环太湖丘陵地区农田氮素随地表径流输出特征

对环太湖丘陵地区农田氮素随地表径流的输出特征进行了研究，结果表明，地表径流中TN浓度随径流量而变化，浓度峰值出现时间滞后于径流量峰值；径流发生前期，NH3-N和NO3^--N浓度水平相当，后期NO3^--N浓度缓慢抬升，而NH3-N含量缓慢下降；NO3^--N浓度相对较低，随时间快速下降；对于TN和NO3^--N而言，溶解态含量高于悬浮态，而溶解态和悬浮态NH3-N的浓度相当；无机氮平均浓度高于有机氮，有机氮尤其是悬浮态有机氮浓度表现出随径流量而变化的特点。     

双氰胺与尿素共包被对NH4+硝化及NO3-淋溶的影响

通过研究硝化抑制剂双氰铵(DCD)和尿素共同包被后(此肥料简称CUD)二者在土壤中的溶出行为及硝化作用和NO3-淋溶的变化情况,探讨此类肥料减缓硝化作用和NO3-淋溶的机理,为此类肥料的开发和农业应用提供一定的理论依据.采用室内摸拟培养的方法开展:(1)CUD中尿素和DCD在土壤中的溶出行为.(2)尿素、:DCD涂层尿素、包膜型尿素、CUD中N的硝化速率;采用土柱淋溶模拟方法研究尿素、DCD涂层尿素、包膜型尿素、CUD在土壤中转化后的NO3-的淋溶.CUD中尿素和DCD的溶出高峰期不同步,但包膜可减缓DCD的淋失.CUD中DCD具有良好的硝化抑制效果,培养后期土壤中具有较高的NH4+-N含量,改变培养期间NR4+-N和NO3--N的供应比率.相对于其它处理,施用CUD土壤较晚出现NO3-的大量淋失,且总体淋失量小于其它处理.尿素和DCD共包被后,DCD能更有效发挥作用,使土壤中肥料N的硝化作用减弱,相应减少NO3-淋失,此种肥料施用有利于提高N的利用效率和减缓环境污染.     

不同施肥水平下菜地耕层土壤中氮磷淋溶损失特征

采用负压式土壤溶液取样器采集不同施肥水平(常规、减量20%和减量30%施肥处理,即N1、N2和N3)下城郊菜地耕层土壤(10、20和30 cm)的淋溶液,分析了总氮(TN)、硝态氮(NO_3~-)、铵态氮(NH_4~+)、总磷(TP)和溶解态磷(DP)浓度,旨在研究不同施肥水平下菜地不同耕层土壤中氮素与磷素的淋溶损失特征。研究结果:(1)不同施肥水平下,菜地耕层土壤TN、NO_3~-、NH_4~+、TP和DP淋溶质量浓度范围分别为5.24~292、3.47~271、0.16~9.47、1.66~20.6和1.63~17.7mg·L~(-1),平均质量浓度分别为38.9~113、36.0~105、1.01~2.13、3.75~12.7和3.55~11.8 mg·L~(-1);(2)氮素主要以NO3-形式发生淋溶损失,作物生长初期是菜地耕层土壤氮素淋溶损失的主要时期;减量施肥30%能有效降低耕层土壤氮素的淋溶损失,其TN和NO_3~-的淋溶质量浓度较常规施肥处理分别显著降低了58.4%和59.0%(P0.05);不同深度耕层土壤中TN和NO3-淋溶质量浓度没有显著性差异(P0.05);(3)磷素主要以DP形式发生淋溶损失,耕层土壤中TP和DP的淋溶质量浓度为20 cm10 cm30 cm(P0.05);减量20%和减量30%施肥均能有效降低耕层土壤中磷素的淋溶损失,减量20%施肥处理TP和DP的淋溶质量浓度分别显著下降了27.8%和27.6%(P0.05),而减量20%施肥处理TP和DP的淋溶质量浓度分别显著降低了44.6%和43.8%(P0.05)。结果表明,城郊菜地耕层土壤中氮素和磷素养分存在一定的淋失风险,减量施肥措施能有效降低菜地耕层土壤中氮素与磷素的淋溶损失,是降低耕层土壤氮磷淋失风险的有效措施。     

施氮量及抑制剂配比对双季稻生长期温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了南方稻田不同施氮量及抑制剂配比对双季稻生长期内CH4、N2O和CO2排放的影响。结果表明,双季稻田施氮与抑制剂配合施用的CH4、N2O和CO2总排放量明显低于对照（常规施肥）,其中CH4总排放量降低了7.6%～36.4%,N2O降低了25.8%～29.9%,CO2降低了17.7%～30.4%。早稻收获后各处理土壤NH4^＋-N和NO3^--N含量存在明显差异,添加抑制剂处理的土壤NH4^＋-N含量均高于对照,增幅为25.1%～77.0%,土壤NO3^--N以早稻移栽前基施N 240 kg·hm^-2配合12‰NAM和晚稻追施N 30 kg·hm^-2的处理比对照降低了61.8%（P﹤0.05）,而基施N 330 kg·hm^-2配合8‰NAM处理可能因早稻施氮过量反而高于对照。表明合理的施氮量及抑制剂添加比例能有效提高土壤中NH4^＋-N含量,减少NO3^--N残留,从而达到降低双季稻期间稻田温室气体排放的效果,为进一步利用抑制剂（NAM）与N、P、K化肥合理配比并形成复配肥,构建南方双季稻田温室气体减排的新型施肥模式提供技术支撑。     

施用不同尿素对稻季不同层次土壤溶液中氮形态的影响

在太湖地区乌栅土上,利用大型原状土柱比较研究了不同尿素品种、施肥量(0、普通尿素150、300和包膜尿素100、150 kg·hm-2,以N计算)处理对稻季不同层次(30、65、80 cm)土壤氮素动态变化的影响.结果表明:所有处理渗漏水中NO3--N质量浓度均低于饮用水标准,常规施肥未显著增加氮的淋溶损失;各处理在不同层次土壤均发生反硝化作用;包膜尿素促进土壤反硝化强度,在65 cm和80 cm处尤为明显.施用包膜尿素可能增强浅层地下水的反硝化作用而降低水体NO3--N质量浓度.其影响机理及在对其它类型土壤上氮素淋失和反硝化的影响,值得进一步研究.     

水稻不同时期吸收的氮素的行为

为研究水稻不同时期吸收的氮素在其体内的行为，作者利用^15NH^4＋和^15NO3^-双标记，对Indica水稻亚种（品种Hinohikari）进行水培，在分蘖期、幼穗分化期、开花期施用，将培养液卢州）20mg／L的NH4NO3换成相同质量浓度的^15TH4NO3或NH4^15NO3；部分水稻在一周后收获，其他分别在分蘖期、幼穗分化期、开花期、成熟期收获。植株分成根系、地上部的底部、地上部的顶部、旗叶和穗部，对各自的全氮、^15N进行测定，计算植物的总吸收量。从施用量、植株总吸收量以及三部分总和的植株氮残存量的比较来研究氮素在两种水稻亚种中的行为。研究结果表明，各个时期的^15NH4NO3或NH4^15NO3处理下水稻的N吸收总量上没有差别，但1周后收获的^15NH4-N处理的水稻中^15N的含量比^15NO3-N要高得多，直到成熟期收获的水稻都有同样的结果，这意味着各个时期吸收的NH4-N和NO3-N有着不同的损失量，吸收的NO3-N比NH4-N要损失得多。水稻叶片的氮素损失可能以N2O和NH3的形式。不同氮肥形态的处理下转移到穗部的氮素的量和来源也不相同，在NH4^15NO3的处理中穗部的^15N主要来自地上部的底部，而在^15NH4NO3的处理中穗部的^15N主要来自分蘖期吸收的^15N，少量来自成熟期并且^15N主要来自植株的各个部分。     

生物膜法处理养殖废水的研究

室内模拟研究生物膜法处理养殖废水的效果及其影响因素。实验结果表明，连续曝气或者不曝气，生物膜法对养殖废水中的硝酸盐氮去除效果都很差。曝气条件下生物膜法对CODCrNH4^ -N、NO2^--N均有较好的净化效果，CODCrNH4^ -N、NO2^--N的去除率可分别达到79％、99％、99％；不曝气条件下生物膜法对CODCrH4^ -N、NO2^--N净化效果稍差，CODCrNH4^ -N、NO2^--N的去除率可分别达到78％、35％、76％。曝气会增加养殖废水中PO4^3 -P的质量浓度，增幅可达82％；不曝气时PO4^3 -P的去除率可达63％。投加复合菌株有利于生物膜的形成和处理效果的提高。     

不同生物炭添加量对土壤中氮磷淋溶损失的影响

蔬菜生产中普遍存在过量施肥等不合理施肥现象,氮磷养分大量累积于表层土壤。在降雨或灌溉作用下,氮磷养分容易发生淋溶损失,造成地下水硝酸盐污染。因此,研究菜地土壤中氮磷养分的淋溶损失及其控制措施对保护地下水资源具有重要意义。作为一种新兴的功能材料,生物炭具有比表面积大、吸附性能好、稳定性强等特点,常被用作土壤改良剂来改善土壤性质和减少氮磷养分的淋溶损失。该研究采用室内模拟土柱淋溶试验,测定淋溶液中总氮(TN)和总磷(TP)含量,探讨不同生物炭添加量(质量分数分别为0%、2%、4%、6%和8%)对菜地土壤中氮磷养分淋溶损失的影响。结果表明,土壤中添加生物炭能够有效减少TN和TP的淋失,添加量为2%、4%、6%和8%与不添加生物炭的对照相比,TN的淋失量分别显著减少17.6%、24.7%、30.6%和37.7%(P0.05),TP的淋失量分别显著降低26.0%、12.0%、15.7%和19.7%(P0.05);该试验中对土壤TN和TP淋失抑制效果最佳的生物炭添加量分别为8%和2%;施用生物炭能够有效降低土壤中TN和TP的淋失风险,是控制菜地土壤中氮磷养分淋溶损失的有效措施。     

蚯蚓堆制处理牛粪的腐熟度指标初步研究

在最适湿度、接种密度和20℃的室内培养条件下，以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)处理未腐熟牛粪，蚯蚓堆制产物的多种生物学和化学指标及相关分析表明：种子发芽指数、脲酶活性、NH4^ -N、NO3^--N／NH4^ -N可作为反映蚯蚓堆制处理腐熟度的优选指标；NO3^--N、磷酸酶活性可作为一般性指标；蔗糖酶活性，水溶性碳、氮和挥发性固体不宜作为腐熟度的指标。     

三江平原农田源头排水沟渠截留排水中氮素动态

通过小尺度野外原位试验,研究排水沟渠水体、底泥和植物中氮含量的变化规律.结果表明,随水体停留时间增加,沟渠对水体氮素的净化能力增强,认为停留8d左右较适宜.沟渠对NH4-N的截留率大于TN和NO3--N.渠水停留11d时,4条试验沟渠[氮浓度高、磷浓度低(NHPL),氮浓度高、磷浓度高(NHPH),氮浓度低、磷浓度低(NLPL),氮浓度低、磷浓度高(NLPH)]对NH4+-N的截留率均达100％,对NO3--N的截留率分别为84.63％、84.35％、75.67％和76.14％,对TN的截留率分别为88.02％、89.89％、90.88％和88.53％.试验结束时沟渠表层(0～15 cm)底泥氮含量降低,植物氮累积量远大于进水TN总量,说明植物生长同时吸收了水体、土壤和底泥中的氮,建议在秋季适时收割植物,以避免植物分解导致二次污染.     

洞庭湖浮游植物增长的限制性营养元素研究

近20年水质监测资料表明,洞庭湖水体富营养化日趋严重。洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而营养盐赋存形态及其含量对浮游植物生长的影响在洞庭湖尚未见报道。2011年9月至2012年8月对洞庭湖浮游植物生物量及主要营养盐赋存形态与含量进行监测,同时利用藻类增长的生物学（NEB）评价方法对限制浮游植物增长的营养盐进行了研究,并分析了浮游植物生物量与各营养元素之间的相关性。结果表明：洞庭湖主要污染物总氮（TN）和总磷（TP）的年平均值分别为1.90 mg·L-1和0.093 mg·L-1,溶解态无机氮（DIN）平均占ρ（TN）比例为87%,溶解态总磷（DTP）平均占ρ（TP）比例为70%。洞庭湖水体中,DIN是TN的主要贡献者,且不同形态DIN的贡献大小依次为ρ（NO3--N）〉ρ（NH4＋-N）〉ρ（NO2--N）;磷形态组成中,TP主要以溶解反应性磷（SRP）存在。春季洞庭湖水体中ρ（TN）、ρ（TP）较高,这一结果可能源于春季面源污染。洞庭湖水体中ρ（Chla）与氮显著正相关,与磷显著负相关。NEB 实验结果表明氮对洞庭湖浮游植物生长有明显的促进作用,其幅度随氮浓度的增加而加强,而磷对浮游植物的生长影响不大,有时出现抑制作用,硝态氮与磷之间不存在交互作用。因此,氮可能是洞庭湖浮游植物增长的主要限制性营养因子,这一研究暗示在洞庭湖富营养化控制过程中应特别注重氮的控制。     

空心菜浮床栽培对集约化养殖鱼塘水质的影响

以叶绿素a(Chla)、TN、NH4+-N、NO2-N、NO3-N、TP、PO43-P、CODMn等为主要水质指标研究浮床栽培空心菜对集约化养殖鱼塘的净化作用。结果表明,通过4次收获,空心菜产量可达69618.0～73161.6kg.hm-2;空心菜覆盖率为10%和20%处理组通过收获空心菜直接从1hm2养殖池塘中移出的TN分别为27.51、52.35kg,TP分别为2.83、5.39kg。在相同监测时间下,Chla、TN、NH4+-N、NO2-N、NO3-N、TP、PO43-P、CODMn等各项水质指标按对照组、10%处理组、20%处理组的顺序均呈逐渐降低趋势;其中20%处理组对Chla、TN、NH4+-N、NO2-N、NO3-N、TP、PO43-P、CODMn的去除率分别为15.16%～49.02%、9.04%～36.56%、19.23%～46.34%、22.76%～47.74%、13.33%～56.52%、33.33%～45.10%、27.27%～48.15%、3.13%～19.05%。与对照塘相比,处理塘鱼类成活率明显提高,说明在主养鱼为鲫鱼的苗种养殖池塘中采用浮床栽培空心菜能够促进水体物质循环,加强...     

密云县密云水库流域坡耕地养分流失特征

于2005年和2006年连续2 a对密云水库流域坡耕地进行水土流失小区试验,并完全按照当地农民习惯进行农事管理.试验结果表明:(1)降雨后坡耕地产生的地表径流量、泥沙量随坡度增大而增加,并与坡度正弦值呈一定的线性关系;(2)坡度对雨后地表径流和泥沙中养分含量影响不明显,但对泥沙养分流失量有明显影响;(3)养分流失以泥沙携带为主要途径,且通过泥沙携带途径流失的养分量占流失养分总量的比例随坡度增加而增加;(4)水库周边区域内坡耕地流失养分的主要来源为施用于坡耕地的化学肥料.(5)调整水库流域内坡耕地的种植结构、对坡耕地实施改造以截留或减少泥沙流失和控制化学肥料投入等措施对于治理流域内农业非点源污染、保护水源地水质显得尤为迫切.     

上海市蔬菜地土壤硝态氮状况研究

以上海市郊不同管理方式下菜地表层土壤采样测定土壤硝态氮含量为基础,并以水稻土等土壤作为对照,以期了解上海蔬菜地土壤硝态氮的现状,为菜地的合理施肥提出科学依据。结果表明,由于管理方式不同,土壤的硝态氮的NO3--N质量分数差异明显。大棚蔬菜地土壤中NO3--N明显高于其它其他用地管理方式下的土壤,依次为:w(大棚蔬菜地)>w(露天蔬菜地)>w(传统自留地),而且土壤硝态氮的积累是全剖面性的,而非仅在表层,如在80~100cm土层,大棚土壤硝态氮也为农田的好几倍。而且,大棚蔬菜地土壤盐渍化明显,主要特点之一是硝态氮积累,盐分高的土壤一般硝态氮也高。此外,长期大量的N肥投入引起了土壤酸化。土壤pH与土壤NO3--N质量分数呈线性负相关,经统计检验相关性达极显著水平。     

三峡库区笋溪河流域面源污染及其与土壤可蚀性k值的关系

研究三峡库区面源污染特征及其与水土流失的关系,可为库区氮磷污染和土壤侵蚀控制提供依据.选择三峡库区库尾笋溪河流域,在流域内分园地、林地和耕地3种土地利用类型共采集126个土壤样品,并在主干和支流采集52个水质样品.根据EPIC模型计算土壤可蚀性k值,分析流域内土壤可蚀性k值对面源污染的影响.结果表明,笋溪河流域面源污染主要是氮污染,总氮均值达1.37 mg/L,氮素的主要形态为硝态氮,占总氮的71.2%;总磷浓度为0.1 mg/L.流域内土壤可蚀性k值均值为0.040,随着土层加深土壤可蚀性k值呈上升趋势;林地土壤可蚀性k值显著低于园地和耕地.笋溪河流域总氮浓度与园地和耕地0-20 cm土壤可蚀性k值有关,硝态氮浓度与耕地0-40 cm土壤可蚀性k值有关.因此,笋溪河流域面源污染严重,主要来源是耕地和园地,应实行免耕、植物篱等措施,同时减少化肥施用,增加有机肥比例,以增加土壤抗侵蚀能力,进而控制流域水土流失和面源污染.(图6参37)     

包膜控释和常用氮肥氮素淋溶特征及其对土水质量的影响

大量施用氮素化肥所引起的氮素损失和环境污染正日益受到重视。通过土柱模拟氮素养分的淋洗试验,探讨包膜控释氮肥和常用氮肥的氮素淋失特点及其对土壤和地下水质量的影响。研究结果表明,不同氮肥施入土壤后氮素的淋失率有着显著的差异,其中硝酸钾中氮素淋失率最高,其次为尿素,硫酸铵和碳铵的氮素淋失量明显较小。然而控释氮肥因其控制释放的特点,在氮素释放的高峰期,其模拟淋失量较高,但如果在田间条件下此释放高峰期与作物吸肥高峰期相吻合,则会显著地降低其淋失率。除尿素外,被淋失的氮素均以硝态氮为主,尿素则以酰胺分子态被淋溶。大量速效化肥的施入会形成土壤中的肥料"微域点",引起交换性Ca2+、Mg2+离子的淋失,从长远来看可引起土壤结构的破坏,而施用控释肥则很少形成这种"微域点",有利于土壤结构和肥力的维持。不同氮肥处理淋洗后对土壤pH值和有效氮含量变化的影响差异较大,其中以控释肥对土壤pH值变化的影响较小。大多数氮肥处理在淋洗后,土壤中各层速效氮含量较淋洗前有所降低,然而两种控释氮肥处理的土壤表层却能持续保持较高的有效氮含量。     

基于氮磷指数的小流域氮磷流失风险评价

识别区域氮磷流失综合风险分布状况并对氮磷流失进行综合调控是控制非点源污染的有效措施。但传统的研究往往局限于氮或磷流失风险的单独评估和调控,以密云水库沿湖集约化农区东庄小流域为例,应用氮指数、磷指数及氮磷综合指数法,对区域氮磷流失风险进行综合评价。结果表明：流域氮、磷流失风险总体上较小,80%以上的区域均处于氮、磷流失的无风险或低风险区,但氮、磷流失的空间分布存在较大差异。其中氮流失的高度风险区集中在山地中土壤侵蚀指数较大的果园;而磷流失的高风险区域主要分布在河流沿岸的农业用地。氮磷综合风险指数显示,93.1%的区域处于无风险和低风险区,中度以上风险区占总面积的6.9%,主要集中在流域中部有着较高的肥料施用、地势陡峭且处在河流沿岸的农业用地或山地中。单独考虑氮指数或磷指数都难以反映区域氮磷流失的综合风险状况,容易忽略磷指数高氮指数低、氮指数高和磷指数低以及氮、磷风险在中等的区域。因此,在氮、磷流失风险评估基础上,进行氮磷流失风险的综合评价,可为氮磷流失的综合调控提供指导。     

氨氮废水的厌氧氨氧化生物脱氮研究

利用从厌氧污泥中筛选和驯化的厌氧氨氧化（Anammox）菌直接启动UASB反应器,通过缩短水力停留时间（HRT）提高系统运行负荷,探讨水力停留时间对模拟废水脱氮性能的影响。结果表明,（1）富含Anammox菌的颗粒污泥能够快速启动反应器（只需14d）。（2）连续91d的HRT测试期间,系统具有良好的脱氮性能,且随着HRT的缩短,系统的脱氮效率具有波动上升的特点。NH4＋-N、NO2--N和TN（总氮）的平均去除率超过70.0%。（3）系统总氮容积负荷（TNLR）和总氮去除负荷（TNRR）最大值（以N计）分别为2.04kg·m-3·d-1和1.56kg·m-3·d-1。（4）系统能够比较好的遵循Anammox生物脱氮的理论途径：NH4＋-N、NO2--N的去除速率与NO3--N的生成速率的比例为1？1.15？0.22,与其相应理论值（1？1.32？0.26）非常接近。     

潜流人工湿地理化性质及不同形态氮素的空间分布

对潜流人工湿地系统的可溶解氧、pH、氧化还原电位以及水温等理化因子和不同形态氮素的空间分布进行了较全面研究。结果表明,潜流人工湿地上部溶解氧高于下部;湿地下部pH较小,主要在6.9～7.2之间;氧化还原电位表现为上部前端氧化,下部后端还原;湿地装置内下部温度总体比上部要高,前端表现得尤其明显;湿地前端上部是COD和氨氮降解的主要场所,在前端下部区域硝氮的浓度低而亚硝氮、氨氮的浓度相对较高;湿地系统中亚硝氮含量较低,仅在前端中下部有所积累;总氮浓度在湿地前端较高而后端较低,其去除率在根本上依赖于反硝化作用的强度。     

高产田养分平衡及其环境风险特征研究

选择连续四年产量20000kg·hm-2以上的高产田为研究对象,并以当地常规农田为对照,分析了秸秆还田条件下冬小麦-夏玉米高产轮作体系中养分平衡及环境风险特征。结果表明,高产田和常规农田的氮、磷、钾素在冬小麦-夏玉米轮作体系中都有盈余,分别盈余130和202、122和162、315和119kg·hm-2。高产田氮素和磷素的盈余量小于常规农田,钾素盈余量高于常规农田。在冬小麦-夏玉米轮作体系的各生育期,高产田0～100cm土体硝态氮均存在大量累积,小麦季大于玉米季,高产田大于常规农田,存在较高的淋溶风险。土壤电导率均小于土壤盐渍化的临界值,尚未出现土壤盐渍化的现象。