双氰胺在四川3种主要土壤上的硝化抑制作用

采用室内培养试验方法,在不同浓度双氰胺(DCD)处理条件下,对四川3种主要土壤(紫色土、黄壤、灰潮土)的N2O释放量,NH4+-N及NO3--N含量动态变化进行了研究.结果表明,DCD对3种土壤N2O释放及土壤NO3--N含量有明显抑制作用,随DCD浓度增加,其抑制效果越显著.DCD同时能推迟NO3--N含量达到高峰,使土壤NH4+-N含量在较长时间保持相对较高水平,提高氮肥利用率,减少氮素流失.DCD在3种土壤上硝化抑制效果存在差异,表现为紫色土＞灰潮土＞黄壤.同时提出DCD在3种土壤上的适宜添加量,紫色土上为普通碳铵施入量的0.5%,黄壤和灰潮土上为0.3%.     

非贵金属催化电解无害化去除硝酸盐氮的反应机制

以Ti/Co-Fe-Cu为阴极,Ti/IrO2-RuO2为阳极组成无隔膜电解体系,对非贵金属催化电解无害化去除NO3--N的反应机制进行了实验研究和理论分析.结果表明,NO3--N阴极催化还原过程中,反应物、产物需要通过对流、扩散作用,克服电场力,迁移至目标位置;在非贵金属的催化作用下,NO3--N受还原剂攻击,逐步还原为NH4+-N;还原中间产物NO-N和NH-N直接生成N2-N的过程受抑制,产物NH4+-N难以被再度直接氧化.添加Cl-作为支持电解质,实验电解体系发生阳极析氯、Cl2水解、NH4+-N氯氧化等过程,可将NH4+-N氧化为N2-N,且出水中NO3--N、NO2--N、氯胺类浓度很低.NO3--N无害化去除的反应机制是NO3--N在催化作用下,经传质、吸脱附、电子交换过程,还原为NH4+-N,NH4+-N经由Cl-→Cl2→HOCl→Cl-电解氯氧化循环,最终生成N2-N.     

大气CO2浓度增高对农田土壤硝化活性的影响

利用中国唯一的FACE(Free-Air Carbon dioxide Enrichment,开放式空气CO2浓度增高)平台,研究大气CO2浓度增高对农田土壤硝化活性的影响.位于无锡的中国稻麦轮作农田生态系统FACE试验平台于2001年6月开始运行,设有FACE与Ambient(普通空气对照)2个处理,FACE区CO2浓度比Ambient区高200 μmol·mol-1,每个处理含低氮与常氮2个氮肥水平.在轮作水稻和小麦各3季之后,发现大气CO2浓度增高下,常氮水平上土壤的NO3--N质量分数降低,NH4+-N质量分数增高;而低氮水平上土壤的NO3--N质量分数增高,NH4+-N质量分数没有显著差异.然后分别在土壤样品中加入NH4+-N,好气培养42 d后通过测定土壤中的NO3--N、NO2--N总质量分数来研究土壤的硝化活性.结果显示,不管在CO2浓度增高下还是对照条件下,增加氮肥施用量均增强了土壤的硝化活性;且与对照相比,大气CO2浓度增高在常氮水平上降低了土壤的硝化活性,在低氮水平上却增强了土壤的硝化活性,说明大气CO2浓度增高对农田土壤硝化活性的影响与N肥供应水平有关.     

硝化反硝化过程中N_2O释放影响因素

结合N2O的产生机理,分析温度、含水率、NO2--N和底物质量浓度、pH和碱度、O2以及基质等因素对N2O释放的影响,试图探讨不同因素对N2O释放的影响规律,以期对生化过程中N2O的控制提供理论和技术支持。N2O的释放是温度、含水率、C/N、O2浓度、反应底物质量浓度、基质以及传输过程交互作用的结果。含水率、C/N、基质及温度等可通过不同途径影响溶解氧的质量浓度而影响N2O释放量;pH、NO2--N、NH3-N及温度等通过影响硝化、反硝化细菌的活性或对各阶段酶的抑制作用而影响N2O释放;土壤利用类型、植被种类、污水脱氮过程各参数等,会间接影响硝化和反硝化过程从而影响N2O的释放。     

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.     

碟形沼泽湿地水中氮的动态变化及影响因素分析

通过对三江平原碟形湿地不同植被类型沼泽水体中氮含量的研究表明,漂筏苔草、毛果苔草和乌拉苔草沼泽水体中各形态氮含量具有明显的季节变化特征.总氮(TN)含量在5-10月份的植物生长季节表现为先增加后降低的趋势,不同植被类型沼泽水体TN含量明显不同.NH4+-N是无机氮的主要存在形态,含量比例在44.81%～98.89%之间.在整个生长季,乌拉苔草沼泽水NH4+-N含量呈先增加后降低的趋势,毛果苔草沼泽水NH4+-N含量在8月份具有峰值,漂筏苔草沼泽水NH4+-N含量较低,波动不大.硝态氮(NO3--N)在生长季中期含量较低,而亚硝态氮(NO2--N)含量较高;生长季末期NO3--N含量增高,而NO2--N含量降低.沼泽水体中不同形态氮浓度与植被类型、植被生长阶段密切相关,并且受到水温、降雨、蒸发、农田排水等因素的影响.     

上海市浦东农业区降水氮浓度的时间分布

于2008年在上海市浦东农业区设置采样点按月收集降水样品,测定降水NO3--N和NH4+-N浓度,分析氮浓度的变化规律及其影响因素,并计算氮沉降通量。结果表明,浦东农业区降水氮浓度和年沉降通量均较高,ρ(NO 3--N)平均值为0.44 mg.L-1,年沉降通量为5.19 kg.hm-2.a-1;ρ(NH 4+-N)平均值为1.36 mg.L-1,年沉降通量为15.91 kg.hm-2.a-1;TN年沉降通量为21.10 kg.hm-2.a-1,其中NH4+-N占75.4%。降水NO3--N和NH 4+-N浓度在主要生长季(4—10月)低于非主要生长季(11月至次年3月);而NH 4+-N沉降量在主要生长季高于非主要生长季,NO3--N沉降量在主要生长季和非主要生长季差异较小,这主要是人为活动、降水日数与降水量以及风向等因素的综合作用所致。降水氮输入对研究区初级生产力的提高具有积极意义,但降雨氮浓度已超过水体富营养化阈值,可能加剧农业区内水体富营养化。     

秸秆生物炭对菜地N_2O、CO_2与CH_4排放及土壤化学性质的影响

通过盆栽模拟试验,探究玉米秸秆生物炭施用对菜地温室气体N2O、CO2与CH4排放及土壤理化性质的影响。结果表明,生物炭施用抑制了菜地N2O排放,NB1(施N 400 kg·hm-2,生物炭20 t·hm-2)和NB2(施N 400kg·hm-2,生物炭40 t·hm-2)的N2O累积排放量分别比N处理(施N 400 kg·hm-2)低76.4%和70.7%,但抑制效应并未随生物炭用量的增加而加强。生物炭施用增强了CO2排放,但对CH4排放影响不显著。NB1和NB2累积CO2排放量分别为N处理的1.8和2.1倍,不容忽视的是,这2种处理同时增加了土壤中有机碳含量,分别比N处理高15.2%与21.3%。NB1和NB2在不降低甚至提高蔬菜产量的基础上,提高了土壤中NH4+-N含量与p H值,降低了NO3--N含量。p H值和NH4+-N含量分别平均比N处理高0.265和34.9%,NO3--N含量平均比N处理低12.7%,因此生物炭具有减排N2O与改良菜地土壤质量的巨大潜力。但生物炭引起的CO2排放以及对土壤有机碳增加的净影响效应尚需进一步研究。     

水稻生长后期水分管理对CH4和N2O排放的影响

通过温室盆栽试验研究相同施肥条件下,水稻生长后期水分管理(穗肥后落干时间及干湿交替频度)对CH4和N2O排放的影响.结果表明,与水稻生长前期较高CH4和N2O排放相比,后期排放均较低,但穗肥后提前落干时出现明显N2O排放峰值,且干湿交替过程中土壤落干时出现CH4排放.就穗肥后开始落干至水稻收获特殊阶段而言,穗肥后提前落干(相对于正常落干)可降低44%CH4排放量,却提高88%N2O排放量;穗肥后5 d落干-5 d淹水和3 d落干.3 d淹水干湿交替频度对N2O排放影响不大,却一定程度上影响CH4排放量.就综合温室效应而言,穗肥后正常落干且5 d落干-5 d淹水干湿交替处理最小.     

湿解产物与堆肥在土壤中的稳定性和腐熟度比较分析

研究了不同培养阶段湿解产物与土壤混合物(HTS)的物质变化特征、稳定性和腐熟度,并与堆肥和土壤混合物(CS)及自然土壤进行了对比。结果表明:在培养过程中,所有HTS和CS的参数变化趋势相似,HTS的温度变化接近于CS的温度变化,稍高于自然土壤的温度,低于环境温度;pH值变化不大,基本稳定在7.6左右;在培养初期,水溶性有机碳比有机态氮w(WSC)/w(Norg)小于0.55,种子发芽系数(GI)高于80%;培养14d后,w(C)/w(N)降低至小于20,w(NH4 -N)/w(NO3--N)渐渐趋于稳定至小于0.16,GI基本高于100%;49d后,HTS的CO2释放率接近CS和自然土壤的CO2释放率;种子发芽系数的变化表明,湿解产物中含有更丰富的营养元素,可以促进植物根系的生长;相关性分析显示,w(WSC)/w(Norg)、w(NH4 -N)/w(NO3--N)和GI可以作为湿解产物腐熟度的评价指标。综合各项参数表明,湿解产物在土壤中会很快达到稳定,可以安全应用。     

亚热带土壤氮素反硝化气态产物研究

亚热带可变电荷土壤化学性质与温带地区恒电荷土壤有诸多不同特点,使得反硝化具有一些与温带土壤不同的特性,进一步深入研究亚热带土壤反硝化气体产物的组成比例、主要影响因素和机理,将有助于加深对亚热带环境条件下土壤N循环的理解和认识,以及为正确评价亚热带土壤反硝化环境效应提高科学依据。因此,就亚热带土壤厌氧培养条件下反硝化的气态产物问题进行了探讨。土样采自江西典型亚热带红壤地区,在加入K15NO3（10 atom%15N,加入N量为200 mg·kg-1）条件下进行了7 d 30℃、密闭、淹水、充N2的严格厌氧培养试验。试验结果表明：随培养时间推移,15N回收率逐渐下降,土壤总残留的15NO3-质量分数和回收率之间存在显著正相关关系（p〈0.001）,表明反硝化作用越弱的土样回收率越高。总气态氮损失率的估计值和实测值都随培养时间延长呈上升趋势,两者之间存在显著正相关性（p〈0.001）。根据稳定性同位素15N示踪试验结果初步估计,厌氧培养7 d内反硝化作用产生的气态产物中N2O占总气态氮损失的17.1%,N2占8.7%,估计NO可能是主要的反硝化产物之一。以未能回收的氮计算,NO约占总气态氮损失的67.5%~78.6%,平均为74.1%。反硝化气态产物中NO和N2O总量占总气态氮损失的91.3%。NO、N2O和N2分别占总施入氮量的18.6%、4.4%、2.0%。因此,亚热带土壤氮素反硝化过程中主要气态产物可能为NO和N2O,而非对环境无害的N2。     

酿造污泥的农业利用对地下水的影响

本文通过模拟渗滤实验对酿造残渣(NovoGro)在天津地区农业利用可能产生的环境影响-氮素对地下水的潜在污染———进行了比较系统的研究。结果表明,氮素(主要是NO3-)在土壤中的迁移和积累行为在不同作物和土壤条件下是有差异的。在水田中施用NovoGro,不会引起水体的氮素污染问题;旱田(小麦)表层土壤和下渗水中NO3--N的含量则随NovoGro的施用量的增加而增加,当施用量达到45t/hm2时足以造成地表径流和地下水的NO3--N污染。     

离子交换树脂袋法研究森林土壤硝态氮及其对氮沉降增加的响应

用离子交换树脂袋法，研究了鼎湖山三种森林（马尾松林、马尾松针叶阔叶混交林和季风常绿阔叶林）土壤硝态氮对外加氮的响应特征。结果表明，土壤硝态氮显著地受森林类型、季节和氮处理的影响。整体而言，阔叶林土壤硝态氮极显著高于马尾松林和混交林，而马尾松林和混交林之间的差异则不显著。三种森林土壤硝态氮的季节变化均表现为春季和夏季极显著高于冬季和秋季，而冬季又显著高于秋季。外加氮处理提高土壤硝态氮水平，其中在马尾松林和阔叶林氮处理效应显著。所得结果与直接采集土壤或土壤水测定的硝态氮含量的结果一致，表明离子交换树脂袋法是评价土壤硝态氮水平行之有效的手段之一。     

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。     

碳源与底物对不同层次土壤产生N2O能力的影响

底层土壤的反硝化作用是土壤排放N_2O的重要来源,同时也是影响浅层地下水硝酸盐含量的重要因素.通过一系列室内培养试验.研究了一种农用土壤不同土层在碳源和NO_3含量不同情况下产生N_2O的能力。结果表明,试验用土壤的不同土层均具有进行反硝化作用产生N_2O的能力.底层土壤产生N_2O的能力大于根区土壤:单独添加葡萄糖、NO_3或同时添加葡萄糖和NO_3.对土壤N_2O和CO_2释放的影响与土壤层次和观测时间有关;向土壤添加葡萄糖和NO_3,各个土层释放N_2O的能力均显著提高;从产生N_2O和CO_2能力的角度而言,不同层次土壤的微生物区系间存在较大差异。采用短期(24h之内)饱和泥浆好气培养法,可以区分土壤微生物区系在产生N_2O方面的差异。     

氮添加对侵蚀退化红壤化学性质及芒萁叶功能性状的影响

蕨类植物芒萁(Dicranopteris dichotoma)是我国南方红壤侵蚀区重要的水土保持植物,但目前氮添加对芒萁叶功能性状及其基部土壤化学性质以及这二者之间关系的影响尚不清楚.以芒萁作为研究对象,采用盆栽实验,设置CK(0 g m-2 a-1)、N1(1.1 g m-2 a-1)、N2(2.3 g m-2 a-...     

Early responses of soil ammonium and nitrate nitrogen to forest gap harvesting of a Pinus massoniana plantation in the upper reaches of Yangtze River北大核心CSCD

To understand the short-term effects of forest gap by human harvesting on soil available nutrient in Pinus massoniana plantations, the variations of soil ammonium nitrogen (NH4+-N) and nitrate nitrogen (NO3-N) concentrations in the gap center and gap edge during growing season were observed in seven gaps of different size (Gl: 100 m2; G2:225 m2; G3:400 m2; G4:625 m2; G5:900 m2; G6:1225 m2; G7:1600 m2) and pure understory of a 39-year-old masson pine plantation in a hilly area of the upper reaches of Yangtze River. The results showed that in the early stage of gap formation, the gap size had significant effect on NH4+-N, the season changes on NP3--N, and the interaction effect of gap size and seasonal variation on NH4+-N and NO3--N. The difference of NH4+-N and NO3--N between the gap center and gap edge was not significant. (I) The NH4+-N content was 4.30-11.99 mg kg-1, and NO3--N content was 2.57-10.81 mg kg-1. There was no obvious difference in NH4+-N and N03--N among gaps of different size in early or late growing seasons, when both increased first and decreased afterwards in the middle of growing season. The gaps of 100∼400 m2 area had a higher content of available nitrogen. (2) The seasonal dynamic differed between NH4+-N and NO3--N, with the former lower in middle growing season whereas the latter higher in the middle growing season but lower in the end of growing season. The soil NH4+-N was higher than NO3- -N in the early and late periods, but lower in the middle period. (3) The soil NH4+-N and NO3--N in parts of gaps were lower than understory in the early and late growing season. (4) Correlation analyses showed that NH4+-N had significant positive correlation with microbial biomass nitrogen (MBN), and NO3--N with soil temperature, MBN and organic matter. But the impact of soil water content on available nitrogen was not significant. These results suggested that soil temperature and microbial activity variation caused by gap harvesting are the main factors affecting soil available nitrogen content of Pinus massoniana plantations.