稻田氨挥发损失及减排技术研究进展

氨挥发是稻田氮素损失的主要途径,不仅降低了氮素利用率,还通过促进PM2.5形成和大气氮沉降造成严重的环境问题。本文通过查阅文献,分析了稻田系统氨挥发损失现状及相关影响因子,评价了国内外普遍采用的调整氮肥类型、有机废弃物资源化、添加土壤调理剂和优化水肥管理4种氮素减排措施的优劣,探讨了目前稻田氨挥发减排研究中存在的不足,为后期研究稻田氨挥发减排提供参考。

秸秆与缓控释肥配施对双季稻田氨挥发的控制效果

为减少双季稻田氨(NH_(3))挥发损失,以农民常规施肥采取的尿素一次性表施(CF)为对照,在氮肥深施条件下,设置秸秆还田(R_(1))、秸秆移除(R_(0))两种水稻秸秆利用方式和常规尿素(CU)、包膜尿素减量(PU)、控释尿素减量(LU)3种不同施肥模式,研究了在双季稻种植模式下深施、秸秆利用方式及施肥模式对稻田田面水氮浓度、pH值及NH_(3)挥发损失的影响。结果表明:早、晚稻NH_(3)挥发均主要发生在施肥后一周,且晚稻NH_(3)挥发量远大于早稻。不同施肥处理双季稻NH_(3)挥发总量依次为CF>CUR_(0)>CUR_(1)>LUR_(0)>LUR_(1)>PUR_(0)>PUR_(1);秸秆利用方式显著影响NH_(3)挥发,但对田面水氮素浓度影响较小。与R_(0)处理相比,R_(1)处理NH_(3)挥发显著降低了8.67%;施肥模式显著影响NH_(3)挥发和田面水氮素浓度。与CU处理相比,PU和LU处理NH_(3)挥发分别显著降低了75.68%和39.14%;秸秆利用方式与施肥管理交互作用显著,其中R_(1)与PU结合效果最佳,PUR_(1)处理较PUR_(0)处理可降低15.07%的NH_(3)挥发。研究表明,适当降低施氮水平,采取包膜尿素深施并搭配秸秆还田的施肥管理模式,是具环境友好性的氮肥管理模式。

不同基质组合对氮磷吸附能力的研究

就地利用菜地改建小型湿地系统可能是实现农村生活污水消纳和资源化利用的一种有效途径,其中菜园土与吸附基质的组合直接关系水体污染物中氮磷的净化效果.选取沸石、谷壳、活性炭、陶粒和菜园土作为试验基质,使用BET比表面积孔径分析仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪(EDX)对其进行表征,通过等温吸附试验分别筛选出对氮磷吸附效果较好的沸石和陶粒,设置菜园土∶陶粒∶沸石质量占比基质组合:F1(10∶0∶0)、F2(6∶2∶2)、F3(8∶1∶1)、F4(8∶2∶0)、F5(8∶0∶2)、F6(6∶1∶3)和F7(6∶3∶1).在低、中、高3种氮磷浓度下,通过吸附动力学试验筛选出去除效果最好的基质组合.结果表明:①5种单一基质中,活性炭、陶粒的比表面积(35.72、33.23 m^(2)/g)和微孔体积(2.20×10^(-1)、8.25×10^(-2) cm^(2)/g)均较大;沸石和陶粒表面呈粗糙多孔结构.②Freundlich和Langmuir等温吸附模型均能较好地拟合5种单一基质对氮磷的吸附,各基质对氮的饱和吸附量表现为沸石(2.00 mg/g)>陶粒(1.47 mg/g)>菜园土(1.17 mg/g)>活性炭(0.99 mg/g)>谷壳(0.21 mg/g),对磷的饱和吸附量表现为陶粒(1.28 mg/g)>活性炭(1.25 mg/g)>沸石(1.16 mg/g)>谷壳(0.80 mg/g)>菜园土(0.50 mg/g).③7种基质组合对氮磷吸附具有相似的动力学特征,Elovich模型、双常数速率模型和一级反应动力学模型均能较好地模拟基质组合对不同污染负荷条件下氮磷的吸附规律.④7种基质组合对氮磷的吸附速率均呈现先快后慢的趋势,最终于12~48 h趋于稳定.研究显示,F2、F4和F7基质组合对氮磷的去除效果均较好,但考虑菜地改造的简易性和可操作性,F4为最佳基质组合,其在3种不同氮磷浓度下对氮、磷的吸附量分别为0.36~0.68和0.10~0.39 mg/g.

横坡垄作和秸秆覆盖对红壤坡耕地氮磷流失的影响

为研究南方红壤坡耕地油菜-玉米轮作模式氮磷养分地表径流损失对不同耕作方式的响应机制,本文采用田间定位试验的方法,研究坡耕地顺坡垄作(CK)、横坡垄作(T1)、横坡垄作+秸秆覆盖(T2)、顺坡垄作+秸秆覆盖(T3)4个处理模式连续2 a对坡耕地氮磷养分地表径流损失的影响。结果表明:不同处理地表径流总量与氮磷流失总量均呈现出CK>T3>T1>T2,横坡垄作和秸秆覆盖处理均能有效降低坡耕地地表径流量和径流液中氮磷养分含量,其中T2处理对控制地表径流及氮磷损失的效果最好,较其他处理分别降低地表径流量、氮和磷流失总量24.46%~74.90%、39.60%~86.37%和36.84%~79.66%;坡耕地氮素流失以硝态氮为主,不同处理下径流液中全氮浓度与硝态氮浓度呈显著正相关关系。横坡垄作+秸秆覆盖对减少坡耕地土壤氮、磷素损失效果最好,观测期内横坡垄作+秸秆覆盖处理土壤全氮和全磷含量分别增加了19.42%和21.98%。研究表明,在南方红壤坡耕地上推广横坡垄作+秸秆覆盖的保护性耕作措施有利于降低氮磷径流损失风险、提高红壤坡耕地可持续生产能力。