农业生产消费系统氮损失特征及其不确定性

准确量化活性氮损失是农业生产消费系统氮管理的重要基础。以长江三角洲地区(长三角地区)为研究区,基于物质流分析法研究农业生产消费系统的氮损失特征,采用误差传播方程量化氮损失的不确定性,并采用多元回归分析对其传播机制进行分析。结果表明,2011—2020年,长三角地区农业生产消费系统活性氮损失总量由2011年的(1841.0±150.4)Gg/a上升至2013年的(1874.1±154.2)Gg/a,随后逐年下降至2020年的(1636.4±144.6)Gg/a。作物种植和畜禽养殖子系统是活性氮损失最大的两个源,10年平均占比分别为37.5%和31.0%。10年间,二者的活性氮损失占比均呈下降趋势,而居民消费和废物管理子系统活性氮损失占比均呈上升趋势。大气环境是系统活性氮损失最主要的汇,10年平均占比为52.2%。不确定性方面,系统活性氮损失总量的不确定性为8.1%—8.8%,其中,废物管理子系统和地表水环境活性氮损失分别为不确定性最高的源和汇。由人类活动水平数据和氮流参数引入的系统氮损失的不确定性分别为1.2%—1.3%和8.0%—8.8%,表明后者是氮损失不确定性的主要来源。畜禽养殖子系统和地表水环境损失对系统氮损失总量不确定性的贡献最大,分别为27.4%和50.0%。多元回归分析结果显示,各组分氮损失通量及其不确定性两个因素均显著影响氮损失总量的不确定性,且各组分氮损失通量是影响不确定性传播的主导因素。研究结果可为降低农业生产消费系统氮损失的不确定性提供参考。

5株外源嗜热固氮菌对堆肥碳氮损失及其细菌群落的影响

【目的】减少堆肥过程中碳氮损失,提高堆肥质量。【方法】本研究通过添加5株外源嗜热固氮菌株,设置6个处理分别为:CK(不添加外源固氮菌)、A1(根癌异根瘤菌)、A2(亮杆菌)、A3(头状葡萄菌)、B1(液化沙雷菌)和B2(蜡样芽孢杆菌)进行堆肥,研究外源嗜热固氮菌对堆肥碳氮损失、养分含量和细菌微生物群落的影响。【结果】5株外源嗜热固氮菌均减少了堆肥中碳氮损失,提高了养分含量。A1、A2、A3、B1、B2与CK相比碳氮损失分别减少了38.74%、26.99%、33.09%、28.75%、34.35%和25.23%、11.20%、22.58%、20.77%、20.51%,氮含量增加了279.15%、42.74%、344.31%、277.51%、1.42%;磷含量增加了49.21%、16.19%、51.33%、24.26%、58.90%;全钾含量增加了27.76%、17.41%、16.35%、11.80%、29.12%;有机质增加了31.41%、20.56%、27.15%、30.19%、26.61%,总体上A1>A3>B1>A2>B2。细菌群落结构演替表明,A1和B1菌株的丰度在堆肥过程中始终高于对照处理。外源固氮菌均显著提高了堆肥中土著固氮细菌Pseudomonas(假单胞菌属),Sphingobacterium(鞘氨醇杆菌属)、Saccharomonospora(糖单孢菌属)、Planifilum(直丝菌属)和Bacillus(芽孢杆菌属)等的相对丰度,降低具有反硝化能力的Acinetobacter(不动杆菌属)、Corynebacterium(棒状杆菌属)和Halomonas(盐单胞菌属)等的丰度。KEGG分析表明,外源固氮菌剂影响氨基酸代谢、碳水化合物代谢和次生代谢产物的生物合成功能基因。【结论】A1和B1菌株能够较好地在堆肥中定殖,具有开发固氮菌生物有机肥的潜力;添加外源固氮菌均可通过影响优势微生物群落及氨基酸代谢、碳水化合物代谢等功能基因抑制堆肥过程中的碳氮代谢,提高养分含量,减少堆肥过程中碳氮损失。

畜禽养殖场粪便清扫、堆积及处理单元氮损失率研究

畜禽粪便还田利用是规模养殖场污染治理与控制的有效措施。畜禽粪便从出舍到农田施用,其氮素会有不同程度的损失,对其定量估算有利于畜禽粪便处置或资源化过程中的氮素管理。在总结国内外已有研究报道的基础上,结合本研究室最新的研究成果,探讨了猪粪、牛粪和禽粪在清扫、堆积、高温堆肥、厌氧发酵和沼液贮存这5个单元的氮损失率,估算了畜禽粪便3条主要处理利用途径的氮素实际入田率,分别为：清扫→堆积→还田（29%~80%N,均值为55%N）;清扫→堆积→高温好氧堆肥→还田（6%~56%N,均值为31%N）;清扫→厌氧发酵→沼液贮存→还田（9%~51%N,均值为30%N）。旨在为农田负荷量估算、种养结合的农作物种植面积配置、养殖场废弃物污染风险分析及其防治技术制定等提供科学依据。

沼液与有机肥配施条件下氮损失风险的研究

本研究旨在探索沼液、有机肥配施等氮量替代化肥的模式,期望能够在保持产量稳定的前提下,降低稻田氮素损失的风险。本试验以太湖水稻土为研究对象进行盆栽试验,设置了空白对照(CK)、常规化肥(NPK)、100%沼液、75%沼液+25%猪粪有机肥、50%沼液+50%猪粪有机肥和100%猪粪有机肥六个处理,采用密闭室间歇通气法研究了不同生育时期的稻田氨挥发特性,同期测定稻田田面水氮含量,以及全施肥期径流流失量。试验结果显示,在等施氮量条件下,常规化肥处理水稻产量达12 752.70 kg·hm^-2,其农田氨挥发总量为76.99 kg·hm^-2,径流氮损失量39.11 kg·hm^-2;100%沼液施用处理和75%沼液+25%猪粪有机肥配施处理氨挥发量较高,分别为120.66、88.01 kg·hm^-2;而50%沼液+50%猪粪有机肥配施处理氨挥发总量和径流氮流失量均低于常规化肥处理,分别为58.03、22.00 kg·hm^-2,其产量与常规化肥处理相比无显著性差异;100%猪粪有机肥施用处理尽管氨挥发总量和径流氮流失量表现最低,但其产量低于50%沼液+50%猪粪有机肥配施处理。综合比较而言,50%沼液+50%猪粪有机肥配合施用处理在保持一定产量的基础上又能减少氨挥发及氮流失风险,是一种比较适宜的施肥模式。

不同施肥管理对东北黑土区氮损失的影响

为了明确不同施肥管理的肥料利用率及其氮损失对环境的影响,采用自然降雨条件下土槽模拟试验方法,系统研究了在东北黑土玉米单作体系下不同施肥管理（尿素、秸秆还田和缓控释肥）在一次性施用条件下的农田氨挥发、氮径流淋溶损失及土壤硝态氮累积特性。结果表明：农民习惯施肥、秸秆还田施肥及控释肥氨挥发总量分别为26.1、24.2、23.9 kg N·hm-2,占化肥施用量的10.9%、10.1%、10.0%;氮径流淋溶损失分别占化肥施用量的1.4%、1.5%、0.9%,且以氮径流损失为主;土壤0~50 cm土层氮残留分别为42.2、42.3、54.6 kg N·hm-2。秸秆还田处理可以在保证产量的前提下,减少土壤氮残留、提高肥料利用率;控释肥在降雨量少的条件下氮残留相对较高,应适当降低施氮量。

免疫应激对肉仔鸡采食量、能量及氮消化率和内源氮损失的影响

选用600只14日龄的Arbor Acres肉公鸡,随机安排到2个试验中,通过向腹膜注射细菌脂多糖的方式诱导免疫应激,比较了不同免疫状态下肉仔鸡采食量、回肠末端日粮能量及氮消化率和内源氮损失。结果表明,免疫应激显著降低肉仔鸡采食量(P<0.05)、增加内源氮损失(P<0.01),但对日粮能量及氮消化率没有显著影响(P>0.05)。

氮形态对水稻植株氮损失的影响

在溶液培养条件下,利用15N示踪法研究了不同形态氮对水稻植株氮损失的影响,并分析了影响氮损失的因素。水稻幼苗先在以15N为氮源的营养液中生长2周,然后转入供给不同氮形态的营养液中培养10 d。结果表明:供给NH4+-N的水稻长势最好,收获时地上部和根部生物量均高于其他氮形态处理,但其氮损失量也最大,损失率达到17.06%;供给复合氮源NH4NO3的水稻生物量和供给NH4+-N的相差不大,然而其氮损失率却显著下降,仅为9.96%,说明供给复合氮源可在不影响水稻生长的条件下,降低植株氮损失,提高其氮肥利用率。此外,供给NH4+-N的水稻叶片中NH4+含量、谷草转氨酶活性及叶片组织pH值均高于其他氮形态处理,表明植物体内NH4+浓度增加而引起的氨挥发可能是导致植物氮损失的原因之一。

单级好氧和限氧污水处理系统中总氮损失的微生物学机理

近年来,单级好氧和限氧污水处理系统中总氮损失的现象引起了人们的普遍关注,本文对这种现象的微生物学机理及研究现状进行了阐述,主要是几类细菌的单独脱氮或者它们之间的协同脱氮,包括自养(亚)硝化菌单独脱氮、好氧反硝化菌单独脱氮、(亚)硝化菌和好氧反硝化菌的协同脱氮以及(亚)硝化菌和厌氧氨氧化菌的协同脱氮.与传统的硝化-反硝化脱氮工艺相比,这些脱氮新途径具有不可比拟的优越性,对于强化污水生物脱氮具有重要意义.

内环流颗粒污泥床硝化反应器的氮损失(英文)

对内环流颗粒污泥床硝化反应器的氮损失现象进行了研究,结果表明氨逃逸是氮损失的主要致因.基于双膜理论和热力学原理,构建了氨逃逸的动力学模型,并分析了氨逃逸的影响因子.该模型预测值与反应器实际运行过程中实测的氮损失量基本吻合.进一步对影响氨逃逸的因素进行了参数灵敏度分析,结果表明,pH值对氨逃逸速率的影响程度最大.

腐殖酸保氮剂对降低堆肥过程中氮损失的影响

研究不同量腐殖酸对鸡粪堆肥进程和氮损失的影响,为减少氮素损失、提高堆肥产物的品质提供技术支持。结果表明,添加保氮剂提高了堆肥高温阶段温度,降低了堆体中水分含量,提高了堆体中全氮、硝态氮和铵态氮含量;相对于CK处理,添加发酵物料干重1%(B1)、2%(B2)、3%(B3)的腐殖酸,氮含量提高了0.13%、0.20%、0.22%,干物质的损失率减少了0.36%、1.33%、3.73%。B1、B2、B3处理的氮损失率分别为25.37%、20.15%、15.48%,氮损失减少率分别为7.24%、12.46%和17.13%。

排水氮运移模型对地表和地下排水量和硝态氮损失的模拟评价

以排水模型(DRAINMOD)为基础发展起来的排水氮运移模型(DRAINMOD N),可用于研究排水系统对作物生长和各水文要素的影响,以及农田排水土壤中硝态氮的运动和去向,适用于浅地下水位和较湿润地区。本文对模型的氮运移原理和参数输入要求进行了详细描述,采用加拿大安大略省南部EugeneF.Whelan试验站自由排水和控制排水 地下灌溉两种水位管理条件下,1992～1994年3年来的地表径流和地下排水水量及硝态氮损失观测值对模型进行了模拟验证。图形显示和统计参数指标分析表明,模拟值与观测值拟和较好,表明模型具有良好的模拟性能,可用于预测地表、地下排水量和硝态氮的损失,是评价不同农业管理措施对土壤中氮运移的有效工具。

农田土壤活性氮损失现状和生物炭调控途径研究进展

农田N^( 2) O排放与NO^(-)_(3)-N淋失是土壤活性氮损失的主要途径,是全球活性氮污染的重要来源,对全球气候变化和水质安全构成严重威胁。农田活性氮的产生途径与土壤硝化和反硝化作用密切相关,不同种植体系下土壤硝化和反硝化过程存在很大差异,尤其是我国甘蔗等经济作物连作农田长期大量施肥导致大面积土壤加速酸化、土壤硝化程度不断加强,直接影响到农业源活性氮库的变化趋势和控制策略。近年来,生物炭作为一种被广泛关注的多功能化炭基土壤调理剂,在农田活性氮转化调控、土壤改良、农作物稳产增产中具有重要的应用潜力。综述了农田活性氮的损失现状、主要影响因素及其关键微生物过程,指出了生物炭在农田活性氮转化和氮素循环利用中的潜在调控途径,并展望其未来研究发展方向,为我国农田活性氮污染控制、氮肥高效利用以及农业高效绿色与可持续发展研究提供新思路。

硫酸-高氯酸消解植物样品的氮损失研究

通过控制高氯酸加入浓度及消解温度,探讨硫酸-高氯酸消解法的氮损失过程,探索其最佳的消解条件。结果表明:消解温度是决定植物样品氮损失的关键因素,而铵离子形态的氮损失受高氯酸加入浓度、消解温度的影响显著;高氯酸加入浓度与高温消解温度共同影响植物样品消解的完成时间;0.30mL的蒸馏水加入量、低温120℃、高温260℃的消解条件,能够在获得较快消解速率的同时,有效地控制氮的损失。

鸡内源氮损失量与内源能排出量相关性分析

用32只400日龄海兰褐父母代种公鸡来研究鸡内源排泄物中内源氮损失量与内源能排出量的相关性。结果为:鸡内源氮损失量和内源能排出量之间呈现出强相关关系,相关系数r=0.97(P<0.01),二者的直线回归方程为:y^=21.02+36.21x,回归系数b=36.2KJ/g。表明内源排泄物中代谢粪氮的能值与尿的能值不同,粪中氮的能值高于尿中氮的能值。用内源排泄物中氮的能值代替尿的能值进行代谢能的校正更为合理。

氮、磷、钾配施对水稻植株氮损失的影响

在溶液培养条件下,以水稻为材料,采用15N示踪法研究了氮、磷、钾配施对水稻植株氮损失的影响。结果表明,对前期正常供应养分的水稻幼苗进行为期2周的不同氮、磷、钾配合处理,水稻植株生物量增加,不同氮、磷、钾配合处理对地上部和根部氮含量具有显著影响,含氮处理氮含量明显高于无氮处理,但其15N丰度却低于无氮处理,说明含氮处理增加了水稻植株含氮量并稀释了前期吸收的15N,同时含氮处理铵态氮含量高于无氮处理,说明含氮处理增加了水稻植株中铵态氮含量。不同氮、磷、钾配合处理下水稻氮损失率在15.18%～34.35%之间,氮、磷、钾任意两者配施均降低植株氮损失率,并提高植株体内谷草转氨酶活性,降低质膜透性,但以氮、磷、钾配合处理植株氮损失率最低,谷草转氨酶活性最高,质膜透性最低。

猪内源氮损失的调控

综述了猪内源氮损失、影响猪内源氮损失的因素及减少猪内源氮损失的措施 ,这有助于降低猪内源氮排出 ,提高氮的利用率 。

亚硝化颗粒污泥系统中氮损失特性分析

对亚硝化颗粒污泥系统在启动和运行过程中氮的损失特性进行了考察。结果表明，当进水氨氮容积负荷为1．2kg／（m^3·d）时，系统氮损失率保持在20％左右，而且在第45-58天期间氮损失率有上升趋势。分析认为氮的损失主要归因于发生在颗粒污泥内部的反硝化过程，而氨氮吹脱、厌氧氨氧化等对其贡献微弱。随着颗粒污泥粒径的逐渐增长和结构的愈加密实，反硝化效果不断增强。另外，亚硝化颗粒污泥系统具有良好的COD去除效果，COD容积负荷为2．4kg／（m2·d）时，COD去除率稳定在70％左右。COD好氧降解量的减少被增强的缺氧降解过程（反硝化）所弥补。

尿素装置氨氮损失综合治理探讨

针对尿素装置每日损失氨 19 36t状况 ,从工艺、设备、电机等方面阐述氨氮损失情况 ,给出综合治理设想 ,探讨可能出现的问题及对策。认为彻底解决尿素装置生产排污中氨氮超标问题是可行的。

牛场粪水施用对华北小麦/玉米产量及氮损失的影响

为探讨牛场粪水施用对作物产量、氮素利用率和氮素损失的影响,本研究以小麦和玉米为研究对象,在华北地区进行了田间试验,以不施氮肥为对照(CK),遵循等氮量原则,设置4个氮肥处理:常规化肥(撒施,CF)、粪水化肥配施(化肥撒施,粪水浇灌,CSF)、粪水浇灌(CS)和粪水深施(CSD)。结果表明:施氮肥处理相比不施氮肥显著增加了作物产量和氮素损失。相比常规化肥处理,施用粪水处理不会降低小麦籽粒和青贮玉米产量,且施用粪水能提高作物氮素利用率,CSD处理的效果最好。相比CF处理,CSF和CS处理不管在小麦季还是在玉米季都会增加氨挥发量,在小麦季分别增加了5.6%和27.1%,在玉米季分别增加了7.8%和14.7%。CSD处理相比CF处理则会降低氨挥发量,小麦季和玉米季分别减少了15.3%和12.6%。不管在小麦季还是在玉米季,相比化肥处理,施用粪水都能显著降低氮淋失量;与CF处理相比,CSF、CS和CSD处理的小麦季的氮淋失量分别减少了38.5%、66.7%和35.8%,玉米季的氮淋失量分别减少了22.6%、39.2%和57.8%。研究表明,粪水深施是华北地区在保证作物产量的情况下,提高氮素利用率和降低氮素损失的有效措施。

长三角地区蔬菜生产的活性氮损失和温室气体排放估算

基于相关统计数据,本文采用生命周期评价(LCA)方法,研究了长三角地区三省一市蔬菜生产的活性氮损失和温室气体排放。结果表明:长三角地区蔬菜生产的活性氮损失和温室气体排放潜值较高,2012—2016年平均分别为103 kg N·hm^-2和5930 kg CO2-eq·hm^-2;不同年份间活性氮损失和温室气体排放差异显著,2015年活性氮损失和温室气体排放潜值最低,分别为95 kg N·hm^-2和5618 kg CO2-eq·hm^-2,其活性氮损失和温室气体排放潜值分别较其他年份低6.5%~12.3%和3.5%~9.0%;5 a平均活性氮损失和温室气体排放潜值露地蔬菜分别为106 kg N·hm^-2和5157 kg CO2-eq·hm^-2;设施蔬菜分别为93 kg N·hm^-2和8760 kg CO2-eq·hm^-2;与该区其他省市蔬菜生产相比,浙江5 a平均活性氮损失低2.8%~13.7%,安徽温室气体排放潜值低1.4%~10.7%。针对蔬菜生产高氮肥投入、活性氮损失以及温室气体排放问题,在田间管理时可采取控制氮肥用量、优化施用氮肥、合理使用增效氮肥等措施。