施氮与灌水对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡及其利用率的影响

通过田间裂区试验研究了不同施氮量(N 0、150、210和270 kg/hm2)和灌水量(900、1200、和1500 m3/hm2)对夏玉米土壤硝态氮分布累积、氮素平衡以及氮肥利用率的影响。结果表明,夏玉米收获期各处理土壤硝态氮在表层(0—20 cm)含量最高,在0—200 cm剖面均呈现先减少后增加再减少的变化趋势;土壤剖面NO3--N累积量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理。作物吸氮量、氮素表观损失量均与施氮量和总氮输入量呈显著相关,氮素输入量每增加1 kg,作物吸氮量仅增加0.301 kg,而表观损失量增加0.546 kg,是作物吸氮量的1.8倍左右。随施氮量的增加土壤剖面中NO3--N的损失量逐渐减少。夏玉米子粒吸氮量和收获指数随施氮量的增加有增加的趋势;氮肥回收效率和氮肥农学效率均以处理W1500N150最高,分别为46.15%和12.98kg/kg;氮肥生理效率以处理W1200N150最大,为34.49 kg/kg。本试验条件下,以水氮处理W1500N150的土壤硝态氮残留量、表观损失量较低,夏玉米氮肥回收效率和农学效率较高。

不同碳源条件下污水处理反硝化过程亚硝态氮积累特性的研究进展

在常见的污水处理中,由于C/N比较低,造成反硝化过程碳源不足,进而影响脱氮效果,所以有必要在反硝化阶段外加碳源以保证充分的反硝化。研究表明,多种有机物质可以作为反硝化外加碳源,同时研究还发现反硝化过程中会产生亚硝态氮积累现象,而亚硝态氮可以为ANAMMOX工艺提供电子受体。结合现有对不同碳源条件下污水处理反硝化过程的研究,描述了反硝化过程亚硝态氮积累特性,并对其积累机制进行一定分析。

施氮量对冬小麦氮素吸收利用、土壤中硝态氮积累和籽粒产量的影响

为通过控制施氮量来实现高肥力条件下小麦的高产、高效、安全生产提供依据,以冬小麦品种‘藁8901’为材料,研究了高肥力条件下不同施氮水平对小麦氮素吸收利用、籽粒产量和土壤中硝态氮含量的影响。试验结果表明:在高肥力条件下,随着施氮量的增加,冬小麦的籽粒产量和植株吸氮量均是先增加后降低,籽粒产量和植株吸氮量均以N150最高,氮素生产力则以N0最高。在冬小麦的拔节期和成熟期,土壤NO3-N含量均随着施氮量的增加而增加,减少氮肥施入量能降低冬小麦拔节期和成熟期土壤0-100 cm土层中的硝态氮含量。施用氮肥能提高小麦拔节期和成熟期植株全氮积累量和土壤NO3-N积累量,但两者并非同步增加,土壤NO3-N积累量增加的幅度远远大于植株全氮积累量的增长幅度。在施氮量0-180 kg/hm2范围内时,植株全氮积累量有所增加,且土壤中硝态氮的积累量增加较为缓和;而在施氮量180 kg/hm2的基础上继续提高氮素用量,植株全氮积累量下降,而土壤硝态氮积累量却开始大幅度增加。据此综合考虑,冬小麦‘藁8901’的适宜施氮量应控制在150 kg/hm2左右。

施氮、钾和钼对菠菜不同生长阶段硝态氮积累影响研究初报

采用盆栽试验研究了肥料(氮、钾、钼)互作对菠菜不同生长阶段硝态氮积累的影响。结果表明,施肥对菠菜硝态氮积累的影响整体表现为:柄>叶,老叶>新叶;与生长前期相比,收获期各部位中硝态氮含量均有下降趋势。不施氮条件下,施钼极显著或显著地降低了菠菜生长前期和收获期叶片中硝态氮含量,降幅分别为19 3%和21 4%;施氮条件下,施钼仅显著降低了菠菜生长前期叶片中硝态氮含量,降幅达21 2%。在本试验条件下,单施钼比钼钾配施更有利于降低菠菜叶片中硝态氮的含量;钾与钼营养的相互效应,以及钾与钼之间如何平衡,似乎是影响施钼效果的关键。

以ORP作为SBR反硝化过程亚硝态氮积累过程控制参数

为避免序批式活性污泥法(SBR)工艺生物脱氮反硝化过程毒性更大的亚硝态氮(NO2--N)排入受纳水体,以缺氧/厌氧上流式厌氧污泥流化床(UASB)预处理的实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,考察了以氧化还原电位(ORP)作为SBR反硝化过程NO2--N积累控制参数的可行性.结果表明:对于4种不同N初始的ρ(NO3--N),NO 2--N均实现明显积累,积累速率分别为0.117、0.136、0.235、0.068/d.反应过程中,ORP曲线先后出现NO 3--N和NO 2--N拐点,表明硝态氮和亚硝态氮还原反应结束.对于有明显亚硝态氮积累的反硝化过程,仅以NO 3--N作为反硝化速率(rDN)的单值函数是不准确的,应以总氧化态氮计,如以NO 3--N作为底物,将其定义为'名义'rDN.温度分别为14.2、13.9℃低温,5种不同n(C)/n(N)条件下,亚硝态氮均积累,亚硝态氮峰值点为速率平衡点.当n(C)/n(N)低于理论值时,相对NOx--N→N2的全程反硝化碳源不充足,但相对于NO3--N→NO2--N的转化碳源充足.

灌溉与施氮对黑河中游新垦农田土壤硝态氮积累及氮素利用率的影响

通过田间试验系统研究了黑河中游边缘绿洲区新垦沙地农田不同灌溉与施氮量(0、140、221kgNhm-2和300kgNhm-2,分别为N0、N140、N221和N300)对2m土层土壤硝态氮的积累和分布、春小麦产量、植株吸氮量及氮肥利用效率的影响。结果表明:在378～504mm灌溉水平下,当施氮量大于221kghm-2(超过作物吸氮量)时会导致收获期NO3--N在根层土壤剖面的显著积累(50～140kghm-2);在灌溉量为630mm时,收获期各处理根层土壤NO3--N的积累量(25～47kghm-2)要低于播种前(58～63kghm-2)。当施氮量超过221kghm-2时,春小麦籽粒产量、地上干物质量、植株吸氮量、氮肥表观利用率及生理效率均不再显著增加,N221与N0、N140、N300相比,其籽粒产量分别提高46.7%、41.3%与9.5%,地上干物质量分别提高31.3%、25.2%与3.5%。灌溉水生产力的变化介于2.0～5.3kghm-2mm-1,氮肥生产力的变化介于6.3～10.8kgkg-1。研究还表明,灌溉与施氮对土壤贮水量的影响不显著,在378mm低灌水量时,小麦产量与地上干物质量无显著的影响,这说明在黑河流域新垦沙地农田系统低灌溉(灌溉量378mm)与221kghm-2施氮是最优的水肥耦合组合,因为在此管理模式下不仅可以获得相对较高的产量,而且灌溉水和氮素的利用效率较高,硝态氮的积累量较小。

污泥发酵耦合反硝化系统亚硝态氮积累特性

接种污泥发酵耦合反硝化系统污泥,以剩余污泥发酵上清液中有机物作为反硝化过程电子供体,通过批次试验研究碳氮比（ρ（COD）/ρ（NOx--N）及pH对反硝化过程N-NO2积累的影响。试验结果表明：在初始ρ（NO3--N）为30 mg/L,ρ（COD）/ρ（NOx--N）为1-3时,NO2---N积累量和积累速率随（ρ（COD）/ρ（NOx--N）增加明显升高,继续提高（ρ（COD）/ρ（NOx--N）对NO2--N积累影响很小,在反应过程中最大积累量达到（18.85±1.13）mg/L;p H对反硝化过程N-NO2？积累有明显影响,p H=7时N-NO2？积累速率最大,而NO2--N积累量按p H顺序依次为：p H=9,6,8,7。另外,本试验考察的污泥发酵耦合反硝化系统污泥在反硝化过程中亚硝态氮积累率（wNAR）维持在78%--95%范围内,并且反应初始（ρ（COD）/ρ（NOx--N）对其影响很小,可能是由于该系统的长期碳源电子供体有限,反硝化和发酵条件的引入导致反硝化菌合成硝态氮还原酶能力远远大于亚硝态氮还原酶的还原酶能力。

浅析水氮耦合对土壤硝态氮积累与淋失的影响

有很多因素会影响农田土壤硝态氮积累淋失量,其中较为重要的有施肥和灌水。水氮耦合作用对土壤中的硝态氮的累积和淋洗存在显著影响。过量施氮造成硝态氮在土壤中大量积累;降水和灌溉带入农田中的水分是累积在土壤中的硝态氮向下迁移引起淋失的必要条件,鉴于此,从水肥耦合的含义及其对农田土壤硝酸盐积累与淋失的影响等方面进行综述。

低温SBR反硝化过程亚硝态氮积累试验研究

采用SBR法处理经缺氧/厌氧UASB预处理的渗滤液,在SBR反硝化过程观察到明显的亚硝态氮积累现象.在此基础上,为深入了解反硝化过程亚硝态氮积累的机制,考察低温条件下5种类型碳源(甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠和葡萄糖)对SBR反硝化过程亚硝态氮积累的影响.结果表明,在温度为13.9℃情况下,甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠为反硝化碳源时,系统内均发生明显的亚硝态氮积累.此外,4种不同初始NO3--N浓度(64.9、54.8、49.3、29.5 mg/L)还原过程中,NO2--N最大积累浓度分别为37.8、21.5、25.2、18.8 mg/L,积累速率(N/VSS.t)分别为0.117、0.136、0.235、0.068 g/(g.d),并且ORP曲线先后出现"nitrateknee"和"nitrite knee"2个拐点,可分别指示NO3--N、NO2--N还原反应结束.

不同灌溉方式下设施土壤硝态氮的积累特征及其环境影响

以不同灌溉方式下设施土壤及番茄为研究对象,采用田间试验与室内分析相结合的方法,对连年采用沟灌、滴灌和渗灌灌溉方式的设施土壤硝态氮、全盐含量、pH及番茄果实硝酸盐含量、水分生产效率进行了研究。结果表明:三种灌溉方式土壤硝态氮、全盐含量均呈现出明显的表聚现象,0~20 cm土层范围内,滴灌处理硝态氮含量和全盐含量明显低于沟灌和渗灌处理;不同灌溉方式土壤的pH值均随着土层加深而升高,在0~30 cm土层范围,土壤pH值滴灌高于沟灌,沟灌高于渗灌。沟灌和渗灌番茄果实硝酸盐含量显著高于滴灌,沟灌和渗灌番茄果实硝酸盐含量差异不显著;渗灌和滴灌水分生产效率明显高于沟灌。土壤硝态氮含量与土壤pH值呈极显著负相关,与全盐含量呈极显著正相关。总之,设施土壤硝态氮积累与土壤全盐含量、pH值、番茄果实硝酸盐含量关系密切;与沟灌和渗灌相比,滴灌更有利于抑制土壤退化。

长期施肥对砂土肥力变化及硝态氮积累和分布的影响

1988～1994年在砂质潮土上利用坑栽长期定位试验研究的结果表明、单施N肥土壤有机质、速效磷、钾降低.NP配施,对土壤肥力有明显的改善作用,但会导致土壤钾素耗竭.土壤中NO_3-N积累量随施入土壤的氮量增加而加大,并在剖面105cm处出现明显的积累峰,单施有机肥的土壤NO_3-N在剖面分布比较均匀,而NP与有机肥配施,NO_3-N在剖面积累峰上移30～55cm.

低温SBR反硝化过程亚硝态氮积累的动力学研究

严格控制试验条件，以缺氧／厌氧UASB预处理的实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象，考察了低温条件下SBR反硝化过程中亚硝态氮的积累。结果表明：在温度为13．5～15．5℃的低温条件下，对于4种不同的N03^--N初始浓度（64．9、54．8、49．3、29．5mg／L），NO2^--N均实现了明显积累，最大积累浓度分别为37．8、21．5、25．2、18．9mg／L。在反应过程中，ORP曲线先后出现“硝酸盐膝”和“亚硝酸盐膝”两个拐点，指示NO3^--N和NO2^-—N还原反应的结束。对于有明显亚硝态氮积累的反硝化过程，仅以NO3^--N作为反硝化速率的单值函数是不准确的，应以总氧化态氮（NOx^-—N=NO2^-N＋NO3^--N）计，如仅以NO3^--N为底物，则应定义为“名义反硝化速率”。

玉/豆和玉/薯模式下土壤氮素养分积累差异及氮肥对土壤硝态氮残留的影响

为探讨西南玉米主要2种套作模式下土壤氮素养分变化规律和植株氮素积累差异以及施氮对土壤剖面硝态氮残留的影响,在四川2个玉米主栽区进行连续4年的大田试验研究。结果表明:大豆带土壤硝态氮含量显著高于甘薯带,而铵态氮积累量则相反;连续3年玉/豆和玉/薯模式定位种植后,玉/豆模式提高土壤中无机氮的含量,而玉/薯模式中无机氮的含量显著降低,连续种植后,玉/豆模式下玉米氮素积累量、氮素利用效率和收获指数均高于玉/薯模式,且玉/豆模式在相对较低的氮处理下氮素积累量达最高。玉/豆模式下土壤硝态氮的积累量高于玉/薯模式,且主要集中在0-60cm土壤中,2个试验点玉/豆模式分别较玉/薯模式平均高9.97%和13.32%;而60-120cm土层中硝态氮的积累量反而较玉/薯低,分别低2.79%和9.22%;随着施氮量的增加土壤中硝态氮的积累量显著增加;种植模式和施氮量对土壤中硝态氮的积累量影响交互作用显著,玉/豆模式在低氮处理下土壤表层硝态氮的积累量显著高于玉/薯模式,高氮处理下二者差异不大。80-100cm和100-120cm土层中,玉/豆模式下硝态氮的分布量小于玉/薯。这说明玉/薯模式硝态氮淋溶损失大于玉/豆模式。

滴灌施氮对高垄覆膜马铃薯产量、氮素吸收及土壤硝态氮累积的影响

通过田间试验研究了高垄覆膜滴灌条件下施氮量(N 0、90、180、270、360 kg/hm2)对马铃薯产量、土壤硝态氮积累、氮素平衡及氮肥利用率的影响。结果表明,N180处理的马铃薯块茎产量最高。马铃薯收获期各处理硝态氮含量为表层土(0—20 cm)最高,且在0—120 cm剖面呈现降低的趋势;各处理0—40 cm土层硝态氮积累量占0—120 cm土层硝态氮积累总量的47.74%～53.17%。施氮量与马铃薯吸氮量、土壤硝态氮残留量、氮素表观损失量呈显著正相关,马铃薯吸氮量、硝态氮残留量和氮素表观损失量分别占增加纯氮的37.93%、45.99%和16.08%。马铃薯块茎吸氮量和收获指数随着施氮量的增加有增加的趋势;氮肥吸收利用率、氮肥农学利用效率、氮肥生理利用效率均以N90处理最高,分别为67.97%、68.06 kg/kg和154.92 kg/kg。在内蒙古阴山北麓马铃薯主产区,覆膜滴灌施氮量应控制在90～180 kg/hm2。

牛场肥水灌溉对冬小麦产量与氮利用效率及土壤硝态氮的影响

【目的】本研究利用田间小区试验,研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、氮利用效率及土壤硝态氮的影响,以期为提高灌溉肥水中氮利用效率,降低养殖肥水灌溉的氮损失提供理论依据。【方法】通过田间小区定位试验,以华北平原典型冬小麦种植系统为研究对象,定量研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、氮素积累、氮效率及土壤硝态氮的影响。试验共设5个处理,分别为:不施肥、小麦各生育期进行清水灌溉(CK);在冬小麦生育期内进行2次牛场肥水灌溉(越冬期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为160 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T1);在冬小麦生育期内进行3次牛场肥水灌溉(越冬期、拔节期、灌浆期,肥水灌溉带入氮量为240 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T2);在冬小麦生育期进行4次牛场肥水灌溉(越冬期、拔节期、抽穗期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为320 kg/hm2),不进行清水灌溉(T3);农民习惯施肥,冬小麦播种时施复合肥(15-21-6)375 kg/hm2、拔节期追肥尿素600 kg/hm2(氮投入量为332 kg/hm2),全生育期灌溉清水(CF)。每个处理重复3次,冬小麦全生育期灌水4次,灌水定额为830 m3/hm2,灌水量用超声波流量计计量。【结果】牛场肥水灌溉对冬小麦产量和氮的影响主要有以下几个方面:1)连续三年冬小麦产量均随牛场肥水灌溉次数的增加表现为先增加后降低的趋势,肥水灌溉带入氮为240 kg/hm2(灌溉3次)时,冬小麦产量最高。2)牛场肥水灌溉显著增加冬小麦植株地上部氮积累量。2011年和2012年肥水灌溉的三个处理之间及与习惯施肥处理之间差异不显著,2013年T2和T3处理植株氮吸收量显著高于T1处理和习惯施肥处理。3)冬小麦肥水氮利用率和农学效率随肥水灌溉带入氮量的增加而降低。三年均以T1最高,分别为48.57%和37.15 kg/kg。4)每季冬小麦收获后,随着灌溉带入氮量的增加,0—100 cm土层NO-3-N积累量增加。肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2时,0—100 cm剖面NO-3-N积累量显著高于肥水灌溉带入氮为160 240 kg/hm2处理。【结论】牛场肥水灌溉显著增加冬小麦产量,随肥水灌溉带入氮的增加冬小麦产量呈先增加后降低的趋势。冬小麦肥水氮表观利用率和农学效率均随肥水灌溉带入氮量的增加而降低,肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2,80—100 cm土层有大量NO-3-N累积,且有向下淋溶的趋势。本试验条件下,综合产量、冬小麦植株氮积累量及氮效率等方面考虑,牛场肥水灌溉冬小麦适宜氮带入量为160 240 kg/hm2。

氮肥对库布齐沙地柳枝稷产量、氮肥利用率及土壤硝态氮残留的影响

为了改善库布齐沙地的生态环境,实现生态效益和经济效益的有效结合,将暖季型草本能源植物柳枝稷(Panicum virgatum)引种到库布齐沙地。以柳枝稷品种"BL-1"为试验材料,研究了施用硫酸铵和尿素两种氮肥对柳枝稷产量、氮肥利用率及0-40 cm土层土壤硝态氮分布和积累的影响。本研究采用完全随机区组设计,设置0、75、150、225 kg·hm-2共4个施氮水平,每个处理3个重复。硫酸铵和尿素分别于苗期、分蘖期和拔节期施入各试验小区,施入量分别为施氮量的1/5、2/5和2/5。在初花期对柳枝稷的产量及土壤硝态氮含量进行测定。结果表明,硫酸铵和尿素的施用均可以显著提高柳枝稷的产量(P<0.05)。柳枝稷的产量、吸氮量、氮肥利用率在施用硫酸铵时随着施氮量的增加逐渐增加;在施用尿素时,随着施氮量的增加出现先升高后降低的趋势,在施氮量为150 kg·hm-2时达到峰值。在0-40cm土层土壤硝态氮集中分布在10-20 cm,且其积累量随着施氮量的增加而增加。

进水C/N对部分反硝化NO2-积累和微生物特性的影响

采用缺氧/好氧间歇运行模式,考察进水碳氮比(C/N=5.0,3.3,2.5,2.0)对部分反硝化过程亚硝态氮(NO_(2)^(-))积累特性和污染物降解规律的影响,同时结合高通量测序,探究微生物多样性和功能菌群的演变规律.结果表明,C/N为2.5时,系统获得最佳处理效果,出水NO_(2)^(-)浓度为27.18mg/L,亚硝态氮转化率(NTR)高达67.96%;分析典型周期各污染物的降解规律发现,尽管4组工况均在缺氧30min时NO_(2)^(-)积累达到峰值(最高值分别为4.86(C/N=5.0),16.52(C/N=3.3),30.16(C/N=2.5),20.28(C/N=2.0)mg/L),但COD降解速率的不同直接影响了反硝化进程,且只有在低C/N条件(C/N=2.0~2.5)才能维持稳定的NO_(2)^(-)积累.高通量测序结果表明,除了Thauera(2.67%~24.04%)、Terrimonas(4.94%~21.19%)、Saprospiraceae(5.34%~13.50%)等常规功能菌属外,Flavobacterium(28.23%)是C/N为2.5时维持高NO_(2)^(-)积累的优势菌属.结合部分反硝化工艺的运行特点,探讨了NO_(2)^(-)作为中间产物的相关耦合工艺的应用可行性.

新型反硝化深床滤池深度脱氮效能与影响因素研究

以北京市某污水处理厂高效沉淀池出水为原水,采用中试规模的新型反硝化深床滤池进行生物处理,考察了反硝化深床滤池填料层高度、滤速、C/N和温度对硝态氮去除效果的影响。结果表明,2.9 m滤料层相对于1.9 m滤料层,脱氮效果更好,硝态氮去除率提高12%~20%,去除单位硝态氮消耗乙酸钠大约降低0.5~3.0 mg。滤料层高度为1.9 m时,硝态氮去除率随着滤速的提高而降低,当滤速从4.38 m/h逐步提高到8.13 m/h,去除率由81.71%降低到45.18%,滤速6.25 m/h是脱氮效果和碳源利用效率降低的突跃点。随着C/N的增加,滤池对硝态氮的去除率升高,低C/N时易出现亚硝态氮积累。反硝化深床滤池在冬季适宜以低滤速运行以保证出水水质;夏季则可适当提高滤速,提高处理能力。

高氨氮废水短程硝化启动研究

实验选用合肥经开区某污水处理厂的好氧池污泥作为接种污泥,经过厌氧反应器处理的养猪场废水作为进水,在序批式反应器(SBR)内进行反应.经过氨氮负荷提高阶段,pH调节阶段,投加缓冲物质阶段的三阶段连续实验,将氨氮去除率和亚硝态氮积累率分别提高至90.7%和88.9%,短程硝化启动成功.最后计算出水的游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)并用平行因子法(PARAFAC)分析出水水样中的荧光物质.

控释尿素与普通尿素配施对冬小麦氮肥利用率的影响

在高肥力麦田中,随着氮肥施用量的不断增加,氮肥利用率下降,单位氮肥的增产量递减。氮素养分的损失不仅造成肥料的浪费,而且给环境带来潜在的威胁。为了提高氮肥的增产效益及氮肥利用率,减少氮肥对环境的污染,采用田间小区试验,研究了控释尿素和普通尿素配施对冬小麦产量、蛋白质含量、氮肥利用率及土壤硝态氮积累量的影响。结果表明,控释尿素与普通尿素配施与普通尿素单施相比,无论是相同施氮量还是减少30%的施氮量,冬小麦子粒产量都极显著增加,而且子粒蛋白质含量明显提高或不降低;同时提高了氮肥利用率,降低了土壤中硝态氮的积累量。