农田土壤氮素渗漏淋失研究进展

对农田土壤氮素淋失的相关研究进行综述和总结是研究农业面源氮素污染的一个至关重要的前提。本文从土壤氮素渗漏淋失形态和迁移机理、氮素渗漏淋失的研究方法和影响土壤氮素渗漏淋失的因素三方面进行了详细的分析介绍,概述了近年来国内外农田氮素渗漏淋失的研究进展和研究成果,并在此基础上展望了未来氮素淋失研究工作的重点。研究结论对农田土壤的水肥管理措施及浅层地下水硝氮污染的减缓有一定的理论和借鉴意义     

耕作制度对河北农业生产系统氮流的影响

为了解耕作制度对北方农田-畜禽养殖系统氮素梯级流动的影响,文章运用STELLA软件构建氮素流动模型,估算河北典型县2000-2015年间农田生产和畜禽养殖系统的氮素输入和输出通量及其利用效率,探讨耕作制度对其的影响。通过情景分析研究耕作制度变化对氮素利用率的影响,提出氮素管理措施。结果表明:2000-2015年间,该县农田生产系统氮输入量增加了24.25%,氮肥利用率由24.26%增长至34.32%;畜禽养殖系统氮输入量增加了67.78%,饲料氮利用率由41.62%增至55.43%。研究发现:若改变现有耕作制度:氮肥施用量可减少50%;若提高10%饲料利用率,可分别使农田生产系统和畜禽养殖系统氮利用率提高44.69%和18.69%。研究结果对河北农业发展具有指导意义。     

秸秆还田对外源氮在土壤中转化及其微生物响应的影响

秸秆还田是农业生产上提高土壤肥力的重要措施,而秸秆中较高的碳氮比,使秸秆碳的利用率较低,温室气体排放较高,因此配施无机氮磷肥能够调控土壤中元素计量比,增加微生物活性和元素利用率,促进土壤肥力提升.本研究选择在模拟秸秆还田条件下,添加¹⁵ N标记的无机氮肥,研究不同养分肥料添加对土壤中外源氮转化与分配的影响,以及微生物响应特征.结果表明,秸秆添加增加了土壤和土壤溶液中铵态氮和总氮含量;秸秆与无机氮肥配施条件下,土壤中¹⁵ N-TN在100 d培养时期内基本保持在28~33 μg,¹⁵ N-NH₄⁺在前30 d培养时期内逐渐增加,而后逐渐降低;施P增加了土壤中¹⁵ N-TN和¹⁵ N-NH₄⁺的含量,却使土壤溶液中¹⁵ N量降低了28%.无机氮肥在土壤中的分配表明,¹⁵ N在土壤中的比例基本保持在52%~61%,磷肥的添加使¹⁵ N在土壤中的分配比例最大提高了16.5%,而土壤溶液中¹⁵ N的比例由第5 d的36%降低至100 d时30%,使外源¹⁵ N损失量减少了1.2倍.秸秆添加促进了微生物活性,显著提高了土壤MBN的量;而无机肥料的添加进一步促进了土壤微生物的活性,100 d培养实验后,秸秆与无机氮、磷肥同时添加使MBN增加到对照处理的2.0和2.2倍.磷肥添加促进了微生物对¹⁵ N的利用,使¹⁵ N-微生物生物量氮（¹⁵ N-MBN）的量比添加秸秆和氮肥处理的提高了1.5倍.对土壤氮转化酶活性（β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶,NAG）的研究结果表明,氮肥降低了土壤酶活性和底物亲和性,而氮磷肥同时添加时,酶活性较单加秸秆处理提高了48.1%.本研究可为深入了解稻田土壤生态系统氮循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据.     

锡林河上游雨季降水、河水和地下水转化关系

为深入理解草原内陆河流域的水文循环过程及不同水体转化机制,以锡林河流域大气降水、河水和地下水为研究对象,对其氢氧稳定同位素进行了测试及多尺度时空特征分析,探究流域不同水体间的定量转化关系.结果表明：①锡林河流域具有明显的内陆性半干旱气候特征,大气降水是流域河水和地下水的主要补给源,地下水和河水同时经历了不同程度的非平衡蒸发;②河水同位素组成在季节上表现出春秋贫化、夏季富集的特征,在空间上表现为自上游到下游逐渐升高的趋势;浅层和深层地下水δ¹⁸O在生长季的波动变化基本一致,二者的主要差异发生在生长季末期,即前者趋于稳定而后者呈上升趋势,反映出深层地下水对大气降水和地表水入渗补给具有滞后响应,在空间上二者均由东南向西北逐渐贫化;③基于端元混合模型的估算结果可知,夏季大气降水和浅层地下水对河水的平均补给比例分别为52.69%和47.31%,说明对于内陆河流域,即使在多雨季节,浅层地下水也是河水的重要补给来源,研究旨在为半干旱典型草原内陆河流域的水资源调控和生态环境保护提供理论指导.     

微生物菌剂对枸杞枝条粉发酵堆体腐熟效果的影响

为探讨外源微生物对枸杞枝条粉基质化发酵堆体腐熟进程的影响,采用随机区组设计〔T1（CK）,枸杞枝条粉150 kg;T2,枸杞枝条粉150 kg+尿素4.15 kg;T3,T2+粗纤维降解菌Ⅰ 75 g;T4,T2+粗纤维降解菌Ⅱ 75 g;T5,T2+锯末专用复合益菌75 g;T6,T2+EM菌液75 g;T7,T2+纤维素酶制剂75 g〕,以尿素为氮源,研究添加外源微生物对枸杞枝条粉基质化发酵过程中发酵指标参数的影响.结果表明:堆腐发酵至第6天时,各处理组的温度均达到最高值,其中,T3的温度达到68.2 ℃,T2~T7内部温度超过50 ℃的时间依次为6、9、9、7、8、7 d.外源微生物菌剂的施用增加了枸杞枝条粉腐熟发酵后的湿容重、干容重、总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙.至发酵结束后,各处理组的湿容重在0.43~0.47 g/cm3之间,T6的增幅最大.堆腐发酵过程中w（NH₄+-N）变化呈先增后减的变化规律,发酵至第21天时,T4达784.81 mg/kg;w（NO₃--N）呈逐渐增加的趋势,在发酵14~49 d之间的增幅最大,其中,T3的平均日增加值最大,为16.02 mg/（kg·d）,而发酵70 d后各处理组w（NO₃--N）逐渐趋于平稳.发酵前21 d w（TOC）呈近直线下降,发酵前14 d w（TN）呈直线上升;堆腐发酵至第49天时,T2~T7的GI（germination index,发芽指数）均高于50%,其中,T7为73.92%,较T1（CK）高出26.52%;发酵至第91天时,T1~T7的GI均超过85%.研究显示,枸杞枝条发酵堆体基质化过程中添加尿素+粗纤维降解菌Ⅰ（Ⅱ）、尿素+EM菌液、尿素+锯末专用复合益菌等更有助于加快基质化进程、缩短发酵时间、提高发酵效率,可为枸杞枝条基质化工厂利用提供理论支撑.      

低温对CANON型序批式生物膜反应器脱氮的影响

探究了4种低温水平下基于亚硝化的全程自养脱氮（CANON）型序批式生物膜反应器（SBBR）的运行效果及其氮素转化机制.结果表明,当CANON型SBBR在不同的低温水平下稳定运行后,其脱氮微生物优势菌群发生了不同程度的变化,随之改变了系统的氮素转化途径及其脱氮性能.当温度>15℃时,SBBR中AOB和anammox菌的丰度与活性未受到明显抑制,CANON作用始终是系统脱氮的主要途径,SBBR对TN的平均去除率亦较为理想;而当温度<15℃时,anammox菌的丰度与活性在10,5℃下分别出现不同程度的降低,进而改变了SBBR的氮素转化途径,使其脱氮性能出现不同程度的恶化.在10℃时,NOB的增殖及其活性的提高使硝化/反硝化作用取代CANON作用成为SBBR脱氮的主要途径,此时系统对TN的去除率骤降至（16.87±4.79）%;在5℃时,反硝化过程中第1步还原反应的停滞与反硝化菌对NO₂^--N利用率的提高使SBBR中氮素的去除依赖于CANON作用和短程硝化/反硝化作用的协同,系统对TN的去除率为（54.83±3.68）%.     

DMPP对稻田田面水氮素转化及流失潜能的影响

采用杭嘉湖地区典型的小粉土和青紫泥土壤,进行水稻盆栽试验,研究新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)对稻田田面水氮素转化及径流流失潜能的影响.结果表明,小粉土和青紫泥土壤稻田应用添加DMPP抑制剂的尿素,与常规尿素处理相比,田面水中铵态氮的浓度增加24.8%和16.7%,硝态氮浓度降低47.7%和70.9%,亚硝态氮浓度降低90.6%和88.9%,总无机氮浓度下降13.5%与23.1%,能显著减轻农田氮素流失对水环境存在的污染;DMPP可使田面水的电导率下降,降低盐基离子随农田排水或暴雨径流所导致的流失风险,有助于保护河流水体等地表水环境.     

不同浓度指数施肥对美丽异木棉等3个树种幼苗生长的影响

基于植物生长模型,考虑到植株体内养分含量的稳定性,本实验采用指数施肥法对美丽异木棉、红花荷和黄花风铃木3种华南地区常见园林树种幼苗进行N素指数施肥试验。结果表明,氮素指数施肥能给植物的生长、植物的根系和叶片带来显著的影响:(1)不同氮素处理间幼苗生长差异显著,其中美丽异木棉处理Ⅵ(5 000 mg)的苗高、地径及总干质量表现为最佳状态,红花荷与黄花风铃木的处理Ⅴ(4 000 mg)效果最好。3个树种幼苗各生长指标受N素影响的程度表现各不相同。(2)3个树种各处理间幼苗的根系变化有差异。美丽异木棉和红花荷幼苗根系的体积、表面积、投影面积均呈现出先上升后下降再上升的趋势。氮素对根系长度、根系的平均直径、根尖数、分叉数、交叉数的影响在3个树种上有不同的表现。(3)3个树种各处理间幼苗叶片的变化有显著差异。氮素对叶片的影响表现出相似的规律性变化,几乎所有幼苗的叶片长宽比随着氮素的施入,趋势基本保持稳定,而叶面积、叶片周长、穿孔数量等指标变化有差异。     

冻融作用下盐碱水田土壤含水率和氮素对有机碳影响研究

选择吉林西部前郭县盐碱水田土壤,进行实验室模拟冻融实验：以-5℃冻结1 d、5℃消融1 d作为1次冻融循环,揭示不同含水率和含氮量处理条件下土壤有机碳（SOC）的变化规律。结果表明,土壤含水率和含氮量是影响SOC含量的2个重要因素,冻融次数、土壤含水率、土壤含氮量以及冻融次数和土壤含水率、冻融次数和土壤含氮量的交互作用对盐碱水田SOC含量的影响显著（P〈0.05）。在1~3次冻融循环过程中,SOC含量明显降低,随着循环次数的增加,SOC含量降低速度减缓;适量的氮素和较低的含水率有利于SOC的稳定,初始含水率为50%的SOC含量明显低于含水率30%和40%的土壤,加入20%硝酸铵的SOC含量明显低于对照组和加入10%硝酸铵的土壤。研究结果对深入研究季节冻土区冻融期盐碱水田SOC变化规律,评估全年候SOC储量有重要意义。     

淡水沼泽湿地泥炭沉积中氮素分布特征

采用冬季采样,现场分层的方法,系统地研究了我国面积最大的淡水沼泽湿地--三江平原沼泽湿地中河床-河漫滩型泥炭地和谷底洼地型泥炭沉积中TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N的分布特征.结果表明,在不同沉积层中,NH₄⁺-N、NO₃^--N明显富集于Aso层,TN在Hil层含量最高.TN含量随着泥炭粒级的减小而明显增加,NH₄⁺-N主要分布在粒级0.149～0.074mm的泥炭机械组分中,NO₃^--N主要分布在粒级0.03～0.149mm的泥炭机械组分中.