不同施肥处理对农田土壤有机氮组分及其矿化的影响

有机氮作为土壤中氮的主要存在形式,其各组分对氮矿化贡献程度不同,因此了解有机氮组分及其对氮矿化贡献成为土壤供氮研究的重点。本文通过室内恒温培养法,采用Bremner法测定不同时间土壤中无机氮和有机氮各组分变化,研究不同施肥处理对典型农田土壤有机氮组分及其氮矿化贡献的影响。研究发现,施加尿素促进土壤有机氮矿化,并随着添加量增加矿化作用越强。施加有机粪肥并未显著改变土壤氮的矿化。施加秸秆改变土壤氮素转化的方向,使得固定作用大于矿化作用,土壤出现氮的净固定,并随着添加量增加固定作用越强。通过对有机氮各组分与矿化累积量相关关系分析发现,尿素处理中酸解氨态氮是矿化作用的主要贡献组分,而秸秆处理中酸解未知态氮成为氮矿化的主体。造成有机氮组分对氮矿化贡献的差异主要原因是施肥种类和肥料与土壤的相互作用。综上所述,在实际农业施肥过程中,采用化学肥料与外源有机肥料配施可以有效地提高土壤肥力和改善作物产量。

土壤空间变异对溶解性有机氮淋失风险影响的模拟研究

本文应用COMSOL软件对土壤中溶解性有机氮(DON)的迁移转化过程进行了模拟,采用局部敏感性分析和全局敏感性分析两种方法,探究了土壤初始状态和土壤水力学参数的空间变异对土壤水分渗漏和DON淋失的影响。结果表明:土壤累积水分渗漏量与初始基质势的大小正相关,累积DON淋失量的大小与初始基质势以及DON初始含量的大小正相关。土壤在弱变异条件下,累积水分渗漏量的不确定性主要是由饱和导水率(K_(s))和饱和含水率(θ_(s))的空间变异引起的,累积DON淋失量要受到K_(s)的影响;在中等变异条件下,累积水分渗漏量和累积DON淋失量都对K_(s)的波动更为敏感。对于大尺度地区,土壤在弱变异条件下,大部分区域水分渗漏和DON淋失程度一致,在中等变异条件下,土壤水分渗漏和DON淋失量空间分布不均匀性增大,部分区域会发生大规模的水氮淋失。在水氮管理中考虑土壤空间变异特征,有利于降低土壤水分渗漏和DON淋失量,减轻土壤养分的流失,进而降低DON向地下水的淋失风险。

施肥类型和水热变化对农田土壤氮素矿化及可溶性有机氮动态变化的影响

为了揭示土壤水分、温度和添加不同氮肥对大沽河流域农田土壤氮素矿化的影响,设置对照(CK)、添加尿素N 120mg·kg^(-1)(Ur)和添加尿素N 36 mg·kg^(-1)+有机肥(相当于添加N 120 mg·kg^(-1),UM)这3个处理进行为期84 d的室内恒温培养实验,实验共设3个培养温度(15、25和35℃)和3个水分梯度[60%、75%和90%田间持水量(WHC)].结果表明,施肥类型和培养温度对土壤氮素矿化速率、累积矿化量和氮潜在矿化势(N0)均具有显著影响(P<0.01).与CK处理相比,Ur和UM处理的矿化速率和累积矿化量分别增加了1.46~8.17和2.00~8.15倍.各施肥处理的土壤氮矿化速率和累积矿化氮量随温度升高而增加,且各温度梯度之间差异均达到显著水平(P<0.05).与未施肥处理相比,Ur和UM施肥处理均能够显著提高土壤中可溶性有机氮(SON)的含量,且施肥处理土壤中SON含量与氮素累积矿化量之间有显著负相关关系,表明SON作为一个不可忽视的组分,参与了土壤氮素矿化过程.升高温度能显著提高土壤中SON的矿化速率和矿化强度,但水分对各处理土壤的SON无显著影响.此外,施肥处理显著降低了土壤氮矿化的温度敏感性(Q10)(P<0.05),尿素配施有机肥处理的土壤的氮矿化温度敏感系数最低(Q10=1.01),说明配施有机肥显著降低了土壤氮素矿化速率对温度变化响应的强度,这有利于减缓高温条件下矿质氮的释放速率,并提升作物对氮素的利用效率.

沁水盆地煤层气井排采水地球化学特征及来源示踪

次生生物气与地下水之间存在一定的关系,特别是在煤层气等天然气储层中,了解地下水与次生生物成因甲烷之间的关系对于天然气勘探和开发具有重要意义。基于中国沁水盆地6个区块的57个煤层气井排采水和3个河水样品的化学组成、氢氧同位素组成(δ18O_(H_(2)O))和δD_(H_(2)O)以及溶解无机碳(DIC)碳同位素组成(δ13C_(DIC)和Δ14C_(DIC)),深入剖析地下水与次生生物成因甲烷之间的复杂关系。结果表明:氢氧同位素分布在大气降水线附近,煤层气井排采水主要来源于大气降雨,硫酸盐微生物还原作用是郑庄和阳泉区块氘同位素富集的主要原因。研究区煤层气井排采水化学组成以Na⁃HCO_(3)型为主,其变化受到水—岩相互作用、阳离子交换等过程的控制。沁水盆地6个研究区块煤层气井排采水的稳定碳同位素呈现高δ13C_(DIC)值(-4.19‰~34.80‰,平均为16.51‰)且与溶解无机碳含量呈明显正相关关系可能是微生物产甲烷作用的结果。煤层气井排采水中δ13C_(DIC)与SO_(4)^(2-)的负相关性以及δ正漂移等指标也指向沁水盆地不同成熟度煤岩中次生生物成因甲烷的广泛存在。δ13C_(DIC)与镜质体反射率(R_(Omax))的负相关性进一步表明沁水盆地不同成熟度煤层中广泛存在次生生物成因甲烷,且在浅埋藏和成熟度较低的煤层中最为显著。地球化学与微生物学的结合将会进一步阐明次生生物甲烷的形成途径和机制。