水培营养液硝态氮浓度在线标测系统研究

针对目前氮素浓度检测技术中电极标定过程与离子检测过程分离,难以实现在线检测的问题,设计了一套基于双传感器冗余控制的水培营养液硝态氮浓度在线标测系统。系统的标定过程为利用丝杠滑块线性导轨完成电极清洗和标准液电压获取,并采用最小二乘法,辨识所采集电压与离子浓度对数之间标准曲线的参数。系统的检测过程为基于最大误差原理,采用双传感器冗余控制方法进行数据融合和标定决策,最终实现硝态氮浓度的连续在线检测。验证试验结果表明:双传感器冗余控制方法可靠,在线检测值与离子色谱法获得的实验室检测值平均相对误差仅为5.64%,平均绝对误差只有1.172×10-5,二者呈现极显著线性相关关系(P0.01)。综合分析得出,该系统能够实现营养液连续消耗情况下硝态氮浓度的在线检测,其结果与实验室检测值具有较好的一致性,解决了人工标定电极费时、费工的问题,提高了检测效率,为营养液的精细化管理提供了新的技术手段。     

Agro-Industry Sludge as a Potential Organic Fertilizer for Prompt Nitrogen Release

The aim of this study was to evaluate the sustainability of an agro-industry sludge as a nitrogen (N) fertilizer in perennial crops by assessing its dynamics of release of: 1) N as ammonium (NH₄⁺)- and nitrate (NO₃^?)-N, and 2) carbon as soil respiration. In incubation assay, application of agro-industry sludge promoted the maximum NH₄⁺-N concentration (50 mg kg^?1) 2 h after application, then it decreased with time until day 26. NO₃^?-N increased, reaching the maximum between day 60 and day 100, according to a second degree function. Agro-industry sludge showed a slower release of NO₃^?-N compared with urea. Soil basal respiration and cumulative amount of carbon dioxide were higher in sludge from day 71 on. In field, soil NO₃^?-N increased after fertilization treatments and was higher in Calcari Stagnic Cambisols soil. Sludge showed a potential lower environment impact in terms of mineral N release, than urea.     

施氮对南疆潮土硝态氮分布的影响

通过田间小区试验,对南疆潮土区不施氮、优化施氮和传统施氮下棉田土壤剖面NO-3-N分布进行动态分析.结果表明：随施氮量的增加土壤剖面NO-3-N的含量和下移深度增加;优化处理和传统处理在花期均随初花期追肥、灌水发生硝态氮淋溶,优化处理淋溶到60～90 cm,传统处理由于基肥用量过大可淋溶至150～180 cm,说明基肥用量和第一次灌水是影响土壤硝态氮淋溶的主要因素.总体来说,优化处理施肥较合理,它在确保农民收益的同时能够兼顾环境.     

三峡库区典型流域硝态氮输出特征及归因分析

为研究流域硝态氮来源、输出特征及驱动因素,应用SWAT模型对三峡库区梅溪河和大宁河流域径流和硝态氮负荷进行模拟,进而解析流域水文过程及硝态氮来源,并基于随机森林模型量化了不同影响因素（气候、土地利用、土壤类型、地形）对径流和硝态氮负荷的影响程度。结果表明：（1）不同土地利用类型间硝态氮负荷差异显著,年负荷强度表现为园地（20.41 kg/hm²）>旱地（12.51 kg/hm²）>水田（10.31 kg/hm²）>建设用地（7.09 kg/hm²）>林地（0.62 kg/hm²）>草地（0.46 kg/hm²）,旱地是梅溪河（80%）和大宁河流域（67%）硝态氮输出的主要来源;（2）梅溪河和大宁河流域基流系数分别为67%和62%,基流是硝态氮主要运移途径,分别贡献68%和60%的硝态氮输出;（3）径流分配和硝态氮输出具有明显季节变异性,旱季基流对2个流域径流和硝态氮的贡献均在70%以上,雨季地表径流输出的硝态氮分别占36%和42%;（4）降雨量是影响总径流的主要因素,土壤类型是影响地表径流和基流的主要因素;土地利用是影响不同径流途径硝态氮的主要因素,其次是土壤类型,二者相对重要性之和大于70%。综上,环境土地利用冲突是造成硝态氮流失的根本原因,源头控制仍是三峡库区面源污染防控的关键环节;在地表径流控制的基础上亟待纳入旱地和园地基流途径控制策略。     

利用原状土柱系统研究设施栽培下硝态氮淋失状况

选取山东省典型设施栽培区寿光大棚蔬菜为研究对象,采用原状土柱系统研究了农户常规栽培措施下硝态氮的淋失状况。研究发现,黄瓜和苦瓜生育期内硝态氮的淋失浓度范围为40.7～74.7 mg/L,试验期间硝态氮淋失浓度平均为53.4 mg/L,所有样品中的硝态氮含量均超过国家规定的饮用水标准和地下水源硝态氮控制标准;冬季硝态氮淋失浓度高于其它季节。硝态氮淋失量为276.24 kg/hm2,除第一次移栽灌溉外,硝态氮淋失量最高出现在2011年3月份。     

几种水生植物对氮素的利用及园林应用

对云南省广泛分布的金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、微齿眼子菜(Potamogetonmaackianus)、茭草(Zizania caduciflora)、菱角(Trapajaponica)、苦草(Vallisneria natans)5种水生植物进行了含水量、硝氮、总氮及硝酸还原酶活性测定和比较。结果表明:5种水生植物吸收利用氮素的能力存在差异,微齿眼子菜和金鱼藻对硝氮的吸收转化能力均较强,菱角对硝氮的吸收累积能力较强但是转化能力弱,环境中的氮素能明显增加茭草对硝氮的转化能力。根据不同植物对氮素利用能力的差异可将其合理的应用于园林造景中。     

夏玉米不同施氮水平土壤硝态氮累积及对后茬冬小麦的影响

【目的】探讨夏玉米季不同施氮水平土壤硝态氮（NO3--N）累积及对后茬冬小麦的影响,利用作物轮作降低土壤NO3--N累积,减缓其淋洗,以提高氮肥周年利用率。【方法】夏玉米季设置不同施氮量处理,冬小麦采取节水省肥栽培,研究夏玉米收获后土壤剖面累积的NO3--N对冬小麦生长发育、产量及NO3--N累积动态的影响。【结果】夏玉米季施氮量与作物收获后土壤剖面NO3--N累积量,NO3--N累积量与冬小麦的产量都呈极显著线性正相关关系。冬小麦季采取限氮或不施氮处理作物收获后土壤剖面各层NO3--N含量,与夏玉米收获后相比都有显著降低。夏玉米季施氮240 kg•hm-2、冬小麦季施氮157.5 kg•hm-2（N240+157.5）或者冬小麦季不施氮前茬夏玉米季施氮360 kg•hm-2（N360+0）都能满足冬小麦各生育时期对氮的需求,产量、吸氮量和周年氮肥利用率相近且都保持较高的水平,但夏玉米季高施氮处理,当季氮存在很大的淋洗等损失风险。【结论】夏玉米季施入的氮肥对后茬冬小麦有很强的有效性,小麦季采取节水省肥栽培,能显著减少前茬作物收获后残留的NO3--N,减缓其淋洗,同时保障作物产量,提高氮肥利用率。生产中氮肥的合理分配应充分考虑前茬残留氮素对后茬的有效性。     

施氮量对白萝卜硝酸盐含量和土壤硝态氮淋溶的影响

在保护地栽培条件下,通过6个施氮水平的田间小区试验,结合土层原位渗滤装置,研究了施用氮肥对白萝卜（Raphanus sativus L.）产量和硝酸盐含量及土壤硝态氮淋溶的影响。结果表明,施氮处理白萝卜产量比不施氮处理仅增加6.04%～10.92%,当尿素氮施用量大于N 100 kg/hm2时,增产幅度开始下降。不同施氮处理白萝卜产量没有显著差异,说明在土壤基础肥力较高的情况下,增施氮肥不能明显提高白萝卜的产量;单施有机肥白萝卜体内硝酸盐含量为 196.86 mg/kg,比不施氮处理降低 5.08%。在此基础上加施尿素后,硝酸盐含量随氮肥施用量的增加显著升高（p0.05）;0—100cm土壤剖面硝态氮累积量随氮肥施用量的增加而增加,且与氮肥施用量显著正相关（r=0.993, r0.01=0.917）;白萝卜生长期间收集到的土壤淋溶液中硝态氮浓度较高,平均为32.88 mg/L,硝态氮的淋失量为 4.42～6.14 kg/hm2,不同施氮量处理之间没有显著差异。     

不同氮肥水平对黄瓜产量、土壤硝态氮累积及土壤水溶液硝态氮含量的影响

通过在北京通州区的肥料定位试验,研究了不同施肥量对黄瓜产量、土壤硝态氮累积量及土壤水溶液硝态氮累积量的影响.结果表明,施氮量为260 kg/hm2时,达到作物最高产量,并取得最佳经济效益,从而确定该施肥量为最佳氮肥投入量;通过对不同施肥量条件下土壤NO3-N累积量的研究,将该研究区土壤对氮肥环境容量确定为N一年260 kg/hm2;通过测定作物收获后0～90 cm土壤硝态氮累积量能够有效反映对当茬作物的施肥量水平;土壤0～90 cm水溶液N03-N浓度随着氮肥投入量的增加而增大;作物收获后0～90 cm土壤水溶液中NO3-N含量与其土壤N03-N含量具有显著相关性;通过对0～90 cm土壤水溶液硝态氮含量的测定,能有效反映不同施肥水平对地下水的污染潜力.