Study of Dynamics of Floodwater Nitrogen and Regulation of Its Runoff Loss in Paddy Field-Based Two-Cropping Rice with Urea and Controlled Release Nitrogen Fertilizer Application

The article deals with the effects of urea and controlled release nitrogen fertilizer （CRNF） on dynamics of pH, electronic conductivity （EC）, total nitrogen （TN）, NH4^＋-N and NO3 -N in floodwater, and the regulation of runoff TN loss from paddy field-based two-cropping rice in Dongting Lake, China, and probes the best fertilization management for controlling N loss. Studies were conducted through modeling alluvial sandy loamy paddy soil （ASP） and purple calcareous clayey paddy soil （PCP） using lysimeter, following the sequence of the soil profiles identified by investigating soil profile. After application of urea in paddy field-based two-cropping rice, TN and NHa＋-N concentrations in floodwater reached peak on the 1st and the 3rd day, respectively, and then decreased rapidly over time; all the floodwater NO3--N concentrations were very low; the pH of floodwater gradually rose in case of early rice within 15 d （late rice within 3 d） after application of urea, and EC remained consistent with the dynamics of NH4^＋-N. The applied CRNF, especially 70% CRNF, led to significantly lower floodwater TN and NH4^＋ concentrations, pH, and EC values compared with urea within 15 d after application. The monitoring result for N loss due to natural rainfall runoff indicated that the amount of TN lost in runoff from paddy field- based two-cropping rice with urea application in Dongting Lake area was 7.47 kg ha^-1, which accounted for 2.49% of urea- N applied, and that with CRNF and 70% CRNF application decreased 24.5 and 27.2% compared with urea application, respectively. The two runoff events, which occurred within 20 d after application, contributed significantly to TN loss from paddy field. TN loss due to the two runoffs in urea, CRNF, and 70% CRNF treatments accounted for 72, 70, and 58% of the total TN loss due to runoff over the whole rice growth season, respectively. And the TN loss in these two CRNF treatments due to the first run-off event at the 10th day after application to early rice decreased 44.9 and 44.2% compared with urea, respectively. In conclusion, the 15-d period after application of urea was the critical time during which N loss occurred due to high floodwater N concentrations. But CRNF decreased N concentrations greatly in floodwater and runoff water during this period. As a result, it obviously reduced TN loss in runoff over the whole rice growth season.

不同配置乡村植被缓冲带阻控径流污染特征研究

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观测不同缓冲带对地表径流及其主要污染物(TN、TP、COD)的削减效果。结果表明:林地和3°、8°横垄耕地缓冲带对径流的拦截效率较高,减流率分别达到了62.4%、52.0%和60.6%,径流量随雨强增大先升高后下降。与8°坡耕地缓冲带相比,降坡(3°)处理竖垄、横垄缓冲带泥沙流失量分别降低53.3%、50.9%。降雨产流的养分流失以氮素和有机质为主,林地缓冲带对径流NH4+-N的拦截率平均高达95.2%,此外降坡和横垄耕作措施也能有效减少径流冲刷的氮素流失。不同处理缓冲带对径流TP均有较好的拦蓄效果。3°、8°横垄耕地缓冲带CODMn流失量较低,拦截率达到53.0%、58.6%。林地缓冲带中高覆盖度的植被和发达的根系能够有效减缓降雨对地表的冲刷,减少径流和养分流失。在南方丘陵山地的乡村地区实施横坡垄作是拦蓄径流、降低面源污染风险的有效措施。

秸秆和生物炭对紫色土坡耕地产流产沙与氮素流失的影响

[目的]探究不同添加量的秸秆和生物炭对紫色土坡耕地的具体改良效果,从而为合理防治三峡库区水土流失提供理论参考。[方法]采用人工模拟降雨的方法,以裸坡为对照,研究了紫色土中添加水稻秸秆(施用量4,7,10 t/hm^(2))和生物炭(含量13,39,65 t/hm^(2))对紫色土坡耕地产流产沙与氮素流失的影响。[结果](1)高强度降雨条件下,紫色土混掺生物炭加快了坡面产流进程,而施加碎混秸秆能延长起始产流时间、削减产流速率;(2)紫色土添加生物炭后累积产沙量较对照增加了0.64%~66.29%,而施加碎混秸秆后减少了42.58%~70.27%,且施加碎混秸秆对坡面产沙的抑制效应远强于对坡面产流的控制作用;(3)地表径流中氮素流失过程以NO-3-N为主,且TN,NO-3-N和NH+4-N的流失量和养分流失模数整体表现为生物炭处理最大,碎混秸秆处理最小。[结论]紫色土坡耕地施加碎混秸秆能促渗阻流、有效控制水土及养分流失,而短期施加生物炭可能会产生负面影响。

梁子湖流域降雨径流过程及氮磷流失对不同景观格局的响应

景观格局决定小流域能源流动与水沙过程,是影响氮磷流失的重要因素。以湖北梁子湖流域的双溪(农林复合型)和石桥(林地型)2个典型小流域为研究对象,在自然降雨条件下,于2016年1-12月对流域出口断面水质水量进行了连续监测,并结合丰水期典型次降雨径流过程,探讨了不同景观格局下小流域降雨径流过程和氮磷输出特征,为梁子湖环境综合治理提供一定的科学依据。结果表明:(1)降雨径流过程在不同景观格局小流域内呈现出明显差异。相比于双溪小流域,石桥小流域产流能力较强,径流过程呈现出汇流时间较短、径流响应速度较快、径流模数较大的趋势;(2)双溪小流域总氮(TN)和总磷(TP)月均输出浓度范围分别为1.29~4.28 mg/L和0.04~0.22 mg/L,均高于石桥小流域(TN:0.62~1.90 mg/L;TP:0.02~0.11 mg/L),其中硝态氮(NO_(3)^(-)-N)是氮素流失的主要形态,占TN流失的51.8%~88.2%。相比于石桥小流域,双溪小流域的NO_(3)^(-)-N/TN较大。2个小流域的氨氮(NH_(4)^(+)-N)和亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N)输出浓度均较低并且无明显变化趋势;(3)双溪小流域的TN和TP月均输出通量范围分别为1.83~20.03 g/s和0.04~1.45 g/s,均高于石桥小流域(TN:0.62~10.01 g/s;TP:0.01~0.54 g/s),且与同时段流量呈现显著正相关关系(P<0.01);(4)双溪小流域的TN和TP流失强度分别为3.68和0.20 t/(km^(2)·a),分别是石桥小流域的1.32倍和1.30倍。氮磷流失主要集中在降雨频繁的4-7月,占全年流失负荷的70%以上。综上,梁子湖流域景观格局显著影响养分流失,优化土地利用配置和科学合理施肥是改善该流域水环境的科学措施。

不同厚度降解地膜对坡耕地溶解态氮磷流失的影响

[目的]为探究降解地膜覆盖对径流及溶解态氮磷流失的影响。[方法]利用野外原位径流小区,以覆膜垄作花生种植为研究对象,设置0.003 mm厚聚乙烯普通地膜覆盖处理(PF)和厚度为0.006 mm(BF1),0.008 mm(BF2),0.010 mm(BF3),0.012 mm(BF4)的降解地膜覆盖处理及未覆膜处理(CK),测定不同处理在自然降雨条件下的径流量及径流中铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、速效磷(PO_(4)^(3-)-P)浓度,分析不同厚度降解地膜覆盖条件下径流及养分流失特征。[结果](1)降解地膜降解所需时间随地膜厚度的增加而增加。(2)各处理的累积径流量由小到大为BF1<BF2<BF3<PF<CK<BF4,BF1与BF4之间差异显著(p<0.05)。(3)与CK相比,各覆膜处理均能不同程度减少氮磷累积流失量。其中,BF1处理对NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N流失量的削减效果较好,而BF2处理对PO_(4)^(3-)-P流失量的削减效果较好。(4)在5个覆膜处理中,BF4处理的NO_(3)^(-)-N和PO_(4)^(3-)-P流失量最高,而BF3处理的NH_(4)^(+)-N流失量最高。[结论]研究结果可为防治覆膜坡耕地水土及养分流失、解决农业面源污染等问题提供理论基础,对绿色农业发展和生态可持续发展具有重要意义。

控释氮肥减量对作物产量、氮素吸收与径流损失的影响

玉米蔬菜轮作是我国南方丘陵山地农区一种主要的旱地种植方式。为指导施肥,减少农业面源污染,于2020—2021年持续开展定位试验,探究控释氮肥及减氮处理对玉米小白菜轮作体系作物产量、氮素吸收残留、氮素径流损失的影响。试验共设置6个处理:CK,不施氮肥;U,常量施用普通尿素;CRU,施用等氮量的控释氮肥;90%CRU,施用控释氮肥,并较常量减氮10%;80%CRU,施用控释氮肥,并较常量减氮20%;70%CRU,施用控释氮肥,并较常量减氮30%。结果表明,与U处理相比,玉米在减氮20%条件下未显著减产,小白菜在减氮30%时均未显著减产。与U处理相比,合理施用控释氮肥可使总氮流失量显著(P<0.05)降低25.3%~43.5%,以70%CRU处理的总氮流失量最少。径流水中的氮素流失主要以颗粒氮为主,占比60.0%~67.0%。与U处理相比,除70%CRU处理外,其他施用控释氮肥处理的玉米地上部氮素积累量无显著差异;80%CRU处理的氮肥利用率显著提高9.4百分点。与U处理相比,施用控释氮肥0~80 cm各土层的总氮、铵态氮、硝态氮含量均未显著增加,不会提高土壤无机氮的流失风险。综上,在该试验条件下,与U处理相比,80%CRU处理可以在确保产量不降低的同时,减少氮素投入,降低氮素径流损失,提高肥料利用率,是试验条件下较为合理的施肥方式。

不同农作措施下紫色土坡耕地氮磷流失特征

为揭示不同农作措施下径流氮磷流失变化特征,基于2020年12场次的自然降雨产流事件,分析了顺坡无施肥(对照,CK)、顺坡混合施用有机肥和化肥(T1)、顺坡单施化肥(T2)、顺坡单施化肥增量(T3)、横坡单施化肥(T4)5种处理下径流量及径流中总氮(TN)、总磷(TP)质量浓度与流失量、氮磷比(TN/TP)的变化特征.结果表明:①各处理径流TN,TP最高质量浓度均发生在施肥后的前6次降雨,其中的4次降雨事件造成了超50%的总氮、总磷流失.②与单施化肥相比,有机肥化肥配施的径流TN,TP流失量没有显著差异,且径流TN,TP质量浓度与施肥后天数都呈极显著线性负相关(p<0.01).③和顺坡耕作相比,横坡垄作可以显著削减76.85%的径流量、75.12%的径流总氮流失量和87.97%的径流总磷流失量.④CK处理的TN/TP显著高于T2和T3(p<0.05),但与T1,T4差异无统计学意义(p>0.05),所有处理下全年超50%的TN/TP≥50,表现为磷限制.

碎石含量对三峡库区坡耕地土壤氮磷流失特征的影响

坡耕地是三峡库区水土流失的主要来源,导致土壤养分的损失,严重影响库区生态环境建设与社会经济可持续发展。库区坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显,但目前对含碎石坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征的研究尚不多见。该研究通过设置3个降雨梯度(60、90、120 mm/h)和4种碎石含量(0、10%、20%、30%),开展人工模拟降雨试验,分析各试验条件下含碎石土壤产流产沙和氮磷流失特征。结果表明:1)碎石主要通过改变土壤结构以增大产流产沙量来促进氮磷流失,而对相应流失速率与流失浓度的变化规律影响较小,不同碎石含量下泥沙产量的变异系数更高,且泥沙中不同碎石含量下的氮磷流失量显著性差异更强(P<0.05);2)泥沙中累计磷流失量略微大于氮流失量,有效磷几乎不随泥沙流失,有效氮约占全氮流失量的15%;径流中氮素流失量几乎为磷素的10倍且以有效氮为主,占总氮流失量的75%,有效磷占总磷流失量的25%;3)不同碎石含量下有效氮流失规律大致相同,径流中硝态氮约占有效氮流失量的70%,而泥沙中则以铵态氮为主,约占65%;4)不同碎石含量下土壤中氮磷元素均以随侵蚀产沙流失为主,累计产沙量与氮磷元素随侵蚀产沙流失量均在20%碎石含量下达到极大值,10%碎石含量下流失量相对较小,因此泥沙库区坡耕地氮磷流失防治应以减少侵蚀产沙为主,注意大雨暴雨多发季节的水质监测与施肥控制。同时可对土中碎石进行清除使其保持在不高于10%水平。研究结果可为三峡库区含碎石坡耕地水土流失防治和氮磷流失治理提供科学参考。

自然降雨和施用缓释肥对北运河上游大田氮磷径流流失的影响

在北运河上游流域,通过大田监测试验,研究了自然降雨条件下不施肥(T_(1))、传统施肥(T_(2))、缓释肥(T_(3))3种不同施肥处理玉米生长季氮磷径流流失的影响。结果表明:当流域内12 h内降雨量超过30 mm时,土壤含量水呈饱和状态,由此地表径流液产生;若在1 h内降雨量超过30 mm,则会加剧径流的产出。与T_(2)处理相比,T_(3)处理的总氮、总磷、铵态氮、硝态氮流失量均偏低,分别低15.3%、24.2%、10%和12%,但未达到显著性差异。T_(3)处理的总氮流失率为0.07%,较T_(2)处理减少46.2%;T_(3)处理的总磷流失率为0.13%,较T_(2)处理减少71.7%;T_(3)处理的硝态氮流失率为0.06%,较T_(2)处理减少25%。综上,与传统施肥相比,施用缓释肥在减少氮磷流失方面能起到一定的减排作用,对科学推广缓释肥和评估缓释肥对氮磷流失的减排效果提供了数据支撑。

红壤坡地果园产流产沙及氮磷流失对坡面水土保持措施的响应

坡地果园随降雨-径流-侵蚀-养分输出过程所带来的土地生产力衰退及水体污染是制约红壤丘陵区经济发展和生态安全的关键问题之一。为明确降雨条件和水土保持措施对产流产沙和氮磷流失特征的定量影响,本研究以江西水土保持生态科技园2020—2022年的坡地果园径流小区次降雨-径流观测数据为基础,分析不同水土保持措施下降雨量、降雨强度对含沙量、径流系数的定量影响,进而分析产流产沙与氮磷流失的定量关系。研究结果表明:(1)不同水土保持措施下,含沙量、径流系数随降雨量、雨强的变化趋势存在差异,带状植草(S1)、全园植草(S2)、水平梯田(S3)、水平梯田+梯壁植草(S4)相比清耕对照(CK)的平均含沙量分别降低17.8%、42.3%、22.6%、47.9%,平均径流系数分别降低60%、71.8%、26.4%、56.4%,植被措施相比工程措施能更好地调节径流,工程措施相比植被措施能更好地拦截泥沙;(2)在S1、S2、S3、S4、CK条件下,可溶性总氮总氮(STN TN)分别为48.2%、45.6%、44.2%、45.9%、45.7%,可溶性总磷总磷(STP TP)分别为52.9%、50.0%、47.2%、45.2%、47.4%,表明不同措施相比对照条件,氮磷的流失形态并未出现显著的变化;(3)S1、S2、S3、S4相比CK,TN的平均浓度变化分别为-8.2%、-13.4%、15.0%、-12.1%,STN的平均浓度变化分别为-3.2%、-13.6%、11.4%、-11.7%,TP的平均浓度变化分别为-10.5%、-21.0%、39.5%、10.5%,STP的平均浓度变化分别为0、-16.7%、38.9%、5.5%,相比工程措施,植被措施对于氮磷流失浓度的控制能起到更为关键的作用。研究成果对于红壤丘陵区果园坡地水土保持措施合理布设具有重要意义。

秸秆覆盖和绿肥种植对丘陵茶园氮磷流失的影响

采用野外天然降水径流监测试验,研究以千岛湖库区为代表的南方丘陵茶园的氮磷养分流失特征,以及覆盖秸秆和种植绿肥(鼠茅草,Vulpia myuros)对土壤氮磷养分流失的影响。结果表明,试验区茶园的降水径流主要产生在1—9月,其中,3—7月产流量较大,6月氮磷流失量最高。与常规种植处理相比,茶园覆盖秸秆和种植绿肥处理的径流水量分别显著(P<0.05)减少51.4%和62.0%,泥沙流失量分别显著(P<0.05)减少63.6%和75.8%。硝态氮是茶园土壤无机氮流失的主要形态,总氮的流失量高于总磷。茶园覆盖秸秆和种植绿肥的处理下,土壤氮磷径流流失量较常规种植处理大幅减少,铵态氮流失总量分别显著(P<0.05)下降68.6%和79.4%,硝态氮流失总量分别显著(P<0.05)下降66.2%和75.8%,总氮流失总量分别显著(P<0.05)下降63.4%和75.9%,总磷流失总量分别显著(P<0.05)下降60.7%和72.2%。此外,采用覆盖秸秆和种植绿肥的措施还可提高土壤养分含量,增加茶叶产量,是适于南方丘陵茶园的生态环境友好型耕作模式。

Output Characteristics of Non-point Nitrogen and Phosphorus from a Typical Small Watershed in Yimeng Mountainous Area during a Rainstorm

[ Objective] The study aimed to reveal the output characteristics of non-point nitrogen and phosphorus from a typical small watershed in Yimeng mountainous area during a rainstorm. [Method] The dynamic changes of pollutant concentration, precipitation and flow during the rainstorm on August 12, 2010 were monitored at the outlet of Menglianggu watershed. [ Result] During the rainstorm, the generation of runoff was sudden and ephemeral, and the peak of the runoff lagged behind that of rainfall intensity; the concentration of AN and TN increased firstly and then tended to be stable, while NN concentration had no significance change at the beginning of the rainfall, then improved gradually and tended to be stable fi- nally; DOP concentration had no obvious change during the rainstorm, but the concentration of DIP, DP, PP and TP rose firstly and then tended to be stable, and the peak values appeared before the peak of the flow. In addition, the output concentration of TN and TP was far higher than the standard concentration of water eutrophication. [ Conclusion] The study can provide scientific references for the reasonable control of non-point source pollution pollution in Yimeng mountainous area.

典型农作措施对沙溪庙组壤质紫色土坡耕地径流氮流失的影响

明确典型农作措施对紫色土坡耕地径流氮(N)流失的影响可为优化面源污染防控措施提供科学依据。基于2019—2021年沙溪庙组发育的壤质紫色土坡耕地不同降雨等级次降雨产流事件,分析了常规施肥(CK),优化施肥(T1)和优化施肥+秸秆还田(T2)措施下径流、径流中总氮(TN)、硝态氮(NO3-N)及铵态氮(NH4-N)流失浓度和流失量的变化特征。结果表明,与CK相比,T1和T2的径流深分别减小了4.24%、12.71%,但减小程度不显著(P>0.05);CK与T1的径流系数相等,且比T2增加了12.5%(P>0.05);相比CK,T1和T2的TN浓度增加了19.35%、25.8%(P>0.05),TN流失量则均增加了11.54%(P>0.05),表明T1和T2的施用也有增加土壤N流失的潜在风险。与中雨、大雨和大暴雨事件相比,暴雨事件的径流深分别增加了6.5%—191.11%(P<0.05),而TN、NO_(3)-N及NH_(4)-N的流失量分别增加106.38%—177.14%(P>0.05)、32.14%—360%(P<0.05)及55.56%—600%(P<0.05)。与降雨量、径流系数相比,径流深与N流失指标间的相关系数更高(R^(2)=0.32—0.76),表明径流深更适合用于构建N流失预测模型。采用优化施肥和秸秆还田措施时要考虑其对土壤N滞留及无机态N随径流迁移的风险。

减量施肥条件下稻田径流氮磷流失特征的研究

为明确减量施肥下奉贤区稻田氮磷养分的径流流失特征,寻求适宜的田间施肥模式,基于田间小区径流试验,研究自然降水下常规施肥(CF)、减量施肥(JF)和优化施肥(YF)对水稻产量和稻田径流水中各种形态氮磷流失特征及输出负荷的影响。结果表明:上海市奉贤区当季水稻地表径流水量为2 714.91 m^(3)∕hm^(2),占农田年径流量的87.38%,主要发生于施肥较多、水量丰富的6-8月份。处理间径流水中的氮磷流失浓度在6月份出现峰值,之后逐渐下降,最后平均径流浓度依次为CF> JF> YF,YF处理因缓释肥能有效减缓肥料养分释放速度,径流水中的氮磷浓度始终保持较低,流失负荷量也相应较低,其中以NO3--N消减率最高。与CF处理相比,YF处理的籽粒产量虽减少1.91%,但两者表现无显著差异。总体而言,缓释肥减量20%处理既能稳定水稻籽粒产量,又能有效降低稻田内的氮磷径流损失风险,在实际生产中可采用该施肥模式。

基施缓释肥等氮替代化肥对径流氮素流失和青贮玉米生长的影响

[目的]探究配施两种释放方式不同的缓释氮肥对滇中地区坡耕地径流氮素流失及青贮玉米生长的影响,为滇中坡耕地水土保持提供理论依据和支持。[方法]通过研究自然降雨条件下的径流槽模拟试验,在等氮条件下设置普通尿素(CK),40%添加了硝化抑制剂的速溶诺泰克?21+60%普通尿素(处理I)和40%包膜缓释氮肥聚谷氨酸增效3代+60%普通尿素(处理Ⅱ)3个处理。[结果]生育期内各处理氮素流失呈先上升后下降的趋势,其中CK流失量最高,处理I和处理Ⅱ较CK有显著减少,总氮流失量分别下降了29.95%和16.77%,硝态氮分别减少了14.55%和6.53%,铵态氮分别减少了16.08%,8.24%。尿素配施缓释氮肥能够有效提高土壤全氮和铵态氮含量,减少硝态氮含量。处理I,Ⅱ较CK相比土壤全氮含量增加了3.25%和0.87%,铵态氮含量分别显著增加了30.57%,25.70%;较CK相比,处理I、处理Ⅱ硝态氮含量分别减少了22.49%和16.61%。[结论]3个处理间青贮玉米的产量无显著性差异,但配施缓释肥可以在保证土壤肥力和满足青贮玉米正常生长需求的同时减少坡耕地径流养分流失,其中配施缓释肥速溶诺泰克?21的效果更好。

黄河下游典型潮土区玉米地径流氮素流失特征

[目的]揭示自然降雨过程中黄河下游潮土区农田氮素随地表径流的流失特征,为地表径流水质预测及农业面源污染防控提供参考。[方法]采用定位试验的方法,在黄河下游典型潮土区进行夏季不同降雨条件下玉米地径流水质的连续监测,并分析了径流中TN(总氮)、DN(溶解态氮)、NN(硝态氮)和AN(铵态氮)的浓度变化过程、流失水平与强度及其影响因素。[结果](1)不同形态氮素浓度的峰值均出现在径流过程的前期,之后随降雨的持续,浓度曲线整体上呈下降的变化趋势;(2)径流中TN,DN,NN的EMC(次降雨事件污染物平均浓度)均超过或接近地表水Ⅴ类水质标准(2.00 mg/L),其中TN的EMC随降雨强度的增大依次是Ⅴ类水质标准的1.75,1.72,1.91,2.01倍,表明研究区域已存在明显的氮素污染风险;(3)径流中TN的流失以DN为主,而NN又以DN为流失主体,二者的EMC贡献率分别为56.75%~80.99%和72.78%~81.39%,并且在中、小降雨条件下贡献率更大;(4)TN,DN,NN,AN的流失强度和流失率均随降雨强度的增大而增大,各形态氮素流失强度和流失率的平均值分别为366.06,227.38,170.17,35.47 g/hm^(2)和39.55,24.30,18.07,7.46 g/(h·hm^(2));(5)Pearson相关分析结果显示:径流量和TSS(悬浮物)对AN浓度的影响较小,但对TN,DN,NN浓度的影响却十分明显;其中,中、小降雨条件下TN,DN,NN浓度与径流量之间均存在显著的正相关关系(p<0.05),且在小雨条件下相关性更为显著(p<0.01);大、暴雨条件下,TN浓度受到径流量和TSS的双重影响(p<0.05),且降雨强度越大,影响越强烈,但二者对DN,NN浓度的影响却并未达到显著水平。[结论]黄河下游潮土区夏季玉米地径流中各形态氮素的流失特征存在明显差异,可根据降雨强度的大小采取适宜的氮素流失防控策略,且控制径流并减少水土流失对提高氮素流失防治效率具有十分重要的意义。

缓释肥等氮替代尿素对坡耕地径流氮素流失和青贮玉米生长的影响

为比较单施尿素与尿素和缓释肥配施对云南坡耕地径流氮流失、土壤养分及青贮饲用玉米生长的影响作用。通过自然降雨下的径流槽试验,在等氮条件下按云南常规施肥量设置单施尿素(CK)、添加硝化抑制剂速溶诺泰克?21等氮替代40%的尿素+60%普通尿素(处理Ⅰ)和聚谷氨酸增效3代等氮替代40%的尿素+60%普通尿素(处理Ⅱ)3个处理。结果表明:生育期内尿素配施缓释肥的处理Ⅰ和处理Ⅱ与单施尿素CK处理相比,总氮、铵态氮和硝态氮流失浓度削减量最高分别为2.59,1.60,1.42 mg/L和1.61,1.38,1.25 mg/L;累计流失量与CK相比,处理Ⅰ、处理Ⅱ的总氮、铵态氮和硝态氮累计流失量分别削减18.56%,16.19%,24.31%和10.75%,8.73%,17.08%。在青贮玉米生育期内,配施缓释肥处理土壤较CK处理铵态氮含量分别显著提高13.94%~45.04%和9.63%~22.39%,硝态氮含量分别显著降低3.70%~29.91%,8.61%~12.55%,土壤微生物生物量氮含量分别显著提高22.13%~31.76%,11.80%~22.81%。尿素配施缓释肥也可以显著提高青贮玉米产量和植株氮吸收量,并通过显著提高植株粗蛋白和粗脂肪含量,降低粗灰分和洗涤纤维含量来提高其品质性状。相关性分析可知,径流氮流失与土壤氮含量、青贮玉米产量和植株吸氮量呈负相关关系,土壤氮素与产量和植株氮吸收均呈正相关关系,产量与植株氮吸收呈极显著正相关关系。综上所述,与单施尿素相比,尿素配施缓释氮肥能够减缓土壤氮素的硝化过程,显著增强土壤的固氮能力,维持土壤高氮素水平,进而提高青贮饲用玉米的产量和品质,为红壤坡耕地青贮玉米种植的施肥提供科学理论依据。

生草覆盖及配合化肥减量对柑橘园地表径流氮磷流失的影响

为探讨柑橘园生草覆盖及配合化肥减量对地表径流氮磷流失的影响,本研究于2014—2021年在湖北清江流域开展了连续7年的野外径流小区监测试验。在自然降雨条件下设置清耕对照(CK)、生草覆盖(KF)和生草覆盖配合化肥减量(BMP)3个处理,探讨生草覆盖及生草覆盖配合化肥减量对柑橘园周年及主要时期的地表径流量、氮磷流失量、氮磷浓度的影响。结果表明:与CK相比,KF和BMP处理均能显著降低柑橘园中的总氮(TN)和总磷(TP)流失量,且BMP处理效果更好,其中,KF处理TN和TP流失量分别降低48.2%和50.0%,BMP处理TN和TP流失量分别降低54.2%和57.1%,BMP对氮磷流失量的削减效果主要是生草覆盖所起的作用。与CK相比,KF和BMP处理径流量分别减少了44.3%和50.1%,产流系数分别降低了3.3个百分点和3.8个百分点;KF处理地表径流中TN和TP浓度分别降低了11.0%和14.1%,BMP处理地表径流TN和TP浓度分别降低了11.9%和18.8%。柑橘园氮磷流失风险期为4—8月,在6—7月暴雨施肥耦合期,BMP处理减排效果最好,TN和TP流失量分别降低了54.6%和64.4%,但仅比KF处理分别高2.7个百分点和6.9个百分点。研究表明,生草覆盖和生草覆盖配合化肥减量均能显著削减柑橘园地表径流氮磷流失量和地表径流量,且主要是通过生草覆盖降低地表径流量实现削减氮磷流失量,在氮磷流失风险期和暴雨施肥耦合期采取生草覆盖配合化肥减量措施能有效减少柑橘园地表径流氮磷流失。

控释复合肥对坡耕地花生产量及氮素流失的影响

【目的】坡耕地氮素易于流失,加重面源污染风险,也制约作物产量。试验研究了坡耕地一次性基施不同量控释复合肥的氮素径流损失,为提高坡耕地花生产量和效益,降低氮素损失提供理论依据。【方法】田间试验在山东临沂进行,供试花生品种为“‘花育25号’,供试控释复合肥(CRF)和普通复合肥(CF)N-P_(2)O_(5)-K_(2)O比例均为15-15-15。不施肥为对照处理(CK),控释复合肥和普通复合肥均设置800 kg/hm^(2)(100%CRF、100%CF)、560 kg/hm^(2)(70%CRF、70%CF)两个水平,共5个处理。于花生主要生育期采集肥料、植株和径流样品,测定肥料释放量、植株生物量和氮含量、径流水中硝态氮和铵态氮含量,成熟期花生测产。【结果】100%CRF处理籽仁产量较100%CF处理增加13.8%,70%CRF较70%CF处理增加12.4%,且70%CRF与100%CF处理籽仁产量差异不显著。70%CF处理花生出仁率与100%CF差异不显著,但显著低于两个CRF处理。100%CRF、70%CRF处理较100%CF、70%CF处理的氮素吸收量分别增加5.9%和6.0%。成熟期同等施肥量下,控释复合肥处理较普通复合肥处理干物质累积量增加7.1%~8.3%;不同施肥量下,70%CRF与100%CF处理无显著差异。控释复合肥降低了苗期和开花下针期径流水中硝态氮和铵态氮含量,之后的生育期施肥处理间硝态氮和铵态氮流失量之和差异不明显。100%CRF处理肥料对产量的贡献率为19.45%,较100%CF处理高102.6%,70%CRF处理的肥料贡献率为14.65%,较70%CF处理高74.4%。【结论】在坡面农田上,控释复合肥氮素缓慢释放,满足花生各生育期氮素需求,一次性基施显著提高花生氮素吸收量和花生产量,有效减少硝态氮和铵态氮地表径流损失,减少30%的肥料用量依然可以保证花生稳产。

密云水库库区不同植物篱模式下的氮磷阻控效应

筛选拦截效果最佳、经济效益最佳的植物篱模式,为密云水库水源保护区控制坡耕地氮磷流失提供技术参考。设置“桔梗+狗牙根”“丹参+狗牙根”“桑树+野牛草”“黄芩+野牛草”4种不同的植物篱模式,监测2020年天然降水条件下的地表径流、泥沙以及养分情况,分析不同植物篱模式下径流小区的产流和产沙情况,探讨不同植物篱对坡耕地地表径流、泥沙和养分的拦截效率及其影响因素。结果表明:4种植物篱种植模式都能够起到截流减沙,减轻水环境富营养化的作用,从而避免对下游水体的污染。其中“桑树+野牛草”植物篱效果最为显著,大雨雨强下可以减流57.96%,减沙96.64%,暴雨雨强下可以减流64.63%,减沙97.17%;对氮的相对拦截量为93.14 mg,相对拦截率约88.27%;对磷的相对拦截量为25.17 mg,相对拦截率约80.72%,能有效减少地表径流中的氮、磷含量。在考虑经济效益、社会效益和生态效益下,开展植物篱防控面源污染工作中,最佳的物种选择为“桑树+野牛草”,其次为“黄芩+野牛草”。野牛草在防控水土流失与面源污染方面效果十分显著,可以作为水土保持的先锋植物推广。