基于同位素示踪方法的东江流域氮素分布特征和来源解析

为了探明东江流域氮素污染现状及氮素污染来源,在东江流域设置31个采样点位,于2020年枯水期（1月）和丰水期（7月）进行水体样品和主要污染源样品的采集及检测,结合氮氧双稳定同位素及SIAR模型,绘制典型污染源的δ15N、δ18O特征分布图并估算其贡献率,定量分析识别氮素来源,从而对东江流域的氮负荷进行更加有效地控制.结果表明：(1)东江流域氮素污染以支流区最为严重,其次为源头区,这两个区域的水质均达到地表水环境质量标准（GB3838-2002）氨氮浓度的Ⅲ类水平,相比之下,上游区、中游区污染较轻,且氨氮浓度能达到地表水环境质量标准的II类水平.(2)东江流域氮素以硝态氮为主要赋存形态,枯水期、丰水期各研究区域内硝态氮占总氮的比例分别为43.29%～74.83%、65.51%～80.08%.(3)东江流域枯水期生活污水是主要的污染来源,贡献率为44.45%～61.39%,丰水期降雨径流是主要的污染来源,贡献率为36.67%～46.11%,究其原因跟流域内不同水文期降雨量大小和河道水量有关.(4)氮素浓度在丰水期和枯水期之间存在明显差异,且从2009年至今,水体氮素污染程度呈现加重趋势,建...     

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.      

废弃物基水热炭改良对水稻产量及氮素吸收的影响

生物炭农田回用是实现农林废弃物资源化利用和碳封存的有效手段.近年来,水热碳化技术由于在炭产率、能耗及生产过程中的烟气排放等方面显著优于常规热解碳化技术而受到关注.为实现农林废弃物的资源化利用,明确水热炭农田应用对作物生产力的影响,本研究通过原状土柱模拟试验和表征分析,研究了4种不同类型改良水热炭对两种典型土壤的水稻产量和氮素吸收的影响及可能的驱动因素.结果表明,锯末水热炭和秸秆水热炭经物理或生物改良后,在两种类型土壤上均能够增加水稻产量和氮素吸收,减少氮素损失,且其效应不受水热炭添加量影响（5‰,15‰;质量分数）.与对照相比,水热炭添加处理的产量和氮素吸收量分别提高9.2%~20.7%和7.7%~17.0%.高C/N比的锯末水热炭更有利于高肥力土壤水稻氮素吸收量的增加;而低肥力土壤由于限制性因子较多,受水热炭类型的影响较小.通过对水热炭的表征分析发现,其表面养分元素丰富;水洗或生物改良后其表面孔隙结构有较大改善,C元素相对含量明显降低,N和O元素相对含量明显增加,这对养分的固持/供应可能产生影响.因此,水热炭改良后孔隙结构的改变和N、O元素含量的增加可能是其施用后水稻产量和氮素吸收增加的关键驱动因素.结果说明,水热碳化材料改良后应用农田可以在实现农林废弃物资源化利用的同时,提高作物生产力,减少农田氮素环境损失.     

有机物料对两种紫色土氮素矿化的影响

以猪粪沼渣(PM)、牛粪沼渣(CM)、污泥堆肥(SC)、农村生活垃圾堆肥(RWC1)、农村生活垃圾与污泥的堆肥产物(堆肥过程中添加20%的污泥,RWC2)为材料,采用室内恒温好气培养试验研究了不同有机物料施入酸性紫色土和石灰性紫色土后土壤氮矿化的差异.结果表明,不同有机物料有机氮组分含量及其占全氮比例的基本顺序为:氨基酸态氮酸解未知氮酸解铵态氮非酸解氮氨基糖态氮.添加有机物料显著提高了酸性紫色土的NH~+_4-N和NO~-_3-N含量,而石灰性紫色土中猪粪沼渣和污泥堆肥显著提高了NH~+_4-N的含量,牛粪沼渣却使其NO~-_3-N含量降低.牛粪沼渣对酸性紫色土氮矿化量的影响不显著,使石灰性紫色土的氮矿化量降低,其余4种有机物料均明显提高两种土壤的氮矿化量.相关分析表明土壤氮矿化量与有机物料中的氨基酸态氮和酸解铵态氮呈显著正相关,与有机物料的有机质含量和C/N呈显著负相关.上述结果说明有机物料对土壤氮素矿化的效应因土壤和有机物料的性质不同而异,特别是有机物料中的有机质含量、C/N以及有机氮组分.     

设施高肥力蔬菜地氮素调控下磷素特征研究

设施蔬菜种植中存在不合理施肥现象,土壤养分严重失调。为了解设施蔬菜地高氮肥力水平下不同氮素水平对磷素的养分吸收影响,2004—2007年在山东寿光进行不同氮素水平调控和秸秆还田试验,并于2007年冬春季进行裂区淋滤试验。结果表明,不同水平的氮素调控影响磷素含量变化,空白（NN）、有机肥（MN）、有机肥＋秸秆（MN＋S）供氮水平下土壤全磷含量逐年下降,降幅NN〉MN〉MN＋S,全磷增幅传统氮素（cN）〉传统氮素＋秸秆（CN＋S）〉氮素优化＋秸秆（SN＋S）〉氮素优化（sN）。CN、CN＋S供氮水平下土壤速效磷含量达到213．7、225．4mg·kg^-1,增长了17．1％、23．5％,磷素累积明显;其他供氮水平下速效磷含量逐年下降,降幅NN〉MN〉MN＋S〉SN＋S〉SN〉CN〉CN＋S,减少氮素供应有利于减缓磷素累积,促进磷的吸收利用。除NN供氮水平下土壤有机磷含量下降外,其他处理均不同程度增加,CN、CN＋S供氮水平下土壤有机磷含量累积明显（308．4、331Amg·ks。）,分别增长了28．5％、38．2％。SN＋S供氮水平下磷的吸收系数（HO,,rrg·100g。）达到了1571,增长了143．6％;CN、CN＋S供氮水平下磷的吸收系数出现了负增长,CN供氮水平下达到了416（P2O5,mg·100g^-1）,下降了35．5％。添加麦秸秆极大地提高了磷的吸收能力,在一定程度上能减缓土壤速效磷的累积。淋溶液中全磷含量SN〉SN＋S,有机磷含量SN〉SN＋S,秸秆还田对阻控有机磷素淋溶有一定的作用,但整个冬春生长季渗滤液中全磷含量在2．6～12．0mg·L^-1,有机磷含量在OA2～4．1mg·L^-1,淋出液水质仍超过了国家安全水质标准。因此,在高肥力水平下进行氮素调控,优化氮素供应量,促进了磷素的吸收利用,对农民在高肥力水平下施肥具有指导意义。建议农民在以后的种植中减少氮肥供应量及添加高碳源秸秆进行还田,以提高肥料的利用率,减少氮磷对土壤及水体的污染。     

缓释肥侧条施肥技术对水稻产量和氮素利用效率的影响

利用田间小区试验,系统研究了基于缓释肥料的侧条施肥技术对水稻产量和氮素利用效率的影响。试验结果表明：与农民常规施肥处理（FP）比较,侧条施肥技术高缓释肥处理（HF）水稻氮素投入比农民常规施肥处理（FP）降低约40%,水稻产量没有显著降低,穗粒数比农民常规施肥处理增加了8.36%。侧条施肥技术显著提高了水稻地上部吸氮量和氮肥偏生产力,降低了氮素的表观损失量。侧条施肥各处理氮肥偏生产力在39.1～67.8之间,显著高于FP处理的23.7。FP处理氮素表观损失量高达174.2 kg＆#183;hm-2,侧条施肥各处理表观损失量在23.2～61.9 kg＆#183;hm-2之间。综合考虑水稻产量和环境因素,基于缓释肥料的侧条施肥技术是一种资源节约和环境友好的施肥技术。     

覆盖旱作水稻的生物效应及吸氮特征

研究了田间条件下旱作水稻半腐解秸秆覆盖、蚕豆秆覆盖、地膜覆盖、纸膜覆盖、生稻草覆盖5种覆盖方式的吸氮特征；水稻水作与旱作的产量及其构成因素；水稻水作与旱作条件下灌溉水的利用效率，结果表明，旱作条件下水稻各部位的含氮量均大于水作；旱作水稻的氮素吸收、累积主要在拔节期以后，而水作水稻从移栽后就大量吸收氮素，灌浆期后很少吸收氮素；旱作水稻的产量以半腐解覆盖处理的最高，为8415kg/hm^2；旱作水稻耗水量只占水作耗水量的7.14%，旱作水稻的水分利用效率是水作的12倍以上。     

湿热水解处理餐厨垃圾氮素转化规律

为了研究餐厨垃圾湿热水解过程中氮素的变化规律，设计了10、30、60、90和120℃5个温度水平以及30、60、90、120、150和180min6个加热时间水平，进行了30组完全实验，对不同湿热条件下餐厨垃圾粗蛋白、TN、NH4＋-N、NO3-N、有机氮及氨基酸等氮的不同存在形式的变化规律进行实验研究。结果表明，10、30及60℃条件下蛋白质的高级结构不会改变，利于粗蛋白的积累，且在温度120℃，加热时间90min条件下粗蛋白百分含量最高，占干物质的31．34％；随温度的升高和加热时间的延长TN、NHf-N和有机氮含量均上升；当温度达到120℃，由于水解反应，各温度处理下NHf．N浓度超过有机氮浓度，而NO3-N始终维持较低水平。氨基酸总量随温度的升高和水解时间的延长呈上升趋势，当温度达90％，加热时间达180min时，处理后餐厨垃圾总氨基酸百分含量最高，达164％，但温度达到120℃时，随着处理时间的延长，餐厨垃圾总氨基酸含量明显降低。     

覆盖旱作水稻的生物效应及吸氮特征

研究了田间条件下旱作水稻半腐解秸秆覆盖、蚕豆秆覆盖、地膜覆盖、纸膜覆盖、生稻草覆盖 5种覆盖方式的吸氮特征 ;水稻水作与旱作的产量及其构成因素 ;水稻水作与旱作条件下灌溉水的利用效率。结果表明 ,旱作条件下水稻各部位的含氮量均大于水作 ;旱作水稻的氮素吸收、累积主要在拔节期以后 ,而水作水稻从移栽后就大量吸收氮素 ,灌浆期后很少吸收氮素 ;旱作水稻的产量以半腐解覆盖处理的最高 ,为 8415kg/hm2 ;旱作水稻耗水量只占水作耗水量的 7 14% ,旱作水稻的水分利用效率是水作的 12倍以上     

污泥用量对生活垃圾堆肥氮素转化与损失的影响

为了探讨生活垃圾堆肥的氮素损失问题,对生活垃圾（A组）、污泥和生活垃圾混合B组（w/w=1∶6）、C组（w/w=1∶4）组等3组物料进行高温好氧堆肥,研究污泥用量对生活垃圾堆肥化过程中温度、pH值、各氮素转化与损失的影响。结果表明：投加污泥会影响生活垃圾的通风性能,减慢物料的升温速率,延长堆肥周期。污泥用量对生活垃圾堆...