污泥对风沙土养分与重金属效应的淋溶模拟研究

[目的]探讨城市生活污泥在沙化林地利用的可行性。[方法]通过室内淋溶模拟试验,研究施用污泥对风沙土养分及重金属含量的影响。[结果]施加污泥模拟淋溶后,风沙土总氮、总磷、速效氮、速效磷在各土层含量显著增加,且0～20 cm土层增幅明显大于20～40、40～60 cm土层;各重金属(Cu、Cr、Pb、Zn)含量在0～20 cm土层增加显著,40～60 cm土层增幅较小。施用污泥淋溶后,风沙土内梅罗指数(0.67)虽低于国家林地土壤质量标准(0.70),短期内未对土壤造成严重污染,但若长期施用污泥,应注意各重金属特别是Cd的累积效应所带来的潜在危害。[结论]城市污泥在沙化林地的短期应用具有较好的可行性。     

堆肥污泥重金属在黄土层中的淋溶迁移试验

采用经强化重金属后的堆肥污泥作为淋溶土柱的重金属来源,通过土柱淋溶试验,研究了堆肥污泥Cd、Ni、Pb、Cu、Zn 5种重金属在黄土层中的垂直迁移特征,探讨了堆肥污泥施用量及不同淋溶水量对黄土层中重金属迁移分布的影响。结果表明,Cd、Ni的淋溶迁移性较好,Pb、Cu、Zn整体迁移性较差。Cd和Cu随淋溶水量增加淋出作用明显增强,增大淋溶水量对Ni和Pb的淋出影响无明显增强,表层土中Zn、Ni、Pb含量随淋溶水量增大而累积,深层土情况各异。     

~（95）Zr在土壤中的淋溶和迁移分布

采用模拟土柱法研究了95Zr在2种淹水土壤（小粉土、红黄壤）中的淋溶和垂直迁移。结果表明：（1）淋溶后收集到的全部淋溶液中95Zr的含量较少,小粉土淋溶液中95Zr为总活度的3.05%,黄红壤淋溶液中95Zr为总活度的3.00%;（2）滞留于土壤中的95Zr绝大部分分布在土壤表层0～1.0cm范围内,小粉土中有67.80%～80.18%的95Zr滞留于0～1.0cm土层范围内,黄红壤中有74.05%～86.95%的95Zr滞留于0～1.0cm土层范围内;（3）土壤中95Zr比活度与距土壤表层深度分布呈单项指数规律。     

屋顶种植植物栽培基质养分流失研究

对屋顶栽培基质淋溶前后的养分进行了比较,结果表明：栽培基质淋溶前后的速效磷,速效钾,铵态氮没有差异;硝态氮的差异还需要进一步研究;栽培基质淋溶前后的有机质含量差异较大。因此在屋顶种植植物,因栽培基质的淋溶造成的养分流失对环境影响不大。     

添加木质素和生物炭对土壤氮、磷养分及水分损失的影响

研究添加木质素和生物炭对土壤氮、磷养分及水分损失的影响,降低土壤改良剂使用成本,增加造纸黑液中木质素的利用途径,促进木质素在土壤改良中的应用。试验选取生物炭改良剂与木质素作为对比,通过土柱淋溶和静态吸收法,研究不同添加量(质量分数为0,1%,2%,4%)的木质素和生物炭对土壤氮磷养分、水分、脲酶活性以及pH的影响。土壤中添加木质素和生物炭均能减缓pH变化程度;抑制土壤脲酶的活性,且在添加氮肥后的1～20天抑制效果明显,其抑制效果与添加量呈正相关。添加量为1%,2%,4%的木质素和生物炭与对照组相比,铵态氮挥发量分别显著减少8.29%,14.29%,14.86%和3.79%,11.65%,15.26%;全氮淋溶量分别显著减少32.37%,37.70%,42.49%和25.43%,30.70%,39.54%;全磷淋溶量分别显著减少23.68%,40.48%,48.12%和6.97%,22.88%,35.30%;水分淋溶量分别显著减少7.71%,15.82%,9.29%和9.91%,15.00%,16.06%。在本试验中,木质素、生物炭质量分数分别为2%和4%时对降低土壤氮、磷养分和水分损失的效果最佳。因此,可以说明木质素和生物炭在水肥保持上的效果相近,在一定程度上可以替代生物炭改良剂在土壤中的应用。     

滴灌和施用秸秆降低日光温室番茄地氮素淋溶损失

以一年两季设施番茄为对象,利用渗漏池收集渗漏液,研究了设施菜地不同灌溉模式(滴灌、漫灌)和施用有机物料(单施鸡粪M、鸡粪配施玉米秸秆M+C、鸡粪配施小麦秸秆M+W)对土壤矿质态氮、可溶性有机氮淋溶损失的影响。结果表明,日光温室栽培条件下,氮素的淋溶损失主要发生于秋冬季,滴灌和漫灌模式下,该季可溶性总氮淋失量占全年淋失量的56.8%和71.1%。漫灌模式下,冬春季和秋冬季可溶性总氮淋失量分别为114.3和281.1kg/hm~2,占单季氮投入量的12.5%和29.3%。与漫灌相比,滴灌使全年番茄产量和氮素吸收量分别显著提高15.6%和21.4%,氮素利用率(氮素吸收量/氮素投入量)显著提高47.5%,同时使全年矿质态氮(铵态氮+硝态氮)和可溶性有机氮淋失量分别降低68.6和47.4 kg/hm~2,降幅分别为33.1%和39.6%。与单施鸡粪相比,鸡粪配施秸秆(玉米或小麦)对番茄产量无影响,但显著降低灌溉水渗漏量和氮素淋溶损失量,使全年灌溉水渗漏损失量平均降低24.3%,全年矿质态氮和可溶性有机氮淋失量分别平均降低26.6%和33.7%。综上,可溶性有机氮在氮素淋溶损失中不可忽视,滴灌模式通过降低渗漏液中氮的浓度,配施秸秆通过减少灌溉水的渗漏损失,进而降低可溶性氮的淋溶损失。     

有机肥配施保水剂对紫色土水分入渗及氮素淋溶的影响

以有机肥、保水剂(聚丙烯酰胺PAM、高分子吸水树脂SAP和沃特)为供试材料,通过室内土柱模拟试验,研究有机肥配施保水剂对紫色黏土水分入渗及氮素淋溶的影响。结果表明:有机肥配施保水剂可有效增加土壤的保水保肥能力,是控制土壤水分和养分淋失的有效措施。单施有机肥和有机肥配施保水剂均降低了湿润锋运移深度和入渗速率。与对照相比,单施有机肥和有机肥配施保水剂处理的湿润锋运移深度降低了33.33%～46.49%,入渗速率降低了22.73%～31.82%,累计淋溶液体积降低了1.25%～6.78%。施用有机肥有一定增肥保肥能力,但随淋洗次数增加保肥能力逐渐降低,与对照相比,在持续淋溶条件下单施有机肥的硝态氮和全氮累计损失率分别升高了12.00%,17.51%。有机肥配施保水剂可有效减少氮素淋失量,降低氮素淋失率,提高土壤保肥能力。与施用有机肥相比,有机肥配施保水剂硝态氮损失率降低了35.49%～78.46%,全氮损失率降低了35.53%～71.85%,其中有机肥配施PAM处理保水保肥效果最好。     

我国南方牧草生态系统氮素平衡与循环特征研究

通过在我国南方典型红壤早地种植牧草马唐,对大气N沉降、氨挥发、径流、淋溶等N素循环量进行了研究.结果表明,马唐的生长期内,不同N肥量处理,红壤旱地牧草生态系统通过肥料和大气沉降输入的N素量为26.28～256.28kg/hm2,通过氨挥发、径流、淋溶和牧草吸收输出的N素量为21.95～131.52kg/hm2,N素盈余4.33～124.76kg/hm2.其中,大气沉降N为26.28 kg/hm2, 占牧草生态系统总输入N的10.85%～22.60%; 氨挥发损失N为0.67～5.16 kg/hm2,占施入N的0.74%～2.24%;径流损失N为0.25～0.42kg/hm2,占施入N的0.44%～1.17%;淋溶损失N为0.28～2.86kg/hm2,占施入N的0.91%～1.24%.     

基于文献计量分析作物水肥一体化研究特征、热点和趋势

为了解作物水肥一体化领域研究特征、热点问题和发展趋势,基于Web of Science数据库,利用CiteSpace和VOSviewer等可视化软件对作物水肥一体化领域相关文献(2003—2022年)进行文献计量分析。结果表明:1)该领域文章发表数量呈波动上升趋势,研究涉及农艺学、水资源学和植物科学等学科,最具影响力和权威性的期刊是Agricultural Water Management。2)国际合作方面,中国学者与美国、加拿大等国合作密切,其中与美国相关机构的学者合作最为密切;作物水肥一体化研究机构和学者较为分散,中国农业大学、佛罗里达大学、中国科学院和西北农林科技大学等机构和张富仓、康跃虎、林杉和Morgan Kelly T.等人开展了大量水肥一体化研究工作。3)作物水肥一体化研究主要采用田间试验和模型模拟方法,研究内容由早期的果树和甜椒等栽培作物产量和果实品质研究,过渡到作物水分、养分运移和硝酸盐淋溶再到注重提高作物的养分吸收和水肥利用效率并兼顾环境效益。综上,作物水肥一体化的研究热点主要集中在土壤水分、养分运移和硝酸盐淋溶动态的模拟研究、水肥耦合对作物产量影响研究、水肥利用效率提升与水肥精准调控、水肥一体化过程中温室气体排放与减排农艺管理措施等方面。随着物联网和人工智能等新兴技术的发展,未来作物水肥一体化研究将朝着数字化、智能化和精准化的方向发展。