Downward Movement and Leaching of NO_3^--N fromNitrogen-Fertilized Corn on Dryland Soil

Field lysimeter method was employed to investigate the downward movement and leaching of N applied to summer corn (Zea may L.) on dryland soil in Beiling. A N-fertilizer (120 kg N hm-2) and a control treatment were arranged for the study. Soil solution was collected at depths of 20, 40, 60, 120 and 170 cm,while leachate was collected at the bottom (200 cm) of the lysimeter. The results showed that the downward movement of NO3-N in soil profile was greatly affected by rainfall pattern. The peak of leached NO3-N from both treatments coincided with the peak of the rainfall. In addition, leached NO3-N from both treatments and rainfall were significantly correlated (P<0.05). The amount of leached NO3-N was not great in the N-fertilizer treatment. The results also suggested that N fertilization could cause NO3-N contamination of groundwater during the rainy season.

喷灌冬小麦农田土壤NO_3^--N分布特征及作物吸氮规律

以传统地面灌溉(畦灌)为对照,2002~2003和2003~2004两个生产年度田间试验分析喷灌对冬小麦农田土壤NO3--N分布和作物吸氮的影响。试验结果表明:喷灌与地面灌溉相比,土壤NO3--N含量峰值迁移较浅,土壤NO3--N主要分布在冬小麦主要根系分布层0~40 cm土层内。与喷灌相比,在冬小麦根系层下部,地面灌溉土壤NO3--N存在不同程度的累积。试验期间地面灌溉土壤NO3--N累积淋失量分别为8.68 kg/hm2和7.70 kg/hm2,喷灌条件下没有明显的土壤NO3--N淋失,最大累积淋失量只有地面灌溉条件下的3%。2003和2004年喷灌冬小麦地上部分吸氮量分别为235.7 kg/hm2和161.7 kg/hm2,分别比地面灌溉高7.0 kg/hm2和34.7kg/hm2。与地面灌溉相比,喷灌有利于冬小麦后期吸收氮素,喷灌不同生育期冬小麦吸氮量年际之间的差异都小于地面灌溉。

氮肥施用量对设施番茄氮素利用及土壤NO_3^--N累积的影响

在宁夏引黄灌区滴灌条件下,以温棚番茄为研究对象,采用田间试验与室内分析的方法,研究不同施氮量对番茄产量、氮素利用率及土壤NO3--N残留的影响,并对土壤-番茄体系的氮平衡进行了表观评估。试验结果表明:2004年秋冬茬番茄,施用氮肥显著增加了当茬番茄果实、植株产量(增产幅度19.9%～29.6%)及地上部总吸氮量(204～232.6kg/hm2)。2005年冬春茬番茄,与空白处理产量相比(106kg/hm2)只有N200处理的果实增产达显著水平(120kg/hm2)。两季番茄的氮肥利用率都随氮肥施用量的增加而明显降低(3.3%～10.9%)。2004年秋冬茬番茄收获后,表层0～30cm的NO3--N大量累积(200～650kg/hm2),其累积量随施氮量增加呈增加的趋势,经过2005年冬春茬番茄种植后,上茬0～30cm土层NO3--N向下有淋失的趋势,淋失层次主要在90cm以上的土体(250～380kg/hm2)。综合考虑番茄果实产量、氮肥利用率及土壤NO3--N残留等因素,秋冬茬番茄推荐氮肥用量在100～200kg/hm2和适量的磷钾肥配施为当茬氮肥优化管理处理。而冬春茬番茄氮肥推荐在200～400kg/hm2范围可以满足当茬番茄对氮肥的需求。

滴灌条件下施氮量对黄瓜-番茄种植体系中土体NO_3^--N淋洗的影响

为了解不同氮肥用量对土壤NO3--N淋洗的风险程度,合理指导温棚蔬菜施肥和灌溉,2005~2006年在宁夏引黄灌区滴灌条件下,以轮作体系下的温棚黄瓜-番茄为研究对象,采用田间土壤溶液定位提取、田间试验与室内分析相结合的方法,设化肥施氮量150 kg/hm2(低氮)、300 kg/hm2(中氮)、450 kg/hm2(高氮1)、600kg/hm2(高氮2)及有机肥和不施肥(CK)处理,研究滴灌条件下施氮量对土体中NO3--N淋洗的影响。结果表明:无论是低、中或高氮处理下,黄瓜-番茄轮作周期中,滴灌施肥对0~30 cm土壤溶液NO3--N含量变化的影响明显;在高氮处理下,由于番茄季较强的滴灌量,土体中NO3--N不断向下淋洗至90 cm土层;与CK处理相比,单施有机肥会造成的土壤NO3--N向深层淋洗。因此,提出每茬蔬菜推荐施氮量控制在300 kg/hm2左右为宜,在冬春茬后期4~6月份减少滴灌次数是减少土体NO3--N向下淋洗的措施。

氮肥施用对冬小麦土壤残留NO_3^--N含量及根系分布影响

通过6个氮水平试验,研究了不同氮肥用量对冬小麦土壤剖面NO3--N含量及其与根系空间分布对应关系的影响;探索了土壤剖面NO3--N含量与氮肥施用量的趋势规律,以及冬小麦施用氮肥对地下水造成污染的成因、规律及最危险时期.

长江三角洲地区雨水中NH_4^+-N/NO_3^--N和δ^(15)NH_4^+值的变化

2003年6月至2005年7月,利用自行设计的雨水收集器对位于长江三角洲地区的常熟、南京和杭州3个观测点进行了全年性雨水观测,分析了雨水中NH4+-N/NO3--N和铵态氮自然丰度(δ15NH4+)值的变化.结果表明:研究区3个观测点雨水中NH4+-N/NO3--N和δ15NH4+值均呈相似的季节性变化规律,两者的规律性变化在以田间农事耕作为主的常熟观测点尤其明显,而位于市区的南京观测点和位于城乡结合部的杭州观测点的规律性次之;雨水中NH4+-N/NO3--N的峰值出现在6月下旬到8月上旬,然后逐渐下降,冬季降到最低;雨水中δ15NH4+值在6月下旬到8月中旬为负值,在8月下旬到11月中下旬为正值,12月至翌年3月又变为负值,5至6月中旬又转变为正值.雨水中NH4+-N/NO3--N和δ15NH4+值的季节变化与不同作物生育期间氮肥的施用、当地气候的季节性变化以及其他NH3释放源的NH3挥发有关(人和动物排泄物、氮污染水体及有机氮源中的氨挥发),其对大气湿沉降中NH4+的来源、形态组成及陆地不同NH3排放源的强度具有明显的指示意义.

不同灌水和施氮对黄土性土壤中NO_3^--N迁移和淋失的影响

通过室内土柱渗透试验,研究了不同灌水和施氮对黄土性土壤中NO3--N迁移和淋失的影响。结果表明:土壤含水量随灌水量增大而增大,大灌水定额时,在近饱和土壤水分条件下,氮素淋失严重;在小灌水定额条件下,0-35 cm土层含水量显著减小,NO3--N未发生淋失;施氮量一定时,土壤剖面NO3--N含量随灌水量增大而减小,随土层深度增加呈显著增加趋势;土壤剖面NO3--N含量随施氮水平的增加有递增趋势、与土壤含水量成消长关系。土壤NO3--N累积量与施氮量、土层深度、渗透时间成正比,与灌水量成反比,符合多元非线性模型。因此,为减小NO3--N淋溶损失,从经济和环境效益方面考虑,黄土性土壤适宜灌水量应小于121 mm,次施氮量不宜高于2.40 mg/cm2。

S^(2-)/NO_3^--N对硫自养反硝化与厌氧氨氧化耦合脱氮除硫启动的影响

为寻求经济、有效的同步脱氮除硫工艺,采用HABR(复合式厌氧折流板反应器),接种厌氧氨氧化活性污泥,以人工模拟废水为研究对象,在进水p H为8.0、温度为(32±1)℃、HRT为6.5 h的条件下,调整进水S2-/NO3--N〔n(S2-)∶n(NO3--N)〕分别为2.0∶5、3.5∶5、5.0∶5、6.5∶5,研究其对硫自养反硝化和厌氧氨氧化耦合工艺启动的影响,试验连续进行了54 d.结果表明:当S2-/NO3--N<1时,S2-的供应量相对不足,导致硫自养反硝化生成的NO2--N量不足,进而影响后续厌氧氨氧化效果,NH4+-N去除率较低,平均值为53.5%,同时剩余NO3--N继续氧化硫自养反硝化生成的S0,致使出水中ρ(SO42-)增大;当S2-/NO3--N=1时,S2-供应量充足,硫自养反硝化生成NO2--N量最大,厌氧氨氧化效果最好,NH4+-N去除率最高,平均值为65.1%;当S2-/NO3--N>1时,S2-过量,S2-去除率下降.试验通过控制S2-/NO3--N,在HABR内成功实现了硫自养反硝化和厌氧氨氧化耦合工艺启动,NH4+-N、S2-、NO3--N最大去除率分别为74.3%、99.0%、99.5%,S2-/NO3--N=1为最佳比例.

暗管控制排水棉田NO_3^--N和NH_4^+-N运移转化试验

为了研究控制排水条件下土壤剖面NH4+-N和NO3--N之间的转化运移规律,2008、2009年在荆州丫角排灌试验站棉花生育期内进行大田暗管控制排水对比试验:2008年全生育期内固定排水出口埋深、2009年分生育阶段调整出口埋深。结果发现:无论调整出口埋深与否,NO3--N含量在土壤垂直剖面上都随土层深度增加而减少。NH4+-N含量2008年随土层深度增加无明显变化规律、2009年在20、40cm处较60、80cm高。控制排水小区表层和20cm土层NO3--N含量较自由排水小区高;同层土控制排水小区NH4+-N含量比自由排水小区高。2008年各处理NO3--N含量高于2009年,NH4+-N含量低于2009年,NO3--N与NH4+-N同层土平均含量之比大于2009年。分生育阶段调整排水出口埋深可减小田间地下水位波动,更能使田间氮素形态稳定、减少氮素流失。

不同氮水平对马铃薯产量构成和土壤NO_3^--N含量的影响

在滴灌条件下对比研究了不同氮水平下马铃薯(Solanum tuberosum L).的产量构成和土壤NO3--N含量的动态变化。结果表明,随着氮素水平的升高,产量和商品率都先上升后下降,氮水平在180 kg N.hm-2时最高;大部分块茎大小分布都集中在4.5～7 cm范围内,还有一定的增产空间;氮素量对薯块的大小影响很大,而对畸形薯所占比例的大小没有规律性影响;随着施氮量的增加,氮淋失程度加深,土壤中的NO3--N含量逐渐增加,各施氮水平下随着土层的加深又有不同程度的递减。

反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区地下水中NO_3^--N的试验研究

地浸采铀矿山退役采区地下水的NO3--N污染是一备受关注的问题。本文通过对取自某地浸采铀矿山退役采区的污泥进行驯化,得到了能去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的反硝化细菌,自行设计了上流式固定床反硝化细菌生物反应器,研究了pH值、C/N比和水力停留时间(HRT)对反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的影响。研究结果表明:当进液pH值为6.50、NO3--N浓度为1 000mg/L、HRT为2.3h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达97%和388mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.35m3/(h.m3);当进液NO3--N浓度为550mg/L、HRT为1.4h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达96%和368mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.62m3/(h.m3);反硝化细菌生物反应器适宜的运行条件是pH值为5.00～8.00,C/N比为0.6～0.8。

铁炭复配修复地下水中NO_3^--N的条件研究

采用了铁炭复配修复地下水中NO3--N,探讨了实验条件对修复效果的影响。结果表明,在pH值近中性条件(初始pH 6.42)下,反应时间为1 h时NO3--N修复率达到60.85%;Fe/C=1∶1时介质最佳用量分别为4~5 g;Fe/C=1/1.5时修复率为72.80%;反应速率在高振荡强度下大于低振荡强度;氧化铜的催化效果最好,可使修复率提高7.5个百分点。铁炭复配介质修复地下水中NO3--N是有效可行的,修复率随反应时间的增加而提高,在Fe/C=1∶1时修复率与介质用量呈正相关,无限减小Fe/C比并不能无限提高修复率,振荡强度对修复具有显著影响,低振荡强度下的修复过程较高强度存在滞后现象,并非所有金属氧化物催化剂对铁炭修复NO3--N均有促进作用。

施氮水平与模拟降雨pH值对玉米冠层NO_3^--N淋失的影响

为探明降雨特别是酸雨对玉米冠层氮素淋失的影响,以盆栽试验春玉米为指示作物,采用自制人工降雨器进行模拟降雨,研究施氮与不施氮(对照)条件下玉米冠层NO3--N淋失动态、数量及随生育期和降雨酸度的变化规律。结果表明,中性和弱酸性降雨淋洗,NO3--N淋失量主要由冠层氮素含量决定,而强酸雨淋洗,NO3--N淋失量受降雨pH值和冠层氮素含量共同影响。各生育期玉米冠层NO3--N淋失量随降雨pH值降低变化规律不一,生育前期降雨pH值对冠层NO3--N淋失影响较生育后期显著,在研究降雨酸度对玉米冠层NO3--N淋失的影响时,必须考虑生育期。相同pH值模拟降雨条件下,玉米冠层NO3--N淋失量随生育期推进逐渐降低:11叶期>吐丝期>灌浆期,生育前期显著高于中后期。玉米冠层NO3--N淋失量不仅与介质施氮有关,同时受降雨pH值影响,2因素在不同生育期对NO3--N淋失贡献大小有所不同,但总体看,植物体氮素丰富程度是影响冠层NO3--N淋失的主要因素。各生育期玉米冠层均存在一定数量的NO3--N淋失,尤以生育前期为甚,说明在研究农田生态系统氮素流量和冠层氮素损失时,冠层氮素淋失应予以考虑。

氮肥配施秸秆和厩肥对土壤NH_4^+-N和NO_3^--N转化的影响

设置了7个不同的施肥处理(①不施秸秆、氮肥和厩肥(CK);②单施氮肥;③麦秸+氮肥;④麦秸加倍+氮肥;⑤麦秸+氮肥+厩肥;⑥玉米秸秆+麦秸+氮肥;⑦玉米秸秆+麦秸+氮肥+厩肥),研究不同处理对冬小麦季土壤NH4+-N和NO3--N转化的影响。结果表明,氮肥配施秸秆和厩肥的处理冬小麦季土壤NH4+-N和NO3-N的数量均以冬前最高,施厩肥处理土壤NH4+-N和NO3--N的数量明显高于其他处理。

长期定位施肥对无石灰性潮土0~100cm土层NO_3^--N动态变化的影响

在无石灰性潮土26年的定位试验进行过程中,在12个不同处理CK、N1、N2、M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2、NP2K、N2P和N2K中,于2003研究了长期定位施肥对非石灰性潮土0~100 cm土层NO3--N动态变化的影响,结果表明,长期单施有机肥及其配施无机氮肥,氮磷钾或氮磷以适当比例配施,可减少土体中NO3--N的积累。单施氮肥以及氮钾配施的土壤剖面中NO3--N积累增加,对土壤环境和地下水构成潜在污染。降水、灌溉、氮肥用量及作物吸收利用是影响土壤NO3--N淋洗、积累的主要因素。

NO_3^--N/NH_4^+-N不同配比下紫花苜蓿氮代谢关键酶及钼、铁元素含量研究

以西北地区广泛种植的优质植物性蛋白饲料紫花苜蓿"甘农3号"为试验材料,在室外防雨网室内,采用盆栽营养液沙培法,在适宜氮素供应水平210 mg·L-1基础上,研究NO_3^--N和NH_4^+-N混合的7种配比(NO_3^--N/NH_4^+-N分别为12.5/87.5、25/75、37.5/62.5、50/50、62.5/37.5、75/25、87.5/12.5,依次标为1/7、1/3、3/5、5/5、5/3、3/1、7/1)对紫花苜蓿全生育期各部位硝酸还原酶(NR)、固氮酶活性及钼(Mo)、铁(Fe)营养吸收的影响。结果表明:(1)从部位来看,紫花苜蓿NR活性、Mo含量趋势一致,均表现为:叶>根>茎,而Fe含量则表现为根>叶>茎;不同配比下各部位NR活性均表现为配比中NO_3^--N比例大时,其活性较高,尤其是生长前期当NO_3^--N/NH_4^+-N为7/1时,各部位NR活性均最高;不同配比对根中Mo含量的影响在苗期与NR趋势相近,在NO_3^--N比例大时达最高。现蕾期与固氮酶活性相同,1/7时最高。成熟期同固氮酶与NR活性,均为5/3时最高;不同配比对根中Fe含量的影响与固氮酶活性变化趋势相一致,苗期均为1/7处理最高,盛花期至成熟期均为5/3处理最高。(2)从生育期来看,紫花苜蓿全生育期NR和固氮酶活性变化趋势均呈单峰曲线;NR活性在盛花期最高,即盛花期氮代谢能力最强,且各生育期均为配比中NO_3^--N比例大时NR活性高,氮代谢能力较强;固氮酶活性在结荚期最高,即结荚期根瘤固氮能力最强,且苗期和现蕾期均表现为1/7处理其活性最高,盛花期至成熟期5/3处理活性最高;不同配比对茎和叶中Mo、Fe含量的影响基本相同,现蕾期至盛花期在配比中NH_4^+-N比例大时含量最高,结荚期至成熟期在配比中NO_3^--N比例大时含量最高。(3)NR和固氮酶活性相互关系在整个生育期表现不同:在紫花苜蓿生长前期(苗期至现蕾期),NO_3^--N/NH_4^+-N=7/1时NR活性最大,1/7处理NR活性最小,而固氮酶活性则相反,二者表现出拮抗关系;在紫花苜蓿生长中、后期(盛花期至成熟期)NR活性与固氮酶活性均在NO_3^--N/NH_4^+-N=5/3时达最大值,二者又相互促进。

不同施氮量对黄河上游地区设施芹菜产量及土壤中NO_3^--N残留的影响

针对宁夏灌区设施蔬菜生产中氮肥施用过量,造成土壤含盐量过高,土壤次生盐渍化加剧,进行土壤-芹菜系统的氮素单因子田间试验。结果表明,在一定范围内(0～30kg/667m2)增施氮肥,芹菜的维生素C含量提高,芹菜产量亦随施氮量增加而增加,而施氮水平高于30kg/667m2,维生素C含量会逐渐降低,产量也下降;施氮量为30kg/667m2时,芹菜维生素C含量、产量及植株氮素表观利用率均为最高;土壤硝态氮含量,一方面随着土层深度的增加,呈现显著下降的趋势;另一方面在同一土层内随着施氮量的增加,土壤中硝态氮含量逐渐增加。综合经济效益和生态效益,提出黄河上游地区设施芹菜氮素的优化目标供应值为30kg/667m2。

S^(2-)/NO_3^--N对硫氮同步去除的影响

采用UASB反应器,研究不同S^(2-)/NO_3^--N对硫化物、氨氮和硝态氮同步去除的影响。结果表明,S^(2-)/NO_3^--N在1/1、9/8、5/4、3/2四个阶段反应器稳定运行时,硫化物去除率为80%~100%,氨氮去除率为93%~99%,硝态氮去除率基本稳定在96%左右,脱氮除硫效果良好。在S^(2-)/NO_3^--N为9/8的最佳工艺条件下,硫化物去除率为100%,氨氮去除率达到99%,硝态氮去除率达到96%。同时探讨了S^(2-)/NO_3^--N影响硫氮同步去除的机理。

不同施肥处理对日光温室黄瓜产量和土壤NO_3^--N含量的影响

【目的】研究不同施肥处理对日光温室黄瓜产量和土壤NO3--N含量的影响,为日光温室黄瓜合理施肥提供理论依据。【方法】选用2个日光温室,均设5个施肥处理:对照(CK)不施无机肥;最佳施肥量处理(OPT)温室1施N675 kg/hm2、P2O5171 kg/hm2、K2O 810 kg/hm2,温室2施N 788 kg/hm2、P2O5200 kg/hm2、K2O 945kg/hm2;50%N处理,施N量为OPT的50%,P2O5、K2O用量同OPT处理;150%N处理,施N量为OPT的150%,P2O5、K2O用量同OPT处理;菜农传统施肥处理(FP),温室1施N 848 kg/hm2、P2O5277 kg/hm2、K2O 1 307kg/hm2,温室2施N884 kg/hm2、P2O5338 kg/hm2、K2O1 249 kg/hm2,测定不同施肥处理的土壤NO3--N含量及黄瓜产量、总干物质量、氮肥利用率和氮肥农学效率。【结果】温室1和2中150%N处理土壤NO3--N含量的平均值分别较OPT处理提高了10.0%和20.0%。温室1、2中OPT处理的黄瓜产量最高,达到135和169 t/hm2,分别较其CK、50%N处理增加了61.1%和8.0%,24.5%和4.8%;OPT处理黄瓜的总干物质量也较高,为5.6和10.3 t/hm2,分别较其CK、50%N处理提高了17.9%和43.1%,3.0%和34.3%;OPT处理黄瓜的氮肥利用率和氮肥农学效率均最高,分别为8.8%和16.8%,76和16 kg/kg,有利于减少土壤氮素累积。温室1、2中150%N处理黄瓜的产量、氮肥利用率和氮肥农学效率较OPT处理分别降低了14.9%和2.1%,76.1%和67.3%,56.2%和52.5%。【结论】当日光温室黄瓜目标产量为120~140 t/hm2时,最适施N量为675~788 kg/hm2(目标产量对应N肥用量减去测定的土壤NO3--N含量),这可以兼顾产量和经济投入。

氮肥施用量对夏玉米土壤NO_3^--N含量的影响

采用定点监测方法,研究了不同氮肥施用量对夏玉米土壤NO-3-N含量的影响。结果表明:夏玉米增施氮肥,可导致土壤NO-3-N含量增加,且0~20 cm土层的NO3--N含量增加最明显;各土层的土壤NO-3-N含量基本随氮肥施用量的增加而升高,但随着土层深度的增加,NO3--N含量变化趋于平稳。河北平原夏玉米田正常施用氮肥,尚不会产生NO3--N对土壤和地下水污染。