脲酶/硝化抑制剂对壤质潮土氮素淋溶影响的模拟研究

 【目的】揭示尿素中添加脲酶/硝化抑制剂后,土壤中硝态氮、铵态氮的迁移转化以及淋溶损失规律。【方法】温室土柱淋溶培养试验,研究尿素中单独添加脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）和硝化抑制剂双氰胺（DCD）,以及两者配合施用对氮素在土体中淋溶损失的影响。【结果】在施尿素氮600 kg•hm-2条件下,尿素中添加NBPT、DCD以及DCD与NBPT配合施用,均可在24 d之前显著降低淋溶液硝态氮浓度,并在30 d后达到峰值,DCD、DCD与NBPT配合施用的峰值延缓了7 d。整个试验周期中,DCD处理对氮素淋溶表现为较好的抑制效果,NBPT以及DCD与NBPT配合施用,在培养试验后期抑制效果较好。最终NBPT、DCD、DCD与NBPT配施3种处理可显著降低硝态氮累积淋失量分别达11.6%、13.7%和17.2%。【结论】在一定施肥量条件下,脲酶抑制剂和硝化抑制剂两者单施或配施均可降低硝态氮累积淋失量。     

有机肥中不同形态氮及可溶性有机碳在土壤中淋溶特性研究

通过室内土柱模拟淋溶试验比较了两种供试土壤加入等量氮素后,化肥处理(硫酸铵溶液)和有机肥提取液处理淋溶过程中不同形态氮及可溶性有机碳(DOC)在土壤中的淋溶迁移特性.结果表明,加入硫酸铵溶液后两个土壤氮素累积淋火量较未施肥清水对照无明显变化,肥料氮的淋失量占氮总淋失量的比例在2.31%～8.68%之间;而加入有机肥提取液后淋出的氮量显著增加,肥料氮占氮总淋失量的比例达65.7%～76.4%.有机肥处理淋失的氮素形态以可溶性有机氮(DON)为主,其次为硝态氮和铵态氮;而化肥处理氮素淋失形态以硝态氮为主(85.2%～88.8%),其次为可溶性有机氮DON(7.9%～10.2%),铵态氮所占比例最低(3.3%～4.6%).有机肥处理DOC和铵态氮的淋失量也显著高于化肥处理.因此,有机肥中可溶性养分特别是可溶性有机碳、氮在土壤中的淋失值得关注.     

玉米秸秆生物炭对土壤无机氮素淋失风险的影响研究

采用室内土柱模拟淋溶方法,研究生物炭对不同土层土壤淋溶液体积以及铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)淋失量的影响。实验所用的生物炭以玉米秸秆(炭化温度500℃)为原料制成,分别按照炭土质量比0(T1)、1%(T2)、2%(T3)和4%(T4)施用于褐潮土中。结果表明:淋溶实验过程中,淋溶初期生物炭对土壤NH+4-N和NO-3-N的固持作用比较明显,且对NH+4-N的固持主要发生在0~10 cm土层,而对NO-3-N的固持主要发生在10~40 cm;生物炭能够有效增加土壤的持水能力,与不添加生物炭处理(T1)相比,T2、T3、T4处理的土柱累积淋溶液体积分别减少了10%、20%、26%,无机氮素淋失量显著降低,分别减少27%、48%、61%;无机氮素淋失量的减少主要来自NO-3-N,相对于不添加生物炭处理,T2、T3、T4处理NO-3-N累积淋失量分别为62.4、44.4、34.5 mg,分别减少了28%、49%、58%。总的来说,土壤中添加玉米秸秆生物炭能够有效降低土壤无机氮素的淋失风险。     

生物炭对北京郊区砂土持水力和氮淋溶特性影响的土柱模拟研究

为探讨生物炭对北京郊区砂土持水力和氮素淋溶特性的影响,通过分层采集不同深度(0~90 cm)北京郊区沙化地土壤(砂土),模拟田间容重和含水量填装土柱,将生物炭分别按照炭土质量比0%、0.5%、1%、2%和4%施入0~20 cm土层,依据常规施氮肥量(0.56 t N·hm-2)和年平均降雨量(616.6 mm)施肥和滴灌,开展土柱淋溶试验。结果表明:在9次淋溶后,水和总氮的累积淋失量均随着生物炭添加量的增加而减小,与不加炭处理相比最高分别减小41.3%和22.7%。添加生物炭增加了0~20 cm土层总氮含量,最高显著增加158%(P0.05)。淋溶结束后加炭处理土柱土壤中的无机氮总量比不加炭处理高19.5%~91.9%。添加生物炭有利于减小可溶性有机碳的淋失,比不加炭处理最高减小22.8%。淋溶液pH值和电导率随生物炭添加量增加而增大。在9次淋溶过程中,生物炭添加量越大,0~20 cm土层土壤持水量越高。相关性分析表明,总氮淋失量与淋溶液淋失体积显著正相关(r=0.978,P0.01),而与淋溶液中的总氮浓度无正相关关系。生物炭主要通过提高京郊砂土的持水能力,减缓水和氮素向下淋溶的速度,从而减小水和氮素的淋溶损失,提高水肥利用率,降低污染地下水的风险。     

生物炭对茶园酸性红壤氮素养分淋溶的影响

福建省山地茶园水土流失严重,高坡度开垦茶园会造成土壤养分淋失,引起土壤酸化。为研究生物炭对茶园酸性土壤氮素养分淋溶的影响,采用室内土柱模拟试验,设置对照CK（C0N0）、单施常规量氮肥（C0N1）、单施两倍量氮肥（C0N2）、常规施氮肥增施2%生物炭（C1N1）、常规施氮肥增施5%生物炭（C2N1）5个处理,研究不同生物炭和氮肥添加处理下茶园酸性土壤氮素养分淋溶变化和规律。结果表明,常规施肥条件下,随着生物炭添加量增大,淋滤液体积显著降低,全氮、硝态氮、铵态氮的淋失量显著降低。添加生物炭处理土柱中NO-3-N和NH+4-N的淋溶开始时间均晚于未添加生物炭处理土柱,且NO-3-N的浓度峰值较NH+4-N的出现早。与C0N1相比,生物炭施用处理（C1N1和C2N1）显著提高了土壤pH,NO-3-N的淋溶量分别降低了60%和77%,NH+4-N的淋溶量分别降低了40%和39%。就不同氮素形态而言,C1N1和C2N1处理中均先检测到NO-3-N,说明生物炭对NH+4-N的固持能力大于NO-3-N。研究表明在茶园酸性红壤中添加生物炭可减缓氮素损失,提高土壤养分含量,结果为茶园酸性红壤的土壤改良提供理论依据和参考意义。     

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。     

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。     

添加保水剂、生物炭和草木灰对发酵床秸秆垫料栽培基质养分淋溶的影响

通过室内模拟基质柱淋溶实验,对添加3种不同材料的发酵床秸秆垫料栽培基质淋溶液的pH值、电导率、总氮、硝态氮、总磷、铁含量等指标进行了比较。结果表明:保水剂对基质发挥保水储水作用在淋溶中后期,生物炭则在淋溶前期,而草木灰加速了基质柱水分的淋失;保水剂不能协助生物炭减少基质淋失水分,但能协助草木灰减缓水分淋失;添加保水剂、生物炭及草木灰均使基质淋溶液的pH值有不同程度的升高;添加保水剂和生物炭能降低基质总氮和硝态氮淋失;保水剂会加速基质总磷的淋失,而草木灰能显著减缓基质总磷的淋失;添加3种材料都能不同程度地降低第1次淋溶液中铁、铜和锌的含量;草木灰吸附金属离子的能力高于生物炭的。     

滇池柴河流域蔬菜地土壤施用生物炭包膜尿素与普通尿素的氮损失研究

[目的]为滇池柴河流域蔬菜种植区更科学、合理使用氮肥以及当地农业面源污染控制提供依据。[方法]通过盆栽试验,比较施用炭基包膜尿素与普通尿素对柴河周边蔬菜地土壤氨挥发和氮淋失的影响。[结果]氮损失量与施氮量呈正比,氮素淋失量均高于氨挥发量;同一施肥水平的两种肥料氨挥发、氮素淋失和氮素损失量间差异在0.05水平显著(普通尿素生物炭包膜尿素);在施氮量为320和280 mg/kg的水平下,生物炭包膜尿素处理比普通尿素处理氮损失低43.5%~45.5%,其中氨挥发低3.7%~21.7%,氮淋溶低49.8%~52.1%,而硝态氮是氮素淋溶的主要形式占总氮淋出的76.0%~95.7%(普通尿素处理)和51.6%~53.5%(生物炭包膜尿素处理)。[结论]生物炭包膜尿素主要通过减少硝氮淋失来控制氮损失。减量施氮并结合生物炭包膜尿素的施用,对控制该地区氮肥施用带来的水体污染具有现实指导作用。     

添加保水剂、生物炭和草木灰对发酵床秸秆垫料栽培基质养分淋溶的影响

通过室内模拟基质柱淋溶实验,对添加3种不同材料的发酵床秸秆垫料栽培基质淋溶液的pH值、电导率、总氮、硝态氮、总磷、铁含量等指标进行了比较。结果表明:保水剂对基质发挥保水储水作用在淋溶中后期,生物炭则在淋溶前期,而草木灰加速了基质柱水分的淋失;保水剂不能协助生物炭减少基质淋失水分,但能协助草木灰减缓水分淋失;添加保水剂、生物炭及草木灰均使基质淋溶液的pH值有不同程度的升高;添加保水剂和生物炭能降低基质总氮和硝态氮淋失;保水剂会加速基质总磷的淋失,而草木灰能显著减缓基质总磷的淋失;添加3种材料都能不同程度地降低第1次淋溶液中铁、铜和锌的含量;草木灰吸附金属离子的能力高于生物炭的。     

滇池柴河流域蔬菜地土壤施用生物炭包膜尿素与普通尿素的氮损失研究（英文）

[目的]为滇池柴河流域蔬菜种植区更科学、合理使用氮肥以及当地农业面源污染控制提供依据。[方法]通过盆栽试验,比较施用炭基包膜尿素与普通尿素对柴河周边蔬菜地土壤氨挥发和氮淋失的影响。[结果]氮损失量与施氮量呈正比,氮素淋失量均高于氨挥发量;同一施肥水平的两种肥料氨挥发、氮素淋失和氮素损失量间差异在0.05水平显著(普通尿素>生物炭包膜尿素);在施氮量为320和280mg/kg的水平下,生物炭包膜尿素处理比普通尿素处理氮损失低43.5%~45.5%,其中氨挥发低3.7%~21.7%,氮淋溶低49.8%~52.1%,而硝态氮是氮素淋溶的主要形式占总氮淋出的76.0%~95.7%(普通尿素处理)和51.6%~53.5%(生物炭包膜尿素处理)。[结论 ]生物炭包膜尿素主要通过减少硝氮淋失来控制氮损失。减量施氮并结合生物炭包膜尿素的施用,对控制该地区氮肥施用带来的水体污染具有现实指导作用。     

生物炭对冻融黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响

为了深入研究冻融条件下生物质炭对东北黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响效果,为解决冻融作用下黑土中无机氮素的淋失问题提供科学依据,采用室内模拟土柱淋溶实验方法研究了生物质炭对经过不同冻融循环次数处理土壤中铵态氮和硝态氮淋失的影响。研究结果表明:冻融会增加土壤氮素的淋失,且淋失量与冻融次数有关,施加生物质炭可以有效降低土壤因冻融作用引起的氮素淋失;玉米秸秆炭对无机氮素淋失降低率在76.15%~85.79%之间,树枝炭在55.26%~68.09%之间,可以看出玉米秸秆炭持氮效果较树枝炭更好;在冻融次数分别为3和1时,玉米秸秆炭和树枝炭持氮能力最强;两种生物质炭对铵态氮的固持能力均优于硝态氮。     

生物炭对盐碱土氮淋溶的影响

生物炭对某些高度风化的热带土壤和温带酸性土壤有改善土壤结构,减少营养元素淋失的作用,但关于温带干旱区的盐碱土的改良效果却很少报道。以新疆绿洲盐碱土为对象,研究玉米秸秆生物炭对氮淋溶的影响。采用室内土柱淋滤试验,土柱包含炭土比(W/W)0%、1%、5%和10%四个处理,模拟大气降雨,定期收集淋滤液,分析其中的氮素指标。结果显示,5%和10%添加比例分别减少了土壤氨态氮的淋失量31.14%和52.43%,1%的添加比例增加了铵态氮淋失。对比空白,10%处理的铵态氮、硝态氮和总氮减少淋失量分别达到52.43%、50.01%和33.83%,1%和5%处理土柱的硝态氮和总氮在试验10 d内(降雨量140 mm)就基本淋失完,而10%处理土柱则显得较为平缓,几乎到25 d(降雨量290 mm)时才基本淋失完。四个土柱的铵态氮的淋失都较为平缓。另外,生物炭可以减少土柱的溶液淋失量(20.95%),增加土壤持水能力。上述结果表明,生物炭施用于干旱区盐碱土能明显减少硝态氮和总氮淋失并延长其在土壤中的停留时间,增强土壤的持续供氮能力。     

双氰胺单次配施和连续配施的土壤氮素形态和蔬菜硝酸盐累积变化

采用田间试验研究了双氰胺(dicyandiamide,缩写DCD)单次配施和连续配施的土壤氮素形态和蔬菜硝酸盐累积变化。结果表明,与单施化肥相比,DCD单次配施的长期叶菜甘蓝生长过程中土壤铵态氮含量增幅为21.3%-339.4%,土壤硝态氮和菜体硝酸盐含量降幅分别为5.4%-80.2%和4.4%-58.3%;短期叶菜空心菜收获时土壤铵态氮含量增加了299.4%,土壤硝态氮和菜体硝酸盐含量分别降低了26.2%和31.7%。DCD连续配施的"甘蓝-菠菜-空心菜-萝卜-大白菜"种植体系中,土壤铵态氮、硝态氮和菜体硝酸盐含量均呈累积的趋势,配施DCD的土壤铵态氮含量从略高于化肥处理(44.0%)发展到极显著高于化肥处理(392.5%,P<0.01),土壤硝态氮含量从极显著低于化肥处理(-68.2%,P<0.01)发展到显著高于化肥处理(146.6%,P<0.05),菜体硝酸盐含量从显著低于化肥处理(-30.2%,P<0.05)发展到极显著高于化肥处理(40.4%,P<0.01)。由此可见,DCD单次配施可显著降低菜体硝酸盐含量,而连续配施DCD的土壤能维持一定量的铵态氮水平,这些盈余的铵态氮会进一步转化为硝态氮残留在土壤中,并可能产生蔬菜硝酸盐累积的风险。     

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。     

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(NO-3-N)为主,溶解性有机氮(DON)次之,铵态氮(NH+4-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NO-3-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NO-3-N、DON和NH+4-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.     

玉米生物炭和改性炭对土壤无机氮磷淋失影响的研究

利用玉米秸秆为原料制作生物炭,并用氯化铁进行改性,考察了改性前后生物炭对硝态氮和磷的吸附等温和吸附动力学过程,将生物炭和改性炭制作3 cm厚的物理隔离层,施入土柱50 cm处,通过淋溶实验,研究生物炭改性前后对土壤无机氮磷淋失的影响。结果表明,炭化温度为500℃时,铁炭比为0.7的生物炭和改性炭对氮磷的吸附能力最强。吸附动力学和等温吸附曲线分析表明:生物炭改性后对硝态氮和磷的吸附增大,生物炭和改性生物炭对硝态氮的最大吸附量分别为0 mg·g-1和2.414 mg·g-1、对磷的最大吸附量分别为1.723 mg·g-1和16.062 mg·g-1。与对照相比,生物炭处理和改性炭处理硝态氮的淋失量分别降低11.2%和31.6%,磷的淋失量分别显著降低33.1%和82.9%,氨氮的淋失量分别显著降低44.3%和68.6%。淋溶试验后对土壤残留养分分析表明,隔离层的添加并不会对0～50 cm土层内NO-3-N、NH+4-N和PO3-4-P含量产生明显影响,同时改性生物炭能有效减少NH+4-N和PO3-4-P向更深土层中迁移,表明土壤中添加改性生物炭能够有效降低土壤无机氮磷的淋失风险。     

外源生物质炭对土壤中铵态氮素滞留效应的影响

以生物质炭和黄棕壤为研究材料,通过阳离子交换量测定、铵态氮等温吸附实验以及模拟土柱淋溶,研究生物质炭对土壤铵态氮素滞留效应的影响。发现生物质炭以1%、3%和5%添加后,土壤CEC值分别增加9.4%、14.7%和19.7%,铵态氮素淋失量分别减少22%、39%和47%,氮素滞留量分别增加15%、5%和14%;同时影响氮素在土层中的分布,其中加生物质炭土壤的氮素集中在土柱上部5～7cm处,而不加生物质炭土壤集中在中部偏下9～11cm处。结果表明,生物质炭能够提高土壤对铵态氮素的吸附能力,显著降低土壤铵态氮素养分的淋失。     

生物炭添加对猪粪堆肥氮素形态和损失的影响

【目的】探讨生物炭添加下猪粪堆肥过程氮素形态的变化,为堆肥过程中氮素损失控制提供科学依据。【方法】本研究利用强制反应箱研究在猪粪堆肥中添加0%、3%、6%和9%的生物炭(重量比,干基计)对氮素形态变化以及氮素损失的影响。【结果】各处理在堆肥过程中全氮和硝态氮含量呈上升趋势,至堆肥结束全氮含量增加了3.68%～5.43%;可溶性总氮和铵态氮呈先上升后下降的趋势,随着生物炭添加量的提高堆料中铵态氮降幅减小。不同堆肥处理氮素损失率介于20.69%～28.18%,3%和6%生物炭添加处理的氨挥发量分别比未添加生物炭处理的高8.98%和46.30%,而9%生物炭添加处理的氮素损失率和氨挥发量最低。【结论】猪粪堆肥过程中添加生物炭可使堆体快速升温,并延长高温期,堆料中铵态氮向硝态氮转化。硝态氮含量随生物炭添加量呈增加的趋势,氮素损失率随着发酵时间延长呈增加的趋势。     

磷钾包氮型复混肥氮素缓释性能研究

采用土柱淋溶方法,研究了磷钾包氮型复混肥料氮素的缓释性能.结果表明,前10d淋出氮素以铵态氮为主,复混肥处理较普通化肥处理铵态氮每次的淋出量低14.33%～77.41%;之后淋出氮素以硝态氮为主,复混肥处理较普通化肥处理每次硝态氮的淋出量低2.95%～19.05%,30d后情况出现逆转趋势;淋洗期内复混肥处理的氮素累积淋出量始终低于普通化肥处理,但相对差异逐渐减小,由开始的54.31%减小到淋洗结束时的12.24%.表明采用以颗粒尿素为核心、以粉状磷钾肥及矿物吸附材料为包裹物生产工艺生产的复混肥料,具有明显的氮素缓释效果.