我国亚热带丘陵地区流域氮素的平衡与源汇特征

以位于北亚热带丘陵地区不同利用条件下的2个相邻小流域(F:森林、FA:森林/农田)为研究区域,2007年3月～2009年2月通过定期监测雨水和径流水以及对其NH 4+-N和NO 3--N的测定,分析了流域氮素的平衡与源汇特征.结果表明,雨水中无机氮的输入量为16.72 kg.(hm2.a)-1,NH 4+-N占56%;2个小流域(F、FA)径流水中无机氮的输出量分别为5.31kg.(hm2.a)-1和8.21 kg.(hm2.a)-1,NO 3--N占75%～82%,流域内农业活动加剧了径流水中氮素的输出.大气干湿沉降输入的无机氮总量为20.06～23.41 kg.(hm2.a)-1,约占当地氮肥施用量13%～15%.2个小流域(F、FA)由于氮沉降及其转化产生的H+量分别为355 mol.(hm2.a)-1和461 mol.(hm2.a)-1,流域内农业活动在一定程度上加速了土壤酸化进程.流域氮素收支平衡表明2个小流域(F、FA)氮素净滞留量分别为13.35～16.70 kg.(hm2.a)-1和17.89～23.38 kg.(hm2.a)-1,受到农业活动影响的流域(FA)氮素的净滞留率(33%～40%)远比森林流域(F)(65%～70%)低,表明我国亚热带地区以森林为主的流域目前仍具有氮汇作用,但流域内农业活动降低了生态系统的氮汇潜力.     

汾河下游雨季硝酸盐污染源解析

通过应用多同位素示踪、Iso Source模型计算及微生物检测等方法,对汾河下游硝酸盐污染来源进行甄别,计算得出各来源贡献率.结果表明,汾河下游河流含氮物质的主要存在形式为NO_3~--N和NH4+-N,77. 8%的样品中NO_3~--N含量超过国家饮用水标准.稷山、河津和入黄口反硝化微生物丰度较高,很多优势菌属参与反硝化作,造成了氮素的分馏.同位素中δ15NNO3-和δ18O-NO3-含量变化范围分别为5. 30‰～12. 90‰和1. 3‰～1. 8‰,粪便和污水是临汾段河流硝酸盐主要来源,约占总硝酸盐来源的68%;在襄汾段,河流中硝酸盐主要来源为粪便和污水以及农业化肥,其贡献比例分别为37. 5%和37%;农业化肥是河津段河流硝酸盐的主要来源,其贡献比例为49. 3%.     

川中丘陵县域土壤氮素空间分布特征及其影响因素

根据四川仁寿县555个表层土壤样点数据,采用地统计学和回归分析方法,对该区土壤全氮和碱解氮的空间变异特征进行分析,并探讨了不同因素对其空间变异的影响程度.结果表明,研究区土壤全氮(TN)含量在0.34~2.57 g·kg-1之间,平均值为1.12 g·kg-1,处于中等水平;碱解氮(AN)含量在25.86~184.17 mg·kg-1范围内,平均值为74.35 mg·kg-1,处于较缺乏水平.土壤TN和AN的块金效应分别为0.608和0.790,TN具有中等空间相关性,受结构因素与随机因素共同影响,而AN则主要受随机因素影响.空间上,TN和碱解氮均表现出北高南低趋势.成土母质可独立解释6.3%和1.0%的TN和AN空间变异;土壤类型对研究区TN和AN的空间变异的独立解释能力分别在26.5%~36.1%和27.7%~28.7%之间;地形条件对TN、AN空间变异的独立解释能力分别为5.5%、6.1%;土地利用方式对TN、AN空间变异的独立解释能力分别为37.7%、40.0%.土地利用方式对氮素空间变异的独立解释能力最高,是引起研究区土壤氮素空间变异最主要的因素.     

臭氧处理造纸废水生化出水的氮素变化

中试利用空气产生臭氧,在氧化塔中处理造纸废水生化出水,改变臭氧投加量和接触时间,测试出水总氮和硝酸盐氮含量的变化,分析废水中总氮和硝酸盐氮含量变化的原因和规律。结果表明:氧化后,臭氧化空气中氮氧化物的溶入使废水中的氮含量增加,出水总氮含量为进水的1.01~1.38倍,溶解转移导致的总氮增量不大,仅占出水总氮的6.54%~27.53%。与27.53%的总氮增加率对比,硝酸盐氮的增加量均较大,增加率达到了约78%,氧化转化导致的氮素浓度增加大于溶解转移导致的氮素浓度增加。当接触时间为0.62~2.40 h,出水的总氮为进水的1.07~1.38倍,随着接触时间的增加,出水总氮和硝酸盐氮的增加量升高,出水中溶解累积的氮氧化物的量增加。     

农业非点源氮污染研究进展分析

概述了非点源污染的概念、特征及非点源氮素对水环境的影响,阐述了两种形态的非点源氮素NH+4-N和NO-3-N的迁移机理、流失途径(地表径流和渗漏淋失)及其自然和人为影响因素;非点源污染负荷定量计算的方法,及计算非点源污染负荷模型的发展趋势。提出了控制农田非点源氮素的措施。     

太湖流域典型稻-麦轮作农田区氮素流失过程研究

太湖地区经济高度发达,劳动力紧缺,种植小麦(Triticum aestivum)经济效益不高,而且小麦-水稻(Oryza sativa)轮作中,麦季氮素淋洗损失高于稻季,为探讨和揭示太湖流域典型稻-麦轮作农田区氮素流失过程及平衡特征,选取典型太湖流域农田系统为研究对象,采用径流小区的研究方法,在太湖流域典型稻-麦轮作种植模式下,对太湖流域典型稻-麦轮作区进行连续3年(2007─2010年)原位监测,阐明了太湖流域典型稻麦轮作区氮素流失过程及其影响因素,分析了该区域氮素平衡特征,结果表明:大气氮干沉降量冬春季较多且分布较均匀;总氮(P0.001***)及铵态氮(P=0.02*)的大气湿沉降量和降雨量呈现极显著的相关性。地表径流中氮素的主要流失形态为可溶性氮素,同时,径流水量是引起氮素径流流失的主要驱动因子(P0.01)。雨水是驱动小麦季氮素下渗的唯一动力。铵态氮是氮素淋失的主要形态,在稻作期,铵态氮渗漏流失量约占总渗漏流失量的70%。太湖流域稻麦轮作区,各项氮素年平均流失去向分别为:作物收割290 kg·hm-2,占总输入量55.98%;反硝化流失130 kg·hm-2,占总输入量25.10%;径流流失59.5 kg·hm-2,占总输入量11.49%;氨气挥发22.28kg·hm-2,占总输入量4.30%;渗漏流失16.1 kg·hm-2,占总输入量3.11%。全年平均氮素流失总量为518 kg·hm-2,氮素的盈余量为91.9 kg·hm-2。该研究结果对于指导太湖农流域农田水肥管理,控制农业面源污染具有积极意义。     

锰污染土壤对超富集植物木荷生长及生理的影响

采用土培的方法,以广西桂林市未受污染土壤(CK)为对照,研究了贺州市某锰矿区的未开采区(U)、探矿区(P)、恢复区(R)、采矿区(M)土壤和尾砂(W)对锰超富集植物木荷(Schima superba)的生长、锰的吸收及生理的影响。结果表明,从CK~W处理,木荷根茎叶中Mn含量依次增加,木荷的株高和株重随锰处理浓度的增加呈先上升后下降的趋势,表明一定浓度的锰能促进木荷的生长,增加木荷的生物量。植株Mn含量的增加引起了木荷生理特征的变化,显著增加了叶片中硝酸还原酶(NR)及氨酸脱氢酶(GDH)的活性(P0.05),降低了叶片中铵态氮的累积(P0.05),抑制了谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)的活性(P0.05),在R和M处理时NR、GDH活性最高,分别为对照的2.15和1.34倍,在W处理时GS、GOGAT分别比对照降低了66.1%、43.1%;硝态氮在U处理时达到最大值,从U-W处理呈下降的变化趋势。Mn处理同时还引起了木荷叶片中渗透调节物质的变化,随着Mn处理浓度的增加,游离脯氨酸、可溶性蛋白质、可溶性糖和还原性糖含量均有不同程度的增加,苹果酸含量则呈先上升后下降的趋势,表明为了适应锰胁迫,木荷可通过改变渗透调节物质的含量来维持体内的渗透压和正常生理功能。     

三峡库区小流域不同土地利用类型对氮素流失影响

作为一个独立汇水单元,小流域是三峡库区面源污染源头.在三峡库区涪陵段王家沟小流域内选择最具有代表性3种土地利用类型布设地表径流监测点,利用2014年5~12月12场自然降雨采集地表径流样品,分析不同土地利用类型及其构成的坡面、子流域氮素流失浓度时空变化特征,揭示三峡库区小流域不同土地利用类型与氮素流失关系.结果表明,不同土地利用类型春季作物时期TN平均流失浓度差异最大,旱地分别是桑树套种地、水田的1.61、6.73倍;水田3个时期TN流失浓度变化最显著.氮素流失以NO~-_3-N为主,TN与NO~-_3-N存在显著的线性相关关系.TN、NO~-_3-N流失浓度与坡面旱地作物玉米、榨菜面积比显著正相关,与水稻、桑树面积比显著负相关;NH~+_4-N流失浓度与坡面榨菜面积比显著正相关.不同土地利用类型组成坡面中,桑树套种地与水田组成的坡面3个时期TN地表径流平均流失浓度最低,分别为2.55、11.52和8.58mg·L~(-1);玉米榨菜轮作旱地坡面最高,分别为27.51、25.11和27.11 mg·L~(-1).子流域不同土地类型和空间组合方式对其TN流失浓度影响较大,合理调整流域土地利用结构和空间布局是三峡库区面源污染源头控制有效措施.     

酸性物质对猪粪秸秆堆肥过程中氮素转化的影响

了解不同酸性物质对堆肥过程中氮素转化和NH_3排放的影响,是筛选保氮添加剂的重要环节,对于堆肥中氮素控制具有重要意义.以新鲜猪粪和小麦秸秆为堆肥原料,磷肥、腐烂苹果和食用醋为添加剂,在实验室进行40 d的静态高温堆肥试验,研究堆肥过程中温度、pH、EC、GI、氮素化合物和TOC含量的变化特征.结果表明,CK、P、A和V这4个处理高温期(50℃)均持续了10 d以上,达到高温堆肥化卫生标准.添加磷肥延缓了堆体进入高温期的时间,降低了堆体的pH值,使整个过程的EC值保持较高水平.各处理氮素损失分别为53.1%、36.2%、46.5%和41.5%,主要集中在0~16 d之间,而P和V处理在16~24 d之间仍有20%左右的氮素损失.其中NH_3-N损失占氮素损失的26.0%、11.8%、21.5%和20.2%.添加酸性物质有效降低了堆肥的氮素和NH_3-N损失,其中以添加磷肥效果最好.堆肥结束时,各处理GI均达到80%以上,达到了腐熟的要求.     

添加葡萄糖、乙酸、草酸对红壤旱地土壤氮素矿化及反硝化的影响

为进一步理解红壤旱地土壤中碳源与土壤氮养分之间的耦合作用机制,以华中地区典型红壤旱地土壤为研究对象,运用静态培养法,设置室内培养试验,研究了添加葡萄糖、乙酸、草酸3种碳源对红壤旱地土壤中氮素矿化及反硝化的影响.结果表明,在25℃好氧培养下,不同碳源的添加对土壤氮素转化的影响具有较大差异.具体表现为:与对照处理(CK)相比,添加葡萄糖在整个培养期间内显著地促进了土壤可溶性有机氮(DON)含量的减少(p0.01),在培养第1 d,添加葡萄糖显著地促进了氧化亚氮(N_2O)的排放、硝态氮(NO_3~--N)含量的减少(p0.01);添加乙酸也显著促进了上述过程(p0.05),但促进作用没有葡萄糖强烈;而添加草酸对上述过程的促进不显著.30 d培养结束后,葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的DON含量分别为14.84、19.46和23.47 mg·kg~(-1),比CK处理(24.20 mg·kg~(-1))分别减少了38.68%、19.59%、3.02%;葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的NO_3~--N含量分别为8.77、13.89和20.42 mg·kg~(-1),比CK处理(17.23 mg·kg~(-1))分别减少了49.10%、19.38%和增加了18.51%.研究表明,碳源的可利用性是促进土壤氮素矿化和反硝化的关键因素.