污染，建议双季稻田中每季水稻的氮肥用量宜控制在１５０ｋｇＮ／ｈａ；本文还证实氮肥用量对氮素淋失有明显影响，不同氮肥品     

氮素在运动场砂基坪床中的淋溶和迁移模拟研究

采用室内模拟试验的方法,研究了运动场砂基坪床上两种氮肥类型与不同氮素水平下的氮素淋洗迁移规律.研究结果表明:同种类型肥料之间,氮素淋失量随施氮量的增加而增加.等氮条件下,控释氮肥处理较普通尿素处理显著地降低了养分淋失.从淋失氮素的形态看,不同施肥处理淋失的氮素均以非硝态氮(主要为尿素态氮)为主,其次为硝态氮,铵态氮最少,控释氮肥处理的模拟土柱中残余有效氮、硝态氮总量少.因此,在砂基坪床运动场草坪中使用控释氮肥,不仅有利于草坪长期的氮素营养需求;而且可以避免硝态氮的大量淋失,从而大大降低了施用氮肥对地下水污染的威胁.     

基于DNDC模型的环渤海典型小流域农田氮素淋失潜力估算

为了定量评价流域尺度氮素污染的可能性并探明氮素污染的主要来源,以期指导农业生产实际保护农田生态环境,该文主要运用农业生态系统生物地球化学模型(DNDC)模拟的方法,以环渤海典型小流域——小清河流域为例,在GIS流域数据库支持下对该流域氮素淋失潜力进行了估算。研究结果表明,2006年小清河流域年均氮淋失负荷范围为10.44×103～36.86×103t,平均为23.65×103t。以当年氮肥投入总量222.2×103t计算,该流域平均氮素流失量占氮肥投入的10.6%。不同地区氮素淋失空间分布差别较大,与氮肥施用量的空间分布规律大体一致。其中,44%和27%的地区氮素潜在淋失量分别集中在20～40和>40～80kg/hm2,这些地区主要分布在小清河两侧沿岸及寿光市大部分地区,给流域水环境造成了较大影响。研究结果显示流域氮淋失存在较大的空间区域差异,根据不同地区的实际情况进行水氮管理,减少氮素的无效丢失十分必要。     

田间条件下氮的矿化及硝态氮淋溶研究

采用SRC（Soil-Resin-Core）装置，研究了重庆市主要土壤类型的氮矿化差异以及与硝态氮淋溶的关系。研究结果表明，微酸性紫色土（菜地）的氮索矿化量、硝态氮淋失量和有效氮的变幅均较大，而其它两种坡耕地变化的氮素矿化景和硝态氮的淋失量变幅均较小。相关分析表明：在微酸性紫色土中，影响硝态氮淋失的主要因素是矿化量，且二者呈显著正相关；而其它两种坡耕地土壤的矿化量与硝态氮淋失量不表现相关性。这就表明不同土壤矿化、硝态氮淋失的情况有差异。     

农田土壤N_2O排放过程及硝态氮淋失简述

氮素在生态环境中具有双重功能,一方面氮是植物生长所必须的营养元素,在农业生产中,当氮素不能满足作物生长时,需要施用化肥尤其是氮肥;另一方面过多施用的化肥氮素和废弃物中的氮素会污染环境,铵态氮素会被氧化为硝态氮素,硝态氮素会形成N2O,造成严重的环境问题。文章介绍了影响N2O的排放机理及影响土壤硝态氮淋失的主要因素,并对N2O排放及硝态氮淋失研究中需要加强的几个方面进行了展望。图1,参88。     

氮肥后移对引黄灌区水稻产量和氮素淋溶损失的影响

通过田间小区试验研究在优化施肥条件下氮肥后移技术对引黄灌区水稻籽粒产量和氮素渗漏淋失量的影响。结果表明:与农民常规施肥处理(N300)比较,氮肥后移各处理在氮素投入降低20%的基础上水稻产量没有降低,显著提高了氮肥利用率,N240/3处理的氮肥利用率达到40.5%,比N300处理提高了8.8%。田面水中TN和NH4+浓度施肥后1～3d达到最大,而NO3-极大值出现在施肥后3～5d内,之后逐渐降低,施肥后的前9d做好水肥管理是防止氮素流失的关键时期。N300处理氮素渗漏淋失主要发生在分蘖期,氮肥后移处理主要发生在分蘖期和孕穗期,TN渗漏淋失量在29.78～44.51kg/hm2之间,N240/3处理TN淋失量比N300处理降低了33.1%;氮素淋失形态以NO3-为主,占TN淋失量的74.14%～79.44%。综合考虑水稻产量和环境效益,氮肥后移技术N240/3处理可作为一种资源节约和环境友好的施肥技术在水稻种植上应用。     

有机无机肥配施模式对氮素淋失的影响

为了探索农田氮素淋失低风险的有机无机肥配施模式,该研究收集了331个有效农田有机肥化肥配施数据对,分析了施肥总量、施肥结构（有机肥替代比）、施肥时间（基追施）、有机肥种类等因素对氮素淋失的总体影响。结果表明：与单施化肥相比,有机肥配施化肥中氮素总量较低时（N<200 kg/hm2）,农田总氮（Total Nitrogen,TN）、硝态氮（NO3--N）淋失分别减少36.77%、65.05%;有机肥替代比高于70%,虽然可减少TN淋失（39.64%）,但增加了溶解性有机氮（DON）淋失的风险（15.78%）,尤其是动物型有机肥替代化肥使DON淋失增加26.31%;氮肥基施可显著降低TN、NO3--N淋失（43.58%、70.51%,P<0.05）。碱性旱地土壤上有机肥配施化肥可有效抑制TN、NO3--N淋失,但增加了26.63%～42.95%的DON淋失。旱地氮素淋失以NO3--N为主,且淋失系数高于水田,提高有机肥替代比可以大幅降低旱地氮素淋失,但增强了DON淋失。因子重要性分析表明：有机肥替代比对TN淋失影响占主导作用,而施氮水平对NO3--N、DON淋失影响更为重要。因此,低施氮量、高替代比动物型有机肥可有效减少碱性旱地土壤氮素淋失,为有机肥配施化肥的农田应用提供依据。     

不同双氰胺用量对稻田土壤氮素淋失的影响

通过水稻土柱模拟渗滤试验研究了不同双氰胺用量处理(双氰胺用量为施入尿素总量的1%,2%,3%,4%,5%)对水稻产量、氮肥利用率及稻田氮素淋失的影响。结果表明:与农民常规施肥(FP)处理相比,增施双氰胺各处理产量增加幅度为2.48%~39.11%,氮肥利用率提高幅度为1.26%~10.22%,其中,DCD3、DCD4处理的产量、氮肥利用率显著高于其他处理,产量分别达到9 520.79,9 066.06kg/hm2,氮肥利用率分别达到38.50%,36.42%。整个水稻生育期全氮淋失量降低了23.68%~37.94%,铵态氮淋失量降低了30.94%~46.69%,硝态氮淋失量降低了25.46%~39.77%,其中,DCD4处理氮素淋失降低幅度最大。硝态氮是氮素淋失的主要形态,各处理的硝态氮淋失量分别占全氮淋失量的68.46%~74.48%。综合考虑,DCD4用量硝化抑制效果最佳,使得氮肥在生育关键期充分发挥作用,在保证水稻产量的同时降低了氮素淋失,提高了氮肥利用率。     

氮在紫色土中的移动和水稻氮素利用率的研究

利用养分渗漏池研究了紫色土中氮肥品种、用量对氮素移动、淋失和水稻氮肥利用率的影响。结果表明:淹水期间淋失的氮素基本形态是NH4+-N,主要分布在土壤表层,并随时间而下移;NH4+-N 淋失量与降雨量呈显著正相关;氯化铵促进了NH4+-N 的淋失,但其氮肥利用率比尿素高8 个百分点,说明水稻上可酌施含氯化肥;增施氮肥增加了NH4+-N 的淋失量,减少了氮肥利用率,建议水稻施氮控制在150kg/hm2。     

控释肥在黑麦草草坪中氮素淋失的研究

草坪施肥后氮素的大量淋失一直是草坪管理中急需解种草坪专用控释肥与普通尿素在黑麦草草坪中氮素淋失情况.结果表明,控释肥养分释放缓慢,较为适合黑麦草需肥特点,能明显减少淋滤液中的氮素含量,提高氮素利用率.各控释肥处理淋滤液pH和EC值较稳定,硝态氮和铵态氮的总含量较小,氮素淋失率比普通尿素平均低30%,氮素利用率高出1～2.5倍.与普通尿素相比,控释肥更能提高氮素利用率,降低氮素淋失率,有利于节约资源,减少环境污染,更适于在草坪上推广应用.