土壤水分对土壤中硝态氮水平运移的影响

对硝态氮示踪的风沙土和黄潮土中水分及其扩散率进行了研究.结果表明,硝态氮水平运移速率受土壤含水量的影响较大,并随土壤含水量增加而增加.硝态氮水平运移速率随土壤水分扩散率的变化呈指数曲线变化趋势.硝态氮水平运移浓度随土壤含水量的增加而减少,并呈幂函数曲线变化,硝态氮水平运移浓度与含水量的相关系数达到极显著水平.硝态氮水平运移浓度还受到土壤水分扩散率的影响,随土壤水扩散率的升高而下降,并在湿润锋(土壤干湿交界)面上达到最大值.     

环境地学

X142 200501310 澳门南湾湖钻孔沉积物中烷基酚的初步研究/郝永梅(中科院广州地球化学研究所有机地球化学重点实验室)…//环境科学/中科院生态环境研究中心.-2004,25(4).-129-133 环图X-5 X144 200501311 向海沼泽湿地土壤中硝态氮的水平运移规律/白军红(中科院地理科学与资源研究所)…//中国环境科学/中国环境科学学会.-2004,24(4).-414 -418 环图X-58 选择封闭性的付老文泡湿地和开放性的二百方子湿地作为两个典型区,以KNO3为示踪剂,模拟研究了硝态氮在向海沼泽湿地中的水平运移过程。结果表明,沼泽湿地土壤中硝态氮的运移通量与运移距离显著负相关,并随运移距离的增加呈一阶衰减指数变化;而沼泽湿地土壤中硝态氮的运移通量与土壤水扩散率及土壤含水量都呈显著正相关关系,并随土壤水扩散率的增加呈指数增K。图5表1参8     

黄淮海平原主要土类中硝态氮水平运移规律

对黄淮海平源的主要土壤类型（黄潮土和风沙土）中硝态氮水平运移规律进行了研究。结果表明：硝态氮水平运移速率随供试示踪剂源的距离增加而迅速减小,其变化趋势呈幂函数关系。由于各土层的土壤性质不同,所以硝态氮的运移风线发生差异,但总的趋势是离示踪剂源20cm距离内,硝态氮的水平运移速率主要由硝态氮的浓度梯度和水势梯度控制,而在20cm以后趋于平稳,则主要由土壤的基质势起作用。硝态氮水平运移速率随土壤含水量的增大而升高,并呈指数曲线变化。硝态氮水平运移的浓度受非饱和土壤水扩散率的影响,并随非饱和土壤水扩散率的升高而呈对数曲线下降。     

向海沼泽湿地土壤中硝态氮的水平运移规律

选择封闭性的付老文泡湿地和开放性的二百方子湿地作为两个典型区,以KNO₃为示踪剂,模拟研究了硝态氮在向海沼泽湿地中的水平运移过程.结果表明,沼泽湿地土壤中硝态氮的运移通量与运移距离显著负相关,并随运移距离的增加呈一阶衰减指数变化;而沼泽湿地土壤中硝态氮的运移通量与土壤水扩散率及土壤含水量都呈显著正相关关系,并随土壤水扩散率的增加呈指数增长.     

水肥优化耦合下设施菜地水、氮响应的定量关系

采用正交试验设计,研究了微喷灌条件下,设施菜地土壤水分含量和硝态氮含量对水肥耦合的响应规律。结果显示:(1)灌溉施肥后,0~60 cm土层土壤含水量下降。青菜成熟期时,土壤含水量高于幼苗期和旺长期。(2)在青菜的不同生育时期,各水肥因子对土壤含水量的影响主次程度不同,施肥量、灌水量和肥料配比对土壤含水量的影响较大,灌水周期对土壤含水量的影响相对较小。(3)土壤硝态氮含量受灌溉施肥的影响波动幅度随土壤深度的增加而减缓。灌水后,0~10 cm土层硝态氮含量最高,达到380.53 mg/kg。(4)高肥低水和低肥高水的水肥耦合方式均会造成表层土壤硝态氮积累,引起氮肥流失。各水肥因子中,施肥量对土壤硝态氮含量影响最大,灌水量和肥料配比的影响次之,灌水周期对土壤硝态氮含量的影响最小。研究结果证实在微喷灌条件下,通过水肥优化耦合可以有效避免氮肥淋失。     

太湖地区农田土壤中硝态氮垂直运移的规律

用模拟土柱和田间定期采样的方法对太湖地区农田土壤中硝态氮垂直运移规律进行了研究.结果表明,在饱和条件下,硝态氮垂直运移过程的穿透曲线呈现不对称形状和拖尾现象,主要由于土壤中存在着动水和不动水的比例不同和土壤的物理性质所致.在非饱和条件下,硝态氮运移过程的时间明显加长,穿透曲线的峰值增高,优先流不明显,穿透曲线平缓.与硝态氮结合的阳离子价数对硝态氮的垂直运移没有影响.试验区的硝态氮在土壤中的含量随季节的不同而呈现规律性的变化,冬、春季硝态氮在土壤中的含量较高;夏、秋季则较低.地下水中的硝态氮污染现象不显著,主要由于土壤质地黏重,阻碍了硝态氮向地下水中的运移.     

典型地区饱和土壤中硝态氮垂直运移及拟合

采用室内土柱模拟的方法, 研究了封丘地区农田土壤中硝态氮垂直运移规律. 结果表明: 在饱和条件下, 不同浓度硝态氮溶液(100mg·L^-1、200mg·L^-1)处理的土壤, 硝态氮运移的穿透曲线间无明显影响. 用含有不同价态陪伴阳离子(K⁺和Ca²⁺)的硝态氮溶液处理黄潮土0～30cm土层和风沙土, 硝态氮运移的穿透曲线基本重合; 而陪伴Ca²⁺硝态氮溶液处理的黄潮土30～60cm、60～90cm土层中硝态氮出流时间具有滞后效应. 硝态氮溶液全部运移出土体所需时间越长, 穿透曲线越平缓、峰值越低. CXTFIT2.0数学模型估算的稳定水流条件下饱和土壤中硝态氮淋失量具有较高精度, 相关系数均达到极显著水平.     

农田土壤中硝态氮垂直运移参数的确定

利用溶质运移模型预测预报农田土壤中硝态氮垂直运移时,运移参数不易获得的问题,引入CXTFIT分析模型来求农田土壤中硝态氮垂直运移的参数。结果表明:用CXTFIT模型模拟的硝态氮穿透曲线与实测的硝态氮穿透曲线基本吻合,模型的模拟值与实测值相比,误差范围在3％以下,相关系数达到0.9以上;在模拟过程中可同时得到销态氮垂直运移的弥散系数和平均孔隙水流速(average pore-water velocity)等参数。因此该模型可以直接用来确定农田土壤中硝态氮垂直运移的参数。     

氮素调控对冻融过程中土壤N2O排放的影响

应用室内冰柜模拟冻融过程,研究了不同氮素形态(铵态氮、硝态氮和酰胺态氮)和浓度(40、200和800 mg/L)对潮土N2O排放通量的影响.结果表明,随土壤冻结时间的延长N2O排放通量缓慢降低,土壤融化初期出现一个土壤N2O排放通量高峰,而后随土壤逐渐融化的进行N2O排放通量缓慢升高.3种氮素浓度条件下,铵态氮、硝态氮和酰胺态氮冻融过程中土壤平均N2O排放通量分别为119.01、205.28、693.95μg.(m2.h)-1,611.61、1 084.40、1 820.02μg.(m2.h)-1和148.22、106.13、49.74μg.(m2.h)-1,而对照处理仅为100.35μg.(m2.h)-1.随氮素浓度的增加,铵态氮、硝态氮源土壤N2O累积排放通量分别比对照增加17.49%、40.09%、425.67%和563.38%、915.28%、1458.6%,且施加的浓度越高累积排放量越大,但达到稳定N2O排放通量的时间向后推移.随浓度增加酰胺态氮处理土壤N2O排放通量随浓度增加而降低.建议潮土越冬水中铵态氮和硝态氮浓度应分别小于200 mg/L和40 mg/L,酰胺态氮的浓度不限,从而减少土壤N2O的排放.     

灌溉与施氮对黑河中游新垦沙地农田土壤硝态氮动态的影响

研究了黑河中游绿洲边缘区新垦沙地农田不同灌溉量(分别为估算春小麦生育期需水量的0.6、0.8、1.0倍)和不同施氮量(0、140、221和300kg·hm-2)对春小麦不同生育期土壤硝态氮含量及分布动态的影响.结果表明,施氮量为硝态氮淋溶的决定因素,土壤剖面中硝态氮的含量随着施氮量的增加而增加,当施氮量在0～140kg·hm-2之间时,硝态氮的淋溶较为缓慢,而在221～300kg·hm-2范围时硝态氮的含量显著增加,这表明当施氮量高于221kg·hm-2时易引起硝态氮的淋溶.收获期土壤的硝态氮含量明显低于开花期,且硝态氮存在显著差异的土层深度变浅.在综合4个施氮处理的情况下,不同灌溉处理同一土层土壤硝态氮的含量无显著差异(p<0.05),这一结果表明灌溉量对春小麦生育期土壤硝态氮淋溶过程的影响要小于施氮量.不同灌溉处理同一土层土壤硝态氮含量的差异因施氮水平的不同而异,多数情况下,低灌溉处理(I0.6)与中等灌溉处理(I0.8)的土壤硝态氮含量高于高灌溉处理(I1.0),同时具有显著硝态氮含量差异的土层深度随施氮量的增加而递增,说明随着灌水量的减少硝态氮向下淋溶量也相应下降.     

外源硝态氮对典型耕作土壤冻结过程N2O排放的影响

为明确外源硝态氮添加对典型耕作土壤冻结过程N₂O排放的影响,应用室内冰柜模拟土壤冻结过程,研究在室温-冻结过程中硝态氮添加(0、80、200和500 mg/kg)对3种典型耕作土壤(黑土、潮土和黄土)N₂O排放影响的特征. 结果表明:外源硝态氮的添加促进了黑土和潮土的N₂O排放,在200 mg/kg硝态氮添加处理下,黑土和潮土的N₂O排放通量比CK(对照)分别增加了849%和676%;但在添加高浓度(500 mg/kg)硝态氮时,黑土和潮土的N₂O排放通量分别比200 mg/kg处理降低39.3%和21.2%,表现为显著抑制. 随冻结过程的进行,黑土和潮土的N₂O排放通量均逐渐降低并接近零排放. 黄土N₂O排放通量在室温-冻结过程中变化范围很小,甚至出现负排放. 多因素方差分析结果表明,土壤类型显著影响N₂O累计排放量,而土壤pH和C/N是其中重要的影响因子. 根据室内培养试验结果,为减排N₂O,建议在深秋整地施肥时期尽量避免在潮土和黑土中施用硝态氮肥. 黄土的N₂O排放似乎对外源硝态氮的添加反应不明显,这有待在大田气候-植物-土壤综合条件下进一步验证.      

镉胁迫对满江红-鱼腥藻共生体供氮能力的影响

在实验室条件下,以土壤铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量变化为指标,研究了镉胁迫下满江红-鱼腥藻共生体对稻田供氮能力的影响.当土壤中镉浓度为0.3 mg·kg-1时,满江红-鱼腥藻共生体对镉的蓄积量较少,土壤中铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量与对照组无显著差异.当土壤中镉浓度≥1.0 mg·kg-1时,随土壤中镉浓度的增加和处理时间的推移,满江红-鱼腥藻共生体体内的镉含量逐渐增加,土壤中硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量逐渐下降,而铵态氮含量先上升后下降.研究结果表明高浓度的镉胁迫导致满江红-鱼腥藻共生体对土壤的供氮能力显著下降.     

季节性温度升高对落干期消落带土壤氮矿化影响

为揭示季节性温度升高对消落带落干期土壤氮矿化的影响,分别采集三峡支流澎溪河消落带上游和下游两个水文断面,155 m(低)、165 m(中)和175 m(高)这3个水位高程表层土壤,结合落干期气温变化特点,在25℃和35℃两个温度下进行恒温培养.结果表明,消落带土壤总氮和硝态氮在上游断面和高水位高程含量更高,而下游和低水位高程含量更低,铵态氮分布与其相反.硝态氮是无机氮的主要存在形式,占无机氮的57.4%~84.7%.相同培养温度下,氨化、硝化、净氮矿化速率均表现为随水位高程增加,随流域断面由下至上而显著增加(P0.05);总体上,在水位高程和流域断面上均表现为:温度升高使硝化速率和净氮矿化速率显著增加(P0.05),而对土壤氨化速率无显著影响(P0.05).     

前期土壤含水量对黄土坡面氮磷流失的影响及最优含水量的确定

采用室内人工降雨模拟试验的方法,研究了不同土壤前期含水量对填土和砂黄土的坡面土壤硝态氮和磷素流失过程的影响.研究结果表明,淋失是土壤硝态氮流失的主要途径,仅在前期含水量高于20%时,才产生硝态氮大量径流流失;随着土壤前期含水量的提高, 土溶解态磷(DP)流失量与泥沙浸提态磷(SEP)流失量的比值呈减少趋势,砂黄土中该比值却呈指数函数增大趋势;2种土壤坡面径流SEP流失量与产沙量呈线性关系;通过坡面物质流失量(NO3--N、SEP、DP和产沙量)与前期土壤含水量的二次多项式关系,获得了使黄土坡面物质流失量最小的最优前期含水量值,其中土为10.21%～11.37%,砂黄土为8.97%～13.39%.     

模拟水体硝态氮对黄菖蒲生长及其氮吸收的影响

为了对挺水植物在水环境与水生态修复中的应用提供参考依据,选取黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)为对象,通过模拟水培实验,对比研究了6种水体硝态氮质量浓度(10.68、23.88、42.22、63.33、82.92、97.13 mg·L~(-1))下,黄菖蒲地上和地下生物量、根冠比、叶绿素含量、氮累计吸收量以及对硝态氮去除效果的差异,以期明确模拟水体硝态氮质量浓度对黄菖蒲生长及其氮吸收能力的影响.结果显示,首先,不同硝态氮质量浓度对黄菖蒲地上部分(茎叶)生长的影响大于地下部分(根);当硝态氮质量浓度为10.68 mg·L~(-1)时,黄菖蒲的根冠比增加;当硝态氮质量浓度为42.22~97.13 mg·L~(-1)时,黄菖蒲的根冠比减少.其次,黄菖蒲适宜生长的硝态氮质量浓度为23.88~63.33 mg·L~(-1);硝态氮质量浓度低于10.68 mg·L-1或高于82.92mg·L-1时,均会对黄菖蒲的叶绿素合成产生抑制作用.再次,黄菖蒲对氮的累积量随硝态氮质量浓度增加而增加,且地下部分对氮的累积能力优于地上部分;6种浓度下,单株黄菖蒲的氮累计吸收量为10.56~75.43 mg,其地下部分依次为地上部分的7.2、2.3、2.5、2.1、1.6以及1.5倍.此外,黄菖蒲对氮的利用效率与硝态氮质量浓度之间成显著的幂函数关系,且地上部分的氮利用效率高于地下部分.最后,黄菖蒲对硝态氮的去除率随硝态氮质量浓度增加而增加,6种浓度下黄菖蒲对硝态氮的去除率介于94.9%和99.3%之间,且水体中硝态氮质量浓度随时间延续呈指数函数降低.结果表明,黄菖蒲对硝态氮有很好的去除效果,但黄菖蒲的生长及其对氮的吸收与去除效率受水体硝态氮质量浓度影响显著,且地上部分较地下部分更为敏感.     

宁南山区不同草地土壤原位矿化过程中氮素的变化特征

用顶盖埋管法对宁南山区天然草地、人工草地和自然恢复草地中有机氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量和土壤氮素矿化速率在原位培养中的动态变化特征进行了研究.结果表明,微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量,总体上在培养60 d时(4~6月)基本保持不变,60~120 d(6~8月)明显降低,120 d(8月)后有所回升,各种氮素含量均在培养120 d(8月)时最低.有机氮含量在整个培养过程中基本保持不变.土壤氮净矿化速率、净硝化速率、净氨化速率均在60~120 d(6~8月)时最低.各种氮素占总氮的比例随培养时间的延长而变化:有机氮、亚硝态氮占总氮的比例相对稳定,微生物量氮、可溶性有机氮、硝态氮、铵态氮占总氮的比例在培养0~120 d(4~8月)时降低,培养120 d(8月)后升高.土壤有机碳、pH、容重与氮素含量极显著相关,各种氮素间极显著正相关.不同草地间,各种氮素含量均表现为天然草地>自然恢复草地>人工草地.     

城市污泥堆肥中氮素在土壤中的矿化特征

采用室内好氧矿化培养实验方法,研究了城市污泥堆肥应用于林地土壤后其氮素的矿化特征,考察了环境因素对其矿化的影响,并通过与尿素对比,评价了污泥堆肥的供氮能力。结果表明,在8%~20%水分含量下,污泥堆肥的潜在可矿化氮量(N0)和一级反应速率常数(k0)均随水分含量升高先增加后降低,而尿素的N0和k0则随水分升高而增加。在10~30℃温度范围内,污泥堆肥的N0和k0均随温度升高而增加,而尿素的N0随温度升高先增加后降低,尿素的k0随温度升高而增加。对于净氮释放率,污泥堆肥随水分含量升高先增加后降低,随温度升高而增加;而尿素则随水分升高而增加,随温度升高没有明显变化。在同一施肥(以氮计)水平条件下,污泥堆肥和尿素的净氮释放率表现为尿素净氮释放率(93.67%~97.04%)污泥堆肥净氮释放率(67.93%~80.15%),污泥堆肥的肥效释放较尿素缓慢。污泥堆肥和尿素通过矿化作用释放出铵态氮,经硝化作用转化为硝态氮,在水分较高和温度较高时,更多的硝态氮在土壤中的累积,可能造成潜在环境风险。     

非饱和带强化反应层脱氮的试验研究

自然堆肥过程中,畜禽养殖产生的粪污渗滤液入渗土壤非饱和带.高浓度有机氮在微生物作用下经由复杂的地球化学过程转化为各种含氮物质,其中硝酸盐迁移能力较强,在降雨条件下入渗地下水,造成区域性地下水硝酸盐污染.在非饱和带中构建由木屑和壤土组成的强化反应层,通过间歇性的原位淋溶脱氮试验,系统地研究了非饱和带含水量及COD、硝态氮、亚硝态氮和氨氮的浓度变化规律,评价了强化反应层的脱氮能力.研究结果表明:①反应层中木屑材料的强吸水特性使得灌水后短时间内反应层含水量大幅提升,形成有利于反硝化进行的厌氧环境.木屑通过水解作用释放大量溶解性有机碳,供给反硝化微生物进行脱氮.②在入渗硝态氮浓度为170.00 mg·L~(-1)条件下,反应层对硝态氮去除率最高可达97.63%.反应层脱氮量随处理水量增加而提升,当上层为砂土时脱氮量最高,可达24.61 g·m~(-3).③反应层中的NO~-_3-N发生了完全反硝化,出水中NO~-_2-N浓度低于0.5 mg·L~(-1),几乎不发生积累.同时,反应层中发生的DNRA过程使氨氮浓度小幅升高.强化脱氮反应层可阻控硝酸盐污染地下水.     

投加介体强化低温污水生物反硝化脱氮的研究

冬季低温条件下,污水脱氮效果容易变差。研究了在低温(10±1)℃条件下,投加介体1,2-萘醌-4磺酸(NQS)对生物反硝化脱氮的影响。实验结果表明:当硝态氮的浓度为65~85 mg/L,温度控制在(10±1)℃条件时,生物的反硝化脱氮性能变差,但投加介体后可以显著改善这种性能,硝态氮的浓度从开始的84.27 mg/L降为64.34 mg/L,与空白实验硝态氮去除率的15.78%相比,投加介体可以使硝态氮的去除率提高到23.65%,脱氮速率达2.66 mg NO_x~--N/(g VSS·h)。     

碳酸钙与生物炭对酸化菜地土壤持氮能力的影响

针对太湖地区稻田改种菜地后带来的土壤酸化现象,以碳酸钙与生物炭作为酸化改良剂,开展室内培养及多次淋洗模拟试验,比较两种改良剂对酸化菜地土壤持氮能力及酸化修复效果的影响.结果表明,基于碱缓冲曲线法,本试验用酸化菜地土壤每提高1个p H单位需向土壤中添加碳酸钙3.92×10-2mol·kg~(-1)或生物炭27.73 g·kg~(-1).无外源氮条件下碳酸钙添加使土壤氮矿化速率显著提高了37%,对土壤铵态氮、硝态氮含量影响不显著;生物炭添加使土壤氮矿化速率显著提高了35%~44%,且显著增加了土壤硝态氮含量42%~58%.模拟淋洗下,生物炭添加显著消减渗漏液体积24%,渗漏液氮浓度45%,显著减少氮淋失量42%~57%,而碳酸钙添加对渗漏液体积没有影响,增加了渗漏液中氮浓度,氮淋失量增加了12%~76%.淋洗后,各处理土壤p H值发生不同程度的降低,无外源氮条件下添加碳酸钙处理土壤p H值降幅最低,外源氮添加条件下生物炭添加处理降幅最低.由此可见,碳酸钙对酸化土壤修复效率较高,但在外源氮添加条件下降低了土壤持氮能力,更适用于酸化严重且需要休耕改良的菜地土壤;生物炭在维持土壤p H值的同时可以有效提高土壤矿质氮留存量,降低氮淋失,更适用于仍在高强度种植的菜地土壤.