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     

控制地下水位减少节水灌溉稻田氮素淋失

为探讨高效的稻田灌排管理模式,降低稻田氮素淋失风险,该文利用装配有地下水位自动控制系统的蒸渗仪,研究地下水位调控对节水灌溉稻田氮素淋失的影响。结果表明,稻田排水控制限的提高可减少控制灌溉稻田地下排水量,控制地下水位处理1稻田地下排水量为179.4mm,分别较控制地下水位处理2(195.9mm)和控制地下水位处理3(285.8mm)稻田减少8.4%和37.2%。随稻田排水控制限的提高,控制灌溉稻田地下排水中铵态氮(NH4+–N)浓度增加,硝态氮(NO3-–N)浓度下降。与控制地下水位处理2和控制地下水位处理3稻田相比,控制地下水位处理1稻田地下排水中NH4+–N质量浓度均值分别增加9.3%和27.3%,地下排水中NO3-–N质量浓度均值分别减少32.6%和1.8%。稻田排水控制限的提高显著减少了控制灌溉稻田NO3-–N淋失量(P0.05),控制地下水位处理1稻田NO3-–N淋失量为0.27kg/hm2,分别较控制地下水位处理2(0.43kg/hm2)和控制地下水位处理3(0.88kg/hm2)稻田显著减少0.16和0.61kg/hm2(P0.05),控制地下水位处理2稻田NO3-–N淋失量较控制地下水位处理3稻田显著减少0.45kg/hm2(P0.05)。采用控制排水技术,适当提高控制灌溉稻田的排水控制限,可有效降低稻田NO3-–N淋失对地下水污染的风险。该研究可为制定满足控污减排需求的稻田灌排管理模式提供指导。     

灌溉方式对保护地土壤磷素淋失风险的影响

自连续12年以相同试验方案、不同灌溉方式进行灌溉试验的保护地采集土壤样品,对不同灌溉处理土壤磷素淋失风险进行评价,并对影响土壤磷素淋失临界值大小的因素进行了探讨。灌溉处理设滴灌、沟灌和渗灌三种灌溉方式,采样深度为0~80 cm。结果表明,0~20 cm沟灌、渗灌和滴灌处理土壤的磷素淋失临界值Olsen-P含量分别为59.44 mg kg-1、65.39 mg kg-1和68.57 mg kg-1;而20~40 cm层次的土壤淋失值分别为60.61 mg kg-1,66.8 mg kg-1和70.58 mg kg-1;40~80cm土层则无临界值存在。影响土壤磷素淋失临界值Olsen-P含量的主要因素有土壤pH和有机质、活性Fe、活性Al、有效磷含量;土壤pH值越大、有机质、活性铁、活性铝和Olsen-P含量越高,磷素淋失临界值越大。对三种灌溉处理表层土壤磷素淋失风险进行综合评价,其风险大小顺序为沟灌、渗灌和滴灌,这提示人们在保护地生产中要充分注意土壤磷素有效性,通过选择合理的灌溉方式、改善施肥技术以加强保护地土壤水肥管理,保证作物生产高效、优质和降低环境风险。     

黄土层中灌溉对尿素淋失特征的影响

通过灌溉施肥实验和N素淋失通量法,研究黄土塬区和黄土台面阶地区超根层黄土中NH4-N和NO3-N的分布和运移规律,结果表明,在根层土壤贫N时,3m以下尿素N淋失率为13.2%～41.3%,在根层土壤富N时,淋失率为56.6%～83.5%,即黄土灌区在灌水定额较大时,仍然会产生强烈的N淋溶损失,因此,在黄土灌区科学施肥和节水灌溉对提高肥效和保护地区水质至关重要。     

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。     

秸秆集中掩埋还田对麦田土壤氮磷淋失的影响

为明确秸秆集中掩埋还田对麦田养分淋失的影响,以期为秸秆掩埋还田提供理论依据,开展了桶栽模拟试验,试验设置了H1:麦秸20 cm埋深(5 kg m-2埋量)、H2(L1):35 cm埋深(5 kg m-2埋量)、H3:50 cm埋深(5kg m-2埋量)、L2:10 kg m-2埋量(35 cm埋深)、L3:15 kg m-2埋量(35cm埋深)及CK:麦秸不还田等6个处理,研究了秸秆不同埋深和埋量下麦田氮磷养分的淋失情况。结果表明:相同埋量条件下,秸秆不同埋深处理对麦田渗漏总量基本没有影响;相同埋深条件下,秸秆埋量为10 kg m-2和15 kg m-2时会显著增加麦季渗漏量,但埋量为5 kg m-2时则无显著影响;整个小麦生育期内,秸秆相同埋量条件下,H1对麦田氮素的拦截效果明显优于H2、H3和CK,对磷素的拦截效果则以H1为最高;相同埋深条件下,L2处理下对麦田氮素的拦截效果明显优于L1、L3和CK,L3处理下对磷素拦截效果最差。     

高肥力稻田分次施氮对氮素淋失的影响

通过自行设计的渗漏计研究在控水灌溉条件下稻田不同氮肥处理氮素淋失的动态规律,结果表明:在水稻整个生育期间,渗漏水中铵态氮、硝态氮保持较低的浓度,均小于1mg/L,但对硝态氮而言,仍是氮素淋失的主要类型。从总的趋势来看,渗漏水中氮素浓度随施肥量增加而增加。每次施肥后,不同处理渗漏水中的NO3--N浓度均表现为短期内迅速上升、后期逐渐下降的趋势,其中NH4 -N浓度与NO3--N消长规律相似,但表现出峰值超前的特征。各小区渗漏计中NH4 -N、NO3--N及TN累积渗漏量与施肥量之间存在显著相关性,R2分别达到0.933*,0.984**和0.982**。另外从环境和经济角度考虑,建议在土壤质地粘重、基础肥力较高的水稻土施肥量控制在75～150kg/hm2为宜,控制氮素淋失主要时期为施肥后一周内,特别在基肥施后尤为关键。     

灌溉水平对■土磷素淋失的影响

利用渗漏池设施,研究了3个灌溉水平（600、900和1200 m3/hm2）对土磷素淋失的影响。结果表明, 淋溶到120 cm土体的磷量随灌溉量而增加,尤其是在耕层土壤Olsen-P含量达到约70 mg/kg 时有明显增加,但渗滤液中磷浓度在高灌溉时较低。在施化肥和有机肥条件下,各灌溉水平磷淋失的形态均以可溶性磷为主,3个灌溉水平可溶性全磷分别占总淋失磷量的66%、72%和75%; 颗粒磷约为总磷的30%。可溶性磷中可溶性有机磷和钼酸盐反应磷贡献各占约50%。适量施肥,控制灌溉量是防止磷素淋失的有效手段。     

人工降雨对稻田中氮磷动态变化的影响研究

在水稻黄熟期,通过对微区模拟稻田进行人工降雨试验,分析了60,48,17.4 mm/h 3个雨强处理(分别表示为y-b、y-m、y-s)条件下,不同滞水时间的田面水中氮磷的动态特征以及总氮、总磷的流失潜能,研究了不同雨强和滞水时间对稻田氮磷的减排效能。结果表明:(1)在3个雨强处理下,田面水中TN浓度在人工降雨后1 h为最高,y-s的田面水中TN浓度下降迅速;y-m和y-b的田面水积聚量较大,但在第5 d时其TN浓度也迅速下降到最低值。田面水中NH+4-N浓度整体水平较低,NO-3-N浓度总体水平较高,但随时间推移呈逐渐下降的趋势。(2)3个雨强处理的田面水中TP和DP浓度总体上表现为y-b>y-m>y-s,呈升-峰值-降的趋势。(3)降雨处理后若延迟排水时间至第5 d,模拟稻田的相对减排效能最大,可减少排放田面水中TN80.44%~94.14%。如延迟稻田排水时间到第3~5 d,y-b和y-m的田面水中TP的减排效能显著,可减少排放田面水中TP 9.95%~100.00%。     

DMPP对菜地土壤氮素淋失的影响研究

采用小粉土和青紫泥原状土柱种植青菜，研究了尿素添加DMPP（3．4-二甲基吡啶磷酸盐）硝化抑制剂对土壤氮素淋失的影响。结果表明．在60天内，与常规尿素相比，小粉土和青紫泥DMPP处理硝态氮的累积淋失量分别降低66．8％和69．4％，氨氮淋失量提高9．7％和6．7％，无机氮降低59．1％和63．0％；蔬菜收获后，土壤0～15cm层无机氮增高34．1％和28．2％，土壤中氮素纵向迁移降低。可见，DMPP抑制剂施入土壤具有显著的氨氧化抑制作用，延缓蔬菜地土壤氨氮向硝态氮的转化，减轻氮素向水体迁移的风险。使用硝化抑制剂DMPP，由于土壤对氨氮的强吸附特性．迁移总量低，不会对地下水造成污染的风险。     

灌溉对黄土层中全氮含量淋失的试验研究

通过室内土柱渗透试验及氮平衡分析,研究一定施氮水平、不同灌溉水平条件下黄土层中氮素的运移规律和淋失强度。试验结果表明:土壤水分是氮素淋失的运载介质和主控因素,当施氮水平为6mg/cm2时,渗透层土壤含氮量与灌水量呈负相关关系;土壤含水量及土壤层氮淋失率与灌水量呈正相关关系、与氮素浓度呈负相关关系;当灌水量大于229.3mm时,51cm深处土壤层氮淋失率将大于37.18%。因此,在黄土地区,为防止氮素流失和地下水污染,应严格控制灌水量。     

灌溉与施肥对稻田氮磷径流流失的影响

通过大田试验探索不同灌溉模式下氮肥分次施用对稻田氮磷径流流失的影响.结果表明,传统灌溉条件下,不同施肥处理总氦、总磷流失量分别约为4.4l～17.85 kg/hm2和0.28～0.44 kg/hm2,其氮、磷流失率分别为3.2%和0.17%.相对于传统灌溉,间歇灌溉模式下的氮、磷流失量分别降低了约22.99%和10.01%,其氮肥流失率降低了1%,磷肥流失率与其大致相当.通过研究得出,间歇灌溉各施肥处理下小区产量较传统灌溉的平均增产约7.35%.在间歇灌溉条件下氮肥分四次施用处理下的径流氮、磷流失量相对较低,且增产效果明显.     

不同氮磷配合下稻田田面水的氮磷动态变化研究

稻田田面水中N、P浓度是决定稻田N、P径流流失,N素的氨挥发与硝化-反硝化等各种损失途径的关键因子。采用田间试验方法研究了不同N、P配合下田面水中N、P动态变化。结果表明,田面水总N(TN)、总P(TP)和溶解态无机P(DIP)的浓度在施肥后很快达到峰值,之后迅速下降,其变化均可以用指数方程(Y=C0×e-kt)来描述。NH4 -N在施N后2~4天达到峰值,之后逐渐下降,6~7天后降至稳定。基肥施用后的NH4 -N浓度上升比分蘖肥和孕穗肥施用后慢,同时TN和NH4 -N浓度下降也慢。相同施N水平下,高P处理田面水的NH4 -N和TN浓度较优化处理高;相同施P水平下,高N和低N处理田面水的TP和DIP浓度也较优化处理高,这表明:当N、P其中之一超过或低于适合用量时,会促进另一养分的流失。施肥后田面水中TN、TP和DIP可作为稻田N、P流失的主要指标,应着重控制基肥施用后N、P的径流流失,以及追肥施用后尿素的水解速度。     

城市污泥改良沙地土壤过程中氮磷的淋溶特征与风险分析

针对城市污泥组成成分的特点,以科尔沁沙地土壤为研究对象,分析其应用于沙地土壤改良的可行性及对地下水的潜在风险.室内土柱淋溶模拟试验研究结果表明,不同的污泥施入量可明显增加沙化土壤表层中氮磷养分含量,提高沙化土壤质量,同时污泥施用量对淋出液中氮磷养分含量存在显著影响,且氮素的淋溶风险大于磷素.当污泥施用量为30 t/hm2时,淋出液中总氮(TN)、总磷(TP)含量与不施用污泥的对照处理间未存在显著差异,且随淋洗次数的增加,TN含量呈现先下降后趋于稳定的变化趋势,TP含量呈现逐渐下降,而硝态氮(NO3--N)含量较不施用污泥的对照处理增加11％～33％,但与其差异不显著(P＞0.05).当污泥施用量为60,90 t/hm2时,淋洗液中TN和TP含量显著增加(P＜0.01),随淋洗次数的增加,TN和NO3--N含量呈现先上升后趋于稳定的变化趋势,而NO3--N含量在第3次淋洗后均超出地表水环境质量标准中Ⅲ类水质标准限值(20 mg/L),对地下水体污染风险增加.合理控制污泥施用量不仅可以实现城市污泥的资源化利用,同时也可控制其对地下水的影响.     

引黄灌区灌淤土氮素淋失特征土柱模拟研究

采取土柱模拟实验的方法研究了不同施氮强度对宁夏引黄灌区灌淤土中氮素淋洗损失特征,以期为氮素淋失控制和合理施用提供科学依据。试验设5个氮水平,分别为对照处理(N0)、常规氮水平300 kg·hm-2(N300)、优化氮水平(N240)、2倍常规氮水平(N600)、2倍优化氮水平(N480)。试验结果表明:不同施氮水平淋洗液中NO3--N的浓度表现出先升高后降低的趋势,浓度峰值出现的时间随施氮水平增加逐渐后移,NO3--N是氮素淋洗损失的主要形态,而NH4+-N的淋失损失主要出现在淋洗前期,增加施氮量可以推迟各形态氮素峰值出现时间,增加淋失风险。N240,N300,N480和N600处理总氮累积淋失量分别为94.53、128.02、222.06 kg·hm-2和268.6 kg·hm-2,淋洗损失比例分别为39.38%、42.67%、46.26%和44.77%,当季施入稻田土壤的氮肥极易淋洗到100 cm深度以下,成为浅层地下水的潜在威胁。施入到灌淤土的氮素有39.38%~46.26%通过淋洗途径损失,各处理总氮累积量淋失规律服从对数方程Yt=a+blnt(R2=0.927~0.975)。     

生物炭对引黄灌区水稻产量和氮素淋失的影响

为解决宁夏引黄灌区稻田因过量施肥导致的土壤质量降低和养分淋失加剧问题,通过田间小区试验研究了施用外源生物炭对水稻产量、氮素淋失和平衡特征的影响。结果表明:同等施氮条件下,施用生物质炭对水稻子粒产量有显著的影响,生物炭用量达13 500kg/hm~2时水稻增产显著。施用生物炭也提高了氮肥利用率,施用生物炭9 000kg/hm~2和13 500kg/hm~2处理,氮肥利用率分别提高了6.7和7.8个百分点。田面水中总氮(TN)浓度和土体中TN淋失量随着生物炭用量的增加而降低,TN淋失量降幅在8.03%~13.36%之间,施用生物炭处理的氮素表观损失量分别降低了11.8%~45.2%。综合考虑引黄灌区水稻产量和环境效益,生物炭施用量控制在9 000~13 500kg/hm~2效果最佳。     

浙北平原不同种植年限蔬菜地土壤氮磷的积累及环境风险评价

长期过量施肥可导致蔬菜地土壤养分大量累积、养分利用效率下降和环境污染风险增加。以浙北平原不同种植年限蔬菜地土壤为研究对象,采用化学测试方法研究了菜地土壤氮和磷的积累及其淋失潜力的变化。结果表明,随着种植年限的增加,蔬菜地土壤全磷、有效磷（Olsen P）和NO3-N呈明显的积累;蔬菜种植年限为〈2、2～5、6～10、11～20、20～30和＆gt;30a的表土全P平均分别为0.66、0.75、1.07、1.49、2.40和2.12g·kg-1,有效P平均分别为13.2、37.8、42.2、70.2、137.9和101.7mg·kg-1,NO3-N平均分别为9.15、13.58、50.18、46.48、73.28和74.20mg·kg-1,同时土壤N和P垂直下移渐趋明显。土壤水溶性磷含量随土壤有效磷（OlsenP）积累的变化存在一个明显的突变点,相对应的土壤OlsenP临界值约为60mg·kg-1。随着种植年限增长,蔬菜地地表径流中氮和磷浓度呈明显增加,利用年限为20～30a的蔬菜地径流中可溶性P和NO3-N浓度分别约为利用年限〈2a蔬菜地的13.12和9.48倍。研究认为,长期超量施肥已导致这一地区蔬菜地土壤养分的过度积累,在蔬菜生产中应重视和提倡平衡施肥,控制土壤氮磷的积累。     

Nitrogen Loss from Paddy Field with Different Water and Nitrogen Managements in Taihu Lake Region of China

High rates of nitrogen (N) fertilizer were applied to a paddy field in the Taihu Lake region of China to maximize crop production. Excessive N input has resulted in serious agricultural nonpoint pollution. Water and N management are two important approaches to regulating N loss from paddy fields. This study aimed to determine N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching from a paddy field during the rice-growing season in Taihu Lake region. Field experiments with two water and two N managements were conducted. The N exported to the environment through ammonia volatilization, runoff, and leaching from the paddy field was 37.2 kg N ha^?1 to 102 kg N ha^?1, with ammonia volatilization accounting for 69.6% to 83.5% of N loss. Ammonium and dissolved organic N significantly contributed to N loss through runoff and leaching. Controlled irrigation and site-specific N management (CS) significantly decreased N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching. Compared with the N and irrigation water inputs in traditional water and N management, those generated by controlled irrigation and site-specific N management were reduced by 34.6% to 43.0% and 59.2% to 63.3%, respectively. Moreover, the reduction in N and water input in the CS paddy field enabled the maintenance of high rice yield; it significantly increased N use efficiency by 15.1% to 34.9% and decreased the N exported to the environment by ammonia volatilization, runoff, and leaching by 53.1% to 56.1%. Therefore, the joint application of controlled irrigation and site-specific N management efficiently reduces agricultural nonpoint pollution through N loss from paddy fields.     

模拟酸雨条件下海泡石对污染红壤镉、铅淋溶的影响

采用填充土柱淋溶试验研究不同pH值模拟酸雨和海泡石添加量对重金属污染红壤Cd、Pb淋溶的影响.结果表明,Cd在酸雨pH值较低时累积淋溶量较大,Pb的累积淋溶量随酸雨pH值的降低逐渐增加,pH值为3.5处理的Pb总累积淋溶量显著高于其他pH值处理(高出54.9％).与对照相比,模拟酸雨pH值为3.5时,添加5 g/kg和10 g/kg海泡石处理Cd的总累积淋溶量明显增加(分别增加24.6％和26.3％),而Pb的总累积淋溶量分别显著降低34.7％和25.7％;酸雨pH值为4.5时,添加5 g/kg和10g/kg海泡石处理降低了Cd的累积淋溶量(分别降低13.0％和1.4％),而Pb的淋溶量随海泡石添加量的增加而降低,10 g/kg海泡石处理的Pb总累积淋溶量显著下降17.6％;pH值为5.5和6.5时,海泡石处理Cd累积淋溶量均有所下降,而对Pb的淋溶无显著降低效果.酸雨酸性强度的增大增加了Cd、Pb的淋溶风险,且Pb比Cd敏感.添加海泡石可有效减少酸雨对土壤中Pb的淋溶,但其对Cd淋溶的影响受酸雨酸性强度的影响.