表面活性剂影响下的紫色土氮素垂向迁移风险

采用模拟淋溶试验,研究了表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对紫色土氮素的垂向迁移的影响.SDBS减少紫色土铵态氮的淋溶损失,且SDBS浓度越高,铵态氮损失越少.SDBS促进紫色土硝态氮的淋失,累积淋失量依次为SDBS100SDBS40SDBS0SDBS5.低浓度SDBS抑制紫色土总凯氏氮(TKN)损失,但高浓度SDBS则显示促进作用,SDBS40、SDBS100的TKN累积淋失量分别较SDBS0增加了16.8%、22.36%.SDBS淋溶影响紫色土氮素的垂向分布,紫色土氮素有明显向下迁移的趋势,且SDBS浓度越高,迁移性越强.     

流域养分减排的综合模拟:不同情景的效果、潜力和措施成本

对瑞典南部的伦讷(R(o)nne(a))河流域(1900km2)应用水力模型HBV-NP分析了目前养分负荷情况的详细特征和改善处理措施或减少土壤淋溶的可能性.对几种不同的情景进行了模拟,以求找到实现瑞典环境目标的策略,其目标为将人类产生的氮的输送量减少30%,磷的输送量减少20%.可以通过不同的方法达到目标,这些方法将会影响不同的污染者和社会部门.然而,没有任何一种单一措施是足够的.相反,为了达到预期的目标,采取综合措施是必要的.氮的减排目标最难以实现.为了更达到更为经济的目的,这些措施应该应用于对于减少净的海洋负荷影响最大的地区.与在整个流域采取措施相比,这一策略能够使成本减少70%～80%.综合流域模型对于减少环境控制项目的成本来说是有用的工具.     

基于室内土柱模拟的坡耕地红壤氮磷淋溶特征

红壤坡耕地氮磷淋溶不仅造成土壤肥力的下降,而且已成为农业面源污染的重要来源。该研究通过室内土柱淋溶试验,采用间歇淋溶法研究坡耕地裸露红壤和稻草秸秆覆盖红壤2种处理下氮素与磷素的淋溶特征。结果表明:对氮素而言,无论是8次间歇淋溶还是单次淋溶过程,总氮及硝态氮、铵态氮、有机氮等各形态氮素浓度总体均呈现减小的趋势,在淋溶初期无论有无覆盖土壤的淋溶液中总氮浓度都很高(在20 mg/L左右),硝态氮是氮素淋溶的主要形态(有无覆盖分别占68.3%和67.9%);对磷素而言,淋溶液中总磷浓度均很低(在0.1 mg/L以下),且在淋溶过程中其浓度大小呈波动状态;与裸露红壤相比,秸秆覆盖处理下淋溶液的总氮和总磷累积量分别可减少19.4%和23.3%,秸秆覆盖措施能够抑制红壤坡耕地氮磷的淋溶。该研究可为减少红壤坡耕地氮磷损失,防控面源污染提供参考。     

新鲜和老化生物炭对土壤氮淋失及油菜氮吸收的影响

粮食需求日益增加,为了实现增产,大量氮肥被施入土壤,而氮肥利用率较低导致土壤氮淋失严重,造成水体污染. 生物炭施入土壤被认为是减少土壤氮淋失的有效措施. 本文通过室内土柱模拟淋溶试验,共设置5个处理——对照(仅施氮肥,B₀)、氮肥+1%新鲜生物炭(B₁)、氮肥+4%新鲜生物炭(B₄)、氮肥+1%老化生物炭(Ba₁)、氮肥+4%老化生物炭(Ba₄). 在植物-土壤-淋溶液系统内探究不同施加量的新鲜和老化生物炭对土壤氮淋失和油菜氮吸收的影响,并通过物质守恒定律来探究其对气态氮损失的影响. 结果表明:与对照相比,添加1%和4%新鲜生物炭时土壤氮素含量分别提高4.63%和9.68%,淋溶液氮素含量分别降低33.91%和61.18%,油菜氮素含量分别增加40.70%和129.65%;添加1%和4%老化生物炭时土壤氮素含量分别提高7.46%和13.30%,淋溶液氮素含量分别降低53.68%和72.05%,油菜氮素含量分别增加78.20%和185.76%;气态损失的氮量随生物炭老化和施加量的增加而减少. 研究显示,土壤中施加生物炭对于提高土壤氮素固持能力、减少氮素淋失、促进油菜氮吸收和减少气态氮损失均具有显著效果,且施加老化生物炭的促进效果优于新鲜生物炭,证明生物炭减少土壤氮淋失的效应具有长期性.      

气候变化对水质的影响:瑞典南部的模型预测结果

基于6种区域气候变化情景,用模型方法对伦讷(R(o)nne(a))河流域的农田土壤氮淋溶量、水流量和氮的持留量进行了模拟.另外,利用模型对富营养化的灵湖(Lake Ringsjon)的生物学响应进行了研究.将模拟结果与其他流域类似的研究进行了比较.不同气候变化情景对于水质有相似的影响,但影响程度有所不同.但是,由于在水文上缺乏明显的季节变化,在一种情景下出现了与其他各种情景不同的转移模式.就平均情况来看,研究结果表明,在未来的气候条件下,可能出现如下结果1)农田土壤根系区及河水中的氮浓度都会明显增加,分别增加+50%和+13%;2)由于冬季径流量明显增加,每年由陆地向海洋输送的氮量也会明显增加(+22%);3)湖泊的生物化学过程发生明显变化,总磷和总氮的浓度都明显增加,分别增加50%和20%,同时,浮游藻类(如蓝藻细菌)增加80%.     

减少农田硝酸盐淋溶的可能性

农业土壤对自然水体中的硝酸盐含量有影响.从土壤中排出的高浓度的硝酸盐溶液关系到饮用水中硝酸盐的高浓度,同时,过量的硝酸盐还会改变河流、湖自的生态平衡.本文对通过改善农业措施减少硝酸盐淋溶这个重大环境问题进行了讨论.对农业土地硝酸盐淋溶的原因做了简略的解释,对于减少硝酸盐淋溶的现有措施做了描述、分析和评价.减少养分淋溶不是实施有机农业或传统农业所能解决的问题,而是应该通过引进和使用适当的对策来加以解决.为此,本文提出了最大限度地降低农业土壤养分淋溶的下述指导性原则,在某种程度上实施这些指导性原则需要一种新的观念:①在分析一个小流域内的养分淋溶时,应考虑到农田的环境指数和空间变异性对其的影响;②通过减少氮肥使用量和降低动物饲养密度,将土壤中的氮肥施用量降低到某一合理的水平,这一水平应稍低于土地预期最适产量的氮需求量;③依据不同地区耕作系统、土壤和气候对硝酸盐淋溶的敏感性,采取相应的对策来控制硝酸盐的淋溶,如作物间作、土地少耕或免耕、调节生物过程等.     

小麦-玉米轮作体系农田氮素淋失特征及氮素表观平衡

连续6年采用渗漏计法研究了不同施氮处理下陕西关中小麦-玉米轮作区农田土壤90 cm深度处氮素(N)淋失特征和土壤-作物体系氮素表观平衡状况.结果表明:该地区农田氮素淋溶主要发生在降雨量较多的玉米季,且集中在8月和9月.监测期内,TN和NO-3-N年平均流失量分别为2.72~23.07 kg·hm-2和1.53~18.72 kg·hm-2,年流失率分别为0.65%~3.44%和0.82%~3.32%,且年总氮、硝态氮流失量均随年施氮量增加呈指数增加.氮素淋失形态中,NO-3-N比例较高,可占总氮淋失量的56.00%~81.00%,且随着氮肥用量的降低,其占总氮淋失量的比例也随之减小.可见,施氮量的大小在一定程度上会影响淋失液中各形态氮的比例.氮素表观平衡结果显示,随着施氮量提高,氮素在土壤中的残留和表观氮盈余均呈现指数增加趋势.长期施氮条件下,土壤-作物体系氮素表观损失率的幅度为32.60%~55.20%,土壤表观残留率为-0.17%~8.20%.多年监测结果表明,优化施氮模式下,作物不仅可以获得较高的产量和氮肥利用率,农田氮素淋失量也大幅降低,在节约肥料资源的同时减轻了潜在的环境风险.     

季节性冻融格局变化对高山森林土壤氮素淋溶损失的影响

气候变化情景下冻融格局的改变可能导致寒冷生物区土壤氮的淋溶损失,从而改变土壤养分循环和森林溪流的水体环境.因此,为了解季节性冻融循环及其变化对高山森林土壤氮淋溶损失的影响,于2010年5月到2012年4月期间,采用土柱培养实验,利用海拔形成的温度差异模拟气候变暖过程,将高山森林(海拔3600 m)土壤分别培养在海拔3600 m(A1)、3300 m(A2)和3000 m(A3)的森林地表,研究了生长季节与冻融季节不同关键时期的土壤氮淋溶特征.结果表明:川西高山森林土壤氮素淋溶损失随着海拔增加而增加,其损失量为(1.85±0.39)kg·hm-2·a-1(A3)(1.87±0.34)kg·hm-2·a-1(A2)(2.94±0.73)kg·hm-2·a-1(A1),其中,62%以上的氮损失发生在季节性冻融期间.冻融季节高山森林土壤氮素淋溶流失的主要形式为铵态氮和硝态氮,且铵态氮的淋溶损失量高于硝态氮,而生长季节土壤氮素淋溶损失的主要形式是可溶性有机氮.这意味着冻融循环格局在很大程度上控制着高山森林土壤氮素淋溶损失特征,未来气候变暖可能降低高寒森林土壤氮素肥力,增加森林溪流中的氮含量.     

聚丙烯酸钠(SP)保水剂对不同基质氮、磷、钾、钠淋溶的影响

保水剂正逐步运用于干旱半干旱地区的水土保持和节水农业中,而聚丙烯酸钠(SP)是其中一种重要的保水剂.为了弄清保水剂对元素淋溶的影响,进行了水解污泥、湖泊底泥、山地黄壤3种基质,4种SP添加比例(0、1.0%、2.5%、4.0%)的淋溶试验,并分析测定了淋溶液中的氮、磷、钾、钠.结果表明,添加SP使水解污泥、湖泊底泥和山地黄壤的氮总淋溶量分别增加了67.8%、37.0%和95.7%,磷总淋溶量分别增加了151%、436%和219%.3种基质氮淋溶量的分配相同,而磷淋溶量的分配不同,说明不同基质中淋溶氮的类型相同,淋溶磷的类型不同.添加SP使水解污泥钾的总淋溶量增加了大约19%,而对湖泊底泥钾的总淋溶量无显著影响,却使山地黄壤钾的淋溶量降低了约67%,SP对钾淋溶的影响效果受基质类型和SP本身所含钠的影响.不同基质钠淋溶量都随SP添加比例的增加而显著增加,但它们淋溶量的分配模式各不相同,说明不同基质钠的来源不同.水解污泥淋溶的钠主要来自基质本身钠的活化,湖泊底泥淋溶的钠主要来自基质的活化和SP中的钠,而山地黄壤淋溶的钠主要来自SP中的钠.总之,SP保水剂处理下的元素淋溶量及其分配受SP比例、基质类型和元素类型影响,使用SP保水剂既能活化基质的氮、磷等养分,有利于植物生长,也具有增加钠离子从而导致土壤碱化的风险.     

纳米碳及其复合材料对油菜生长和土壤氮素保持效应的影响

采用盆栽种植实验及淋溶试验方法,研究了纳米碳及其与沸石、保水剂等材料复合对油菜生长和土壤氮素淋溶情况的影响.结果表明,在各处理中,纳米碳与沸石和保水剂复合材料处理(N4)对油菜的株高和干重影响最明显,较空白对照组(CK)分别增加21.12%和16.51%;在土壤淋溶试验中,各处理的土壤总氮淋出量较CK减少25.00%~39.21%,其中,累积淋溶中NH+4-N量占总氮量的4.44%~6.73%,各处理间无显著差异,NO-3-N量占总氮量的49.33%~60.05%,但各处理间差异显著;纳米碳和沸石复合处理能有效延缓NO-3-N峰值出现时间,减少NO-3-N流失.因此,N4处理在促进作物生长和氮素保持增效利用方面效果最佳.